数据采集系统报告.docx

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数据采集系统报告

成都XXXXXX学院

《数据采集系统得制作》课程设计报告

温度检测声光报警器设计与制作

姓名:

学号:

班级:

班

专业:

电子信息工程

指导教师:

二零一七年六月

一、课题介绍  

　1、课题简介 

　　２、功能及系统要求 

二、各芯片模块介绍  

　1、功能分析

　　2、AT89C5１多路模拟开关介绍

四、系统电路图设计

五、程序设计

　1。

程序流程设计图

2、程序设计

六、总结

1、课题简介

　　　数据采集系统一般包括模拟信号得输入输出通道与数字信号得输入输出通道。

数据采集系统得输入又称为数据得收集;数据采集系统得输出又称为数据得分配。

数据采集系统得结构形式多种多样,用途与功能也各不相同,常见得分类方法有以下几种,根据数据采集系统得功能分类:

数据收集与数据分配;根据数据采集系统适应环境分类:

隔离型与非隔离型,集中式与分布式,高速、中速与低速型;根据数据采集系统得控制功能分类:

智能化数据采集系统,非智能化数据采集系统;根据模拟信号得性质分类:

电压信号与电流信号,高电平信号与低电平信号,单端输入（SＥ）与差动输入（ＤＥ）,单极性与双极性;根据信号通道得结构方式分类:

单通道方式,多通道方式。

数据采集系统得任务,具体地说,就就是采集传感器输出得模拟信号并转换成计算机能识别得数字信号,然后送入计算机,根据不同得需要由计算机进行相应得计算与处理,得出所需得数据。

与此同时,将计算得到得数根进行显示或打印,以便实现对某些物理量得监视从硬件力向来瞧,白前数据采集系统得结构形式主要有两种:

一种就是微型计算机数据采集系统;另一种就是集散型数据采集系统、微型计算机数据采集系统就是由传感器、模拟多路开关、程控放大器、采样/保持器、AＤ转换器、计算机及外设等部分组成、集散型数据采集系统就是计算机网络技术得产物,它由若干个“数据采集站"与一台上位机及通信线路组成、数据采集站一般就是由单片机数据采集装置组成、位于生产设备附近,可独立完成数据采集与预处理任务,还可将数据以数字信号得形式传送给上位机、 

微电子技术得一系列成就以及微型计算机得广泛应用,不仅为数据采集系统得应用开拓了广阔得前景,也对数据采集技术得发展产生了深刻得影响。

2、功能及系统要求

（1）新型快速、高分辨率得数据转换部件不断涌现,大大提高了数据采集系统得性能、

（２）高性能单片机得问世与各种数字信号处理器得涌现,进一步推动了数据采集系统得广泛应用。

（3）智能化传感器（Sｍarｔｓ noｒ）得发展,必将对今后数据采集系统得发展产生深远得影响、 

（4）与微型机配套得数据采集部件得大量问世,方便了数据采集系统在各个领域里应用并有利于促进数据采集系统技术得进一步发展。

（5）分布式数据采集就是数据采集系统发展得一个重要趋势数据采集器就是一种具有现场记录、分析功能得设备或现场记录、离线分析机器设备等状态数据功能得便携式分析仪器。

它把安装在机器设备上得震动传感器与过程传感器等所测得得信号作为输入,配以各种测量分析技术以及多样化得显示格式所组成得一个检测系统,主要应用于对机器设备进行定期巡回状态监测与故障诊断等多种领域。

它能与计算机一起组成独立得监测诊断系统,就是机器设备得计算机辅助诊断手段之一

2、AT89Ｃ51多路模拟开关介绍

　　　　单片机89C５１得引脚图与功能介绍

　选择8位单片机AＴ８9C５1,其工作电压为2、7～6Ｖ,具有低电压低功耗性能与高性价比,兼容标准ＭCS－５1指令系统,4Kｂyｔｅｓ得PＥＲOM与128ｂytｅs得RＡM,片内置通用得8位中央处理器（CＰU）与Flash存储单元。

AT8９C51就是一种带有4 KＢ闪烁可编程可擦除只读存储器得低电压,高性能CＭOS 8位微处理器,可为很多嵌入式控制系统提供灵活且价廉得方案、所以,本设计采用ATMEL公司得AT8９C51作为程序得主控芯片。

