数据采集系统电子信息工程Word文档格式.docx

1、该实例对其他相类似的无线数据采集、无线数据传输应用具有一定的参考价值关键字: A/D转换 单片机数据采集AT89C2051AbstractIn the industrial control domain, needs to gather the massive field data frequently, then the transmission carries on processing to the main engine. What but present data transmission usual use is RS485 or is networks and so on CAN

2、. Not only these networks based on the wire transmission, they need to consider the cost element in the use, but must consider in the data transmission the disturbance factor. But transmits wireless has certain superiority relatively, the cost is relatively low, and transmits the disturbance to be a

3、lso few, this also to a certain extent enhanced the transmission reliability. Has designed one based on the monolithic integrated circuit ATC89C2051 wireless transmission module data acquisition system. This example to other similar wireless data acquisition, the wireless data transmission applicati

4、on has certain reference valueKey words: A / D converter SCM Data Acquisition AT89C2051引言在工业控制现场，常常需要采集大量的现场数据，如电压、电流、温度、湿度、气压等，并将这些数据采集模块采集的数据传输到主机进行处理，由主机根据处理的结果，将控制信号传输给现场执行模块进行各种操作。目前数据的传输基本是基于有线的网络，如RS485，CAN等。这些有线的网络一般具有成本比较高、维护不方便等缺点。而无线传输相对具有一定的优势，如成本低、可靠性高、维护方便等。本文介绍一个基于AT89C2051的无线数据采集系统。通

5、过本系统，不仅能了解数据采集的一般过程以及一般数据采集系统的构成，还能了解LM35D温度传感器、TC14433A/D转换器、无线接收模块TX315A-R01的功能。综合利用所学集成电路的工作原理和使用方法，在单元电路的基础上进行小型数字系统设计。使用集成电路芯片，设计并实际组装一个十分钟内的数字计时器,可以完成0分00秒9分59秒的计时功能，并在控制电路的作用下具有开机凊零、快速校分、整点报时及定时和动态显示的功能。通过综合实验，加深对数字逻辑电路基本概念的理解，掌握数字电路设计的一般方法，进一步培养分析问题解决问题的能力和实际动手能力，提高设计电路和调试电路的实验技能。第一章系统设计如图1-

6、1所示是一种简单数据采集无线传输系统的原理图。传感器检测到的信号通过A/D转换后，由单片机进行采集并通过 串行口TXD输出，无线发射模块进行ASK调制和发射。无线接收模块接收和解调后，送单片机串行口RXD，从并行口输出，进行数字显示。图1-1 系统原理方框图第二章硬件电路第一节、数据采集与无线发射电路如图2-1所示，是一温度遥测为例设计的数据采集与无线发射电路。采用不同的传感器可实现不同的遥测。图2-1 数据采集与无线发射电路一、传感器温度传感器采用内含放大的集成温度传感器LM35D。LM35D集成温度传感器是一种电压型集成温度传感器。它的测温范围是4-100 ，输出电压直接与摄氏温度成正比，

7、灵敏度为1OmV/ 。LM35D输出电压与温度的线性关系较好，其精确度为1 。电源电压为4-2OV，典型应用值为9V。LM35D是一种内部电路已校准的集成温度传感器，其输出电压与摄氏温度成正比，线性度好，灵敏度高，精度适中。其输出灵敏度为10.0MV，精度达0.5。其测量范围为-55150。在静止温度中自热效应低（0.08）。工作电压较宽，可在420V的供电电压范围内正常工作，且耗电极省，工作电流一般小于60uA，输出阻抗低，在1MA负载为0.1二、A/D转换器TC14433TC1433为3位半双积分式A/D转换器，与单片机接口方便，可广泛用与慢速测控系统。三、数据采集与并/串转换电路AT89

8、C2051是一种高性能价格比单片机，仅有P1口和P3口，体积小，特别适合数字测量或遥测系统。每次转换结束，TC14433的EOC输出的数据锁存信号经VT4反相后，作用于AT89C2051的外部0输入端P3.2请求中断，AT89C2051的P1口进行数据采集，存入指定单元，由串行口TXD发送。四、无线发射模块TX315A-T01该模块采用ASK调制方式，载波 频率为315MHZ，工作电压为312V，与无线接收模块TX315A-R01配合使用，传输距离为几米到几 十米。第二节、无线接收与数据显示电路无线接收与数据显示电路如图2-2所示。1、TX315A-R01是与TX315A-T01配套使用的无线

