数据采集系统毕业设计论文.doc

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河南城建学院本科毕业设计（论文）摘要

摘要

面对大量的数据，人工处理已远远无法满足时代的要求，依靠微电子技术来实现数据的采集、存储和显示，成为适应时代步伐的唯一有效捷径。

本系统采用模数转换、微处理器、存储器等芯片来实现8路数据的采集，将采集的信号进行存储，按时间上传到上位机PC，通过不同模式的选择进行数据采集、查询、打印和显示等。

在文中较系统的介绍了从模拟信号到数字信号的转换过程和讨论了转换过程中的技术参数等问题，并进行了系统存在的一些误差分析。

数据采集系统分为数据采集部分和显示控制部分。

数据采集部分主要负责数据的采集，将从调理电路送过来的信号进行量化，把模拟量变成数字量。

显示部分主要是把采集来的数据进行显示，并控制各通道数据采集的次序，它采用8279作为键盘显示接口器件，用硬件完成对显示器和键盘的扫描，用开关矩阵控制各通道数据采集的次序，用LED进行数据的显示。

关键词：

单片机，数据采集，查询，上位机通信

ABSTRACT

Thefaceoflargeamountsofdata,manualprocessingfarcannotmeettherequirementsofthetimes,relyingonmicro-electronicstechnologytoachievedataacquisition,storageanddisplay,asthepaceofthetimestheonlyeffectiveshortcut.Thesystemusesanalog-digitalconversion,microprocessor,memoryandotherchipstoachievethe8-channeldataacquisition,storagesignalswillbecollectedbytimeuploadedtothehostcomputerPC,bythechoiceofdifferentmodesofdatacapture,query,printanddisplay,etc..Inthepaperamoresystematicintroductionoftheanalogsignalstodigitalsignalsfromtheconversionprocessanddiscussthetechnicalparametersoftheconversionprocessandotherissues,intheend,wealsoconductedasystematicanalysisoftheexistenceofanumberoferrors.

Dataacquisitionsystemisdividedintothedatacollectionanddisplaycontrolsection.Thedatacollectionismainlyresponsiblefordatacollection,sentoverfromthesignalconditioningcircuittoquantify,theanalogintodigital.Showingsomeofthemajoristoshowthedatagathered,andcontroltheorderofthechanneldataacquisition,whichuses8279asthekeyboardanddisplayinterfacedevice,completewithhardware,monitorandkeyboardscanning,withtheswitchmatrixcontroltheorderofthechanneldataacquisitionwithLEDdisplaydata.

KEYWORDS:

signalchipmicro-computer、acquisition、PC-communcation

II

河南城建学院本科毕业设计（论文）目录

目录

摘要 I

第1章前言 1

1.1设计的研究意义 1

1.2系统的现状和发展趋势 1

1.3设计的主要任务 2

第2章数据采集系统总体功能介绍和说明 3

2.1系统实现的功能 3

2.2系统各部分的功能 3

2.2.1信号调理部分 4

2.2.2数据处理部分 6

第3章数据采集系统硬件设计 9

3.1主要芯片介绍 9

3.1.18051AH的功能特点 9

3.1.2ADC0809的功能特点 11

3.1.3LF398芯片介绍 13

3.2功能模块电路设计 14

3.2.1数据采集模块电路设计 14

3.2.2查询打印模块电路设计 18

第4章数据采集与通信系统软件设计 20

4.1单片机数据采集的分析与设计 22

4.2单片机与PC通信的分析与设计 23

4.3查询，打印功能的实现 27

第5章误差分析 29

结束语 30

致谢 31

参考文献 32

附录 33

III

河南城建学院本科毕业设计（论文）第1章前言

1

第1章前言

1.1设计的研究意义

数据采集系统的任务就是将采集到的模拟信号转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的计算和处理，得出所需的数据。

并将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的实时监控。

在生产生活的各个领域，数据采集系统几乎无处不在，凡是有自动监测及控制的地方都会有数据采集系统的身影出现；从简单到复杂，从空中、地面到地下，凡是能想象到的地方都有使用数据采集系统的需求。

因此，对本课题的研究有极其广阔的发展前景和巨大的经济价值。

数据采集系统起始于20世纪50年代，由于数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性，可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。

到了70年代中后期，数据采集系统发展过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，另一类是工业现场数据采集系统。