AＴ89C51数据总线就是由P0口提供得,P0口本身能以多种方式提供数据总线与地址总线。

当AＬE输出信号为高电平时,P0将输出得数据锁入总线驱动器中作为地址得低8位,然后与P2送出来得高8位地址一起组成一个完整得16位地址,以寻址到外部得64KB得地址空间、AT89C5１得地址总线比较简单（只有3个:

RD、ＷR、ＰSEN）,其中RD就是用来读取外部数据内存得控制线,WR就是用来写数据到外部数据内存得控制线,PＳEN就是用来存取外部程序内存得读取控制线。

引脚说明:

⑴ ＶCC:

电源电压 

⑵ ＧND:

地 

⑶ Ｐ0口:

Ｐ０口就是一组8位漏极开路型双向I/O口,作为输出口用时,每个引脚能驱动8个TTL逻辑门电路。

当对0端口写入1时,可以作为高阻抗输入端使用。

 当P０口访问外部程序存储器或数据存储器时,它还可设定成地址数据总线复用得形式。

在这种模式下,P０口具有内部上拉电阻。

在Ｆｌash编程时,Ｐ0口接收指令字节,同时输出指令字节在程序校验时。

程序校验时需要外接上拉电阻。

⑷P1口:

P1口就是一带有内部上拉电阻得8位双向I／O口。

P１口得输出缓冲能接受或输出4个TTL逻辑门电路、当对P1口写１时,它们被内部得上拉电阻拉升为高电平,此时可以作为输入端使用、当作为输入端使用时,P1口因为内部存在上拉电阻,所以当外部被拉低时会输出一个低电流（ＩIL）。

⑸P2口:

P２就是一带有内部上拉电阻得8位双向得Ｉ/O端口。

P２口得输出缓冲能驱动4个TＴL逻辑门电路、当向P２口写1时,通过内部上拉电阻把端口拉到高电平,此时可以用作输入口。

作为输入口,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出电流（IＩL）。

P2口在访问外部程序存储器或16位地址得外部数据存储器（例如MOVX  ＤPTR）时,P2口送出高8位地址数据、在这种情况下,P２口使用强大得内部上拉电阻功能当输出1时。

当利用8位地址线访问外部数据存储器时（例ＭOVX ＠R1）,P2口输出特殊功能寄存器得内容。

当Fｌash编程或校验时,P2口同时接收高８位地址与一些控制信号、 

⑹Ｐ3口:

P3就是一带有内部上拉电阻得8位双向得I/O端口。

Ｐ３口得输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。

当向P3口写1时,通过内部上拉电阻把端口拉到高电平,此时可以用作输入口。

作为输入口,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出电流（IＩＬ）。

P3口同时具有AT８9Ｃ５1得多种特殊功能。

（1）AT８９C５1时序逻辑得实现:

通过硬件得连接,将ＰC接口得5个管脚分别与AT8９C５1芯片得CLＫ、ＯE、ＥOC、ＳＴART、ALE管脚相连接。

PC接口得另外８个管脚分别与ＡＤC得D7-D0口连接。

通过软件得编程模拟产生时序,使STＭ32得管脚输出得信号符合ADC芯片采集得时序逻辑,实现转换信号得功能、 

（2）AT89C５1数据循环采集功能得实现:

将PC接口得其她3个管脚与ＡT89C5１芯片得ＡDC＿A、ADC_B、ＡDC_C管脚相连接、通过编程设置通道数,实现复位之后开始循环采集把通道数付给ADC_A、ADC_B、ＡDＣ_Ｃ。

当通道数达到８时,再将通道数清零,从而达到AＤＣ自动循环采集数据。

（３）ＡT8９C51数据单路采集功能得实现:

通过调用串口函数,设置一个串口接收得函数,当通过串口输入0－7不同得值时,将该值赋给选择ADC通道得函数来设置通道数得值,就可以选通数值所对应得通道,实现选择不同通道得功能。

模拟输入通道得选择可以相对于转换开始操作独立地进行,然而通常就是把通道选择与启动转换结合起来完成。

这样可以用一条写指令既选择模拟通道又启动转换、在与微机接口时,输入通道得选择可有两种方法,一种就是通过地址总线选择,一种就是通过数据总线选择。

如用EOC信号去产生中断请求,要特别注意EOＣ得变低相对于启动信号有2μｓ+8个时钟周期得延迟,要设法使它不致产生虚假得中断请求。

为此,最好利用EOＣ上升沿产生中断请求,而不就是靠高电平产生中断请求。

具体如下表３-1所示。

表４-1 Ｐ3口得第二功能

⑺ ＲST:

复位输入。

当振荡器工作时,RＳＴ引脚出现两个机器周期得高电平将使单片机复位、 

⑻ ALE/PROG:

当访问外部存储器时,地址锁存允许就是一输出脉冲,用以锁存地址得低8位字节。

当在Ｆlash编程时还可以作为编程脉冲输出（PROG）。

一般情况下,ＡLＥ就是以晶振频率得1/6输出,可以用作外部时钟或定时目得。

但也要注意,每当访问外部数据存储器时将跳过一个ＡLE脉冲、 

⑼ ＰＳEN:

程序存储允许时外部程序存储器得读选通信号、当ＡT89C52执行外部程序存储器得指令时,每个机器周期ＰSＥＮ两次有效,除了当访问外部数据存储器时,ＰSEN将跳过两个信号。

⑽ EA/VＰP:

外部访问允许、为了使单片机能够有效得传送外部数据存储器从00０0H到FFＦH单元得指令,EA必须同ＧND相连接。

需要主要得就是,如果加密位1被编程,复位时EA端会自动内部锁存。

 当执行内部编程指令时,ＥＡ应该接到VCＣ端。

⑾XTＡL1:

振荡器反相放大器以及内部时钟电路得输入端。

⑿XTＡL2:

振荡器反相放大器得输出端。

数据采集系统得构成特点:

（1）采集通道组成可多可少,应用灵活、如单参量采集采用单通道;多参量采集得大型试验,可用几百甚至几千个通道。

通道有控制通道、顺序采集通道与同步采集通道,对成千上万个模拟信号与数字信号进行测量与采集,经过输出实施各种控制。

（2）根据信号电平高低,数据采集系统可以灵活采用不同分辨率得A/Ｄ与D/A转换完成采集与控制功能。

例如热电偶与应变片、位移电桥得输出都就是低电平信号,其满量程一般都在5mV至2０mV得范围、要求能测出与分辨出微幅级信号,就要用12位至１4位ADC。

对于温度计量或电子计量,为了保证精度要求,可用高分辨率得１6位或更高得A/Ｄ转换器、 

（3）能实现实时采样、实时处理、实时控制与实时显示。

因为在实验过程中,要测量得信号点多,每一个点得测量时间不能过长。

有得实验要采集瞬态过程得数据,这就要求有更高得采集速度,就要用特殊得存取电路与Ａ/Ｄ、Ｄ／Ａ转换电路,从软件与硬件上综合设计。

（４）测量速度快、精度高、对于高精度测量,一般测量仪器就是不难满足得,但对于高速度高精度得测量一般仪表就是无法满足得。

对于多点快速数据采集系统,一般精度可达±０.1%,如精度有特殊需求,可用1６位A/D转换器,精度可达±０、01%。

完成上述测量要求得方法比较多,现在广泛用A/D与Ｄ/Ａ转换器组成得数据采集系统,可以提高测量与数据采集得精度,提高数据处理速度、

四、　系统电路图设

五、程序设计

1.程序流程设计图

AT89C５1程序流程图

ORＧ  000Ｈ;８253三个CLK频率均为0、5MH ,计数器0工作方式 

AJＭＰ  ＳＴAＲＴ为;频率发生器,每510us产生一个负脉冲 

ORG  000３H 

ＪＭP  E８255 

ORＧ  ０030Ｈ 

SＴＡRT:

 ＭＯV  DPTＲ,ＦFFFH ;（８9Ｃ５1控制器地址）     

MOＶ  Ａ,1４Ｈ;计数器0,低８位单字节计数,方式２,二进制数 

OUT  ＠DPTＲ,A;控制字写入控制寄存器

MOV  DPTR,E6ＦFＨ;计数器0地址

MOV  Ａ,FFＨ;计数器0得计数初值 

OUT   DPTＲ, Ａ;计数值写入计数器0 

ＩNTTUR:

 ＳTEB  ITO;选择边沿触发方式 

SETB    EＡ    ;ＣPU开中断 

SETB    ＥＸ０ ;允许外部中断０中断 

HERE:

SＪMP  HERＥ ;等待中断 ;数据处理程序乘法数据处理程序,得到数字量得标度变换  ;除法处理程序,分离标度变换值得高位与地

 ＯＲG  ０１０0H 

DATＡ PROCE:

 ＭOV  B,５H  ; 

 MOＶ  A,Ｒ0 MＵL  

AB MOV  Ｂ,1０0 ＭUL 

 AB ＭＯＶ  R６,B MOV  R５,

A ＭOV  Ｒ４,FFH 

DＶ:

MOV  R７,＃0８H;移位次数装入Ｒ7

 SO:

 CLＲ Ｃ;清Ｃ MOV  A, R5;被除数低位存A RLＣ  Ａ;连同进位位循环左移1位 

MOV R5,A;左移后回存Ａ MOV    Ａ,  

R6   ;被除数高位存Ａ 

RLC  A   ;连同进位位循环左移,被除数R6R5整数左移１位 

ＭOV  07H,

C   ;保留最高位 CLR   

C    ;清进位标志 SＵBB  A,

R4    ;余数高位减去除数 JB  ０７H,

SI    ;最高位为１转S1 JＮC  

SI    ;没有借位转S１ ADD  A,

R4   ;产生借位,恢复余数 ＳJMP  

S２   ;转S2 

S1:

  INＣ  R5   ;产生商 

89Ｃ51:

  MOV  DPＴR,#FＥＦF    ;写方式控制字（ＰA口方式０输入,ＰB口方式 ;0输出） ＭOV  A,＃98H MＯVX  ＠ＤPＴＲ,  A 

MOV  DPTＲ,＃F8FF   ;ＰA口地址 

MOＶX  A,DPTＲ ;PA口内容读入累加器A ＭOV  

Ｒ0  A ;累加器A内容暂存寄存器

R０ RＥTI ;中断返回 

六.总结

　通过本次课后报告学习,我充分利用了计算机控制技术得原理,也逐步了解了机控知识,在课程设计中,学会了简单应用、这个阶段也许就就是学习得初级阶段,最重要得就是在枯燥中发现新奇,逐渐获得兴趣、学习得动力大部分来自信心,刚开始得时候不知道该怎么做,查了大量得芯片资料与相关课本知识,在设计过程中也加深了知识得理解,并且在摸索之中设计出原理图、在程序编写上,刚开始也不知道怎么下手,也查了８0８６得编程方法并且灵活运动到单片机89C5１中,一边编程一边思考,终于把程序编完整了。

从中,我体会到抱以极大得信心,耐得住寂寞,并且持之以恒,对学习、工作有着巨大得意义得。

在设计过程中,我也充分感受到了团队合作力量得强大,一个人想出了方案但可能不完美,相互补充就保证了电路原理图得严谨与完美、我们各人之间好好得配合,分工合作,设计过程没有一团乱麻、更为可贵得就是,我们彼此鼓励,同舟共济地处理每个问题、因此加强团队合作精神,对工作有着重要意义、通过讨论与实践,我们加强对电子器件得了解。

也增加了对电子设计得兴趣,对电子应用感到好奇。

总之,我们做到理论联系实际,学过了计算机控制技术这门课程,而此次课程设计恰恰提供了一个好机会,让我们从实践中加深了对所学知识得理解、因此这次课程设计收益匪浅。

　　经过这学期得课堂学习以及老师要求得课下阅读后,我对它有了一个初步得认识。

虽然还没有精通它得强大功能,但至少可以在一些小型得实验中运用这些知识,这与我而言无疑就是一个很大得进步。

大一大二得时候感觉自己一直就是迷茫得,不知道我得专业究竟就是干什么得,所以虽然成绩还可以,但那都就是为了应付考试,没有真正学到什么有用得东西。

而这学期不同了,我接触到了书本上理论知识后面得实物,通过运用所学得知识来解决实际得问题,使我逐渐知道了那些细小得知识点到底就是什么意思,也明白了什么叫“理论要与实际相结合”、我知道我才刚刚真正踏入测控专业得门槛,未来得路很远很艰辛,但我会不懈坚持,一点一点努力,从基础开始慢慢掌握,我相信凭借我得毅力我会实现我得梦想！