9、接收模块，为超外差接受方式。它只有电源，解调输出和无线几根引线。解调输出的串行数据经VT1放大提高逻辑摆幅后送单片机串行口RXD 2、数据接受与串/并转换电路AT89C2051将接受的数据存入暂存单元。四位全部接收完毕，送显示缓冲区。P1口的低字节输出BCD码，高字节输出显示位扫描信号。3、译码与显示电路该电路采用CD4511将BCD码译为7段显示杩，驱动LED数码显示器，简化了程序。最高位只接不b，c段，负号由g段显示，显示千位时，若P1.2为0，则表示数据为负值，VT2截止，g段亮。该系统中，由于传感器与放大器输出模拟信号代表的温度灵敏度为10MV/，故小数点点在十位上，显示分辨率为0.1

10、图2-2 无线接收与数据显示电路第三节、AT89C205芯片简介AT89C2051内部结构与功能：一、AT89C2051主要性能AT89C2051是ATMEL公司生产的带2K字节闪速可编程可擦除只读存储器（EEPROM）的8位单片机,它具有如下主要特性：和MCS-51产品的兼容 2K字节可重编程闪速存储器 耐久性：1,000写擦除周期 2.7V6V的操作范围 全静态操作：0Hz24MHz 两级加密程序存储器 1288位内部RAM 15根可编程I/O引线 两个16位定时器/计数器 六个中断源 可编程串行UART通道 直接LED驱动输出 片内模拟比较器 低功耗空载和掉电方式图2-3：AT89C20

11、51内部结构图二、AT89C2051的结构框图AT89C2051是一带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储体（EEPROM）的低电压,高性能8位CMOS微型计算机。如图2-4所示。它采用ATMEL的高密非易失存储技术制造并和工业标准MCS51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的CPL1和闪速存储器,ATMEL AT89C2051是一强劲的微型计算机,它对许多嵌入式控制应用提供一高度灵活和成本低的解决办法。图2-4 AT89C2051的结构框图此外,从AT89C2051内部结构图也可看出,其内部结构与8051内部结构基本一致（除模拟比较器外）,引脚RST、XTAL1、XTAL2的特性和

12、外部连接电路也完全与51系列单片机相应引脚一致,但P1口、P3口有其独特之处。三、AT89C2051的引脚说明AT89C2051是一个有20个引脚的芯片,引脚如图10.1所示,与8051内部结构进行对比可发现,AT89C2051减少了两个对外端口（即P0、P2口）,使它最大可能地减少了对外引脚,因而芯片尺寸有所减少。AT89C2051芯片的20个引脚功能为：1、 Vcc：电源电压。2、 GND：地。3、 P1口：P1口是一8位双向I/O口。口引脚P1.2P1.7提供内部上拉电阻。 P1.0和P1.1要求外部上拉电阻。P1.0和P1.1还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入（AIN0）和反相输入

13、（AIN1）。P1口输出缓冲器可吸收20mA电流并能直接驱动LED显示。当P1口引脚写入“1”时,其可用作输入端。当引脚P1.2P1.7用作输入并被外部拉低时,它们将因内部的上拉电阻而流出电流（IIL）。P1口还在闪速编程和程序校验期间接收代码数据。4、 P3口：P3口的P3.0P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的七个双向I/0引脚。P3.6用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O引脚而不可访问。P3口缓冲器可吸收20mA电流。当P3口引脚写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可用作输入端。用作输入时,被外部拉低的P3口引脚将用上拉电阻而流出电流（IIL）。P3口还用于实现AT

14、89C2051的各种功能,如下表10-1所示。P3口还接收一些用于闪速存储器编程和程序校验的控制信号。5、 RST：复位输入。RST一旦变成高电平,所有的I/O引脚就复位到“1”。当振荡器正在运行时,持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。每一个机器周期需12个振荡器或时钟周期。6、 XTAL1：作为振荡器反相放大器的输入和内部时钟发生器的输入。7、 XTAL2：作为振荡器反相放大器的输出。表2-1 P3口的功能P3口引脚 功能 P3.0 RXD（串行输入端口） P3.1 TXD（串行输出端口） P3.2 INT0（外中断0） P3.3 INT1（外中断1） P3.4 TO（定时器0外部输入） P3.5 T1（定时器1外部输入） P3口引脚 功能 P3.0 RXD（串行输入端口） P3.1 TXD（串行输出端口） P3.2 INT0（外中断0） P3.3 INT1（外中断1） P3.4 TO（定时器0外部输入） P3.5 T1（定时器1外部输入） 从上述引脚说明可看出,AT89C2051没有提供外部扩展存储器与I