就使用的总线而言，实验室数据采集系统多采用并行总线，工业现场数据采集系统多采用串行数据总线。

随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机溶为一体的数据采集系统。

由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因此获得了惊人的发展。

随着计算机的普及应用，数据采集系统得到了极大的发展，开始出现了通用的数据采集与自动测试系统，该阶段的数据采集系统主要有两类，一类以仪器仪表和采集器、通用接口总线和计算机等构成。

例如，国际标准ICE625（GPIB）接口总线系统就是一个典型的代表。

这类系统主要用于实验室，在工业生产现场也有一定的应用。

第二类以数据采集卡、标准总线和计算机构成，例如：

STD总线系统。

这种接口系统采用积木式结构，把相应的接口卡装在专用的机箱内，然后由一台计算机控制。

第二类系统在工业现场应用较多。

这两种系统中，如果采集测试任务改变，只需将新的仪用 电缆接入系统或将新卡再添加到专用的机箱即可完成硬件平台的重建，显然，这种系统比专用系统灵活得多。

1.2系统的现状和发展趋势

时至今日，由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠性的数据采集系统。

在国际上技术先进的国家，数据采集技术已经在军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域被广泛应用。

目前有的DAS（Dataacquisitionsystems—数据采集系统）产品精度已达16位，采集速度每秒达到几十万次以上，数据采集技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到了广泛的应用。

该阶段数据采集系统采用更先进的模块式结构，根据不同的应用要求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就可扩展或修改系统，迅速地组成一个新的系统。

该阶段并行总线数据采集系统向高速、模块化和即插即用方向发展，典型系统有VXI总线系统，PCI总线系统等，数据位已达到32位总线宽度，采样频率可以达到100MSps。

由于采用了高密度，屏蔽型，针孔式的连接器和卡式模块，可以充分保证其稳定性及可靠性，但其昂贵的价格是阻碍它在自动化领域普及的一个重要因素。

串行总线数据采集系统向分布式系统结构和智能化方向发展，可靠性不断提高，数据采集系统物理层通信，由于采用RS485双绞线、电力载波、无线和光纤，所以其技术得到了不断发展和完善。

其在工业现场数据采集和控制等众多领域得到了广泛的应用。

由于目前局域网技术的发展，一个工厂管理层局域网，车间层的局域网和底层的设备网已经可以有效地连接在一起，可以有效地把多台数据采集设备联在一起，以实现生产环节的在线实时数据采集与监控。

随着现代生产规模的扩大和生产水平的不断提高，对生产过程自动化水平也相应地提出了更高的要求。

目前采用单片机控制并利用编程的方式，可以很方便地发出控制命令和改变系统中控制器的算法与计算参数；尤其是在需要进行一些复杂而又精确的计算时，采用单片机来进行运算，在提高运算速度和精度等方面都显示了无可比拟的优越性。

模拟控制器由于受元件等因素的影响，在制作和实现采集等方面具有一定的局限性，如在控制器有很大的时间常数时，模拟控制器的电容器的体积就相当可观；但若采用单片机来实现大的纯延迟时间的控制器就显得非常方便的，如要改变参数，只要调整程序，而不需要更改更多的硬件。

1.3设计的主要任务

以单片机为核心设计一个数据采集系统，可以完成数据的多重采集和多个数码管显示测量结果，同时保证采集数据的准确性。

最后并用打印机记录数据。

8

河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章数据采集系统总体功能介绍和说明

第2章数据采集系统总体功能介绍和说明

在检测系统中，各个组成部分是以信息流的过程来划分的。

检测时，首先获取被测量的信息，并通过信息的转换把获得的信息变换为电量，然后进行一系列的处理，再用指示仪或显示仪将信息输出，或由计算机对数据进行处理，最后把信息输送给执行机构。

所以一个检测系统主要分为信息的获得、信息的转换、信息的处理和信息的输出等几个部分，如图2-1。

图2-1系统的框图

2.1系统实现的功能

1、8路数据采集：

可以进行8路0～5V的模拟电压进行循环采集，每路采集的8次，超出界限LED显示报警，将采得的数据求平均。

2、及时保存数据：

对采集的数据按时间及时进行保存。

3、数字实时显示：

LED将实时显示采集的数据，并且能够显示查询时输入的查询量和查询到的数据。

4、可以将采集的数据及时上传到上位PC机功能。

2.2系统各部分的功能

要完成这些功能主要依靠传感器、信号处理电路、显示装置、数据处理装置和执行机构等。

其具体组成框图如图2-2所示。

传感器

串口

RS232

8051

单片机

模数