基于单片机89C51数据采集系统的的设计

毕业设计（2016届）题目：基于单片机89C51数据采集系统的设计姓名：苏永康学院：物理电气信息学院专业：电气工程与自动化学号：12012242012班级：自动化2班指导教师：汤秀芬2016年5月12号物理电气信息学院宁夏大学本科毕业设计I摘要数据采集技术是现代一个重要的领域，随着单片机的出现以及快速的在工业中发展，二者的结合并发展已经成为一种趋势。所以本文设计一个单片机数据采集系统，系统是以单片机AT89C51为控制核心，为了满足A/D转化精度为12位，选用A/D转换器芯片MAX187和多路模拟开关4067设计信号输入电路并完成A/D转换，此系统能够实现采集最多16路模拟量输入信号，另外一个独立电路是单片机作为主机通过I2C总线控制数字传感器DS1621可实现多点温度采集系统，并将采集到的电压、温度的实时数据通过液晶屏显示然后再通过RS232传输到上位PC机上。本文设计的系统有效的把A/D转换技术，I2C总线技术和86C51单片机有效的结合起来，实现高速的通信和数据传输。系统能够与PC机通信，采集数据实时显示。软件部分采用C语言编程，完成信号输入电路，显示电路，通信电路程序设计。关键词：数据采集；89C51；MAX187;RS232；物理电气信息学院宁夏大学本科毕业设计IIABSTRACTDataminingtechnologyisanimportantarea,modernwiththeemergenceofsinglechipmicrocomputerandrapiddevelopmentintheindustry,thecombinationofbothanddevelopmenthasbecomeatrend.Sointhispaper,Asingle-chipmicrocomputerdataacquisitionsystemdesign,systembasedonsinglechipmicrocomputerAT89C51asthecontrolcore,inordertosatisfytheprecisionofA/Dconversionfor12,chooseA/DconverterchipsMAX1874067designandmulti-channelanalogswitchsignalinputcircuitandA/Dconversion,thissystemcanrealizecollectionupto16analoginputsignals,AseparatecircuitissinglechipmicrocomputerasthehostthroughtheI2CbuscontroldigitalsensorDS1621multipointtemperatureacquisitionsystemcanberealized,andthecollectedreal-timedatathroughtheLCDdisplayofvoltage,temperature,andthenthroughRS232transmittedtoupperPC.SystemdesignedinthispapertheA/Dconversiontechnologyeffectively,and86c51I2Cbustechnologyeffectivelycombined,realizethehigh-speedcommunicationanddatatransmission.SystemcancommunicatewithPC,datareal-timedisplay.PartsoftwareusingClanguageprogramming,signalinputcircuit,displaycircuit,communicationcircuitdesignprogram.Keywords:Dataacquisition89C51MAX187RS23物理电气信息学院宁夏大学本科毕业设计III目录1.绪论..............................................................11.1研究背景....................................................11.2国内外研究现状..............................................21.3本文主要的工作和内容安排.....................................22.数据采集技术与数据传输............................................32.1数据采集技术................................................32.1.1数据采集系统数字化理论.................................32.1.2数据采集系统各部分作用.................................52.2数据传输-串行通信............................................62.21串行通信总线（I2C）....................................62.2.2串行通信接口标准（RS232C）.............................73.数据采集系统硬件设计.............................................103.1系统硬件EMC设计............................................103.2数据采集系统的工作原理框图.................................113.3中心控制电路—AT89C51单片机................................123.4信号输入电路................................................153.4.1模拟开关电路4067的简介...............................153.4.2模拟-数字（A/D)转换电路-MAX187........................173.5数字温度传感器输入电路......................................193.6上位机通信电路.............................................213.7显示电路设计................................................224.数据采集系统的软件设计...........................................244.1软件开发系统—KeiluVision4................................244.2系统程序设计................................................274.2.1主程序流程图..........................................274.2.2初始化流程图..........................................28物理电气信息学院宁夏大学本科毕业设计IV4.2.3子程序流程图..........................................294.2.4程序调试结果..........................................325.系统仿真.........................................................335.1系统仿真...................................................335.1.1单片机仿真工具protues7.8..............................335.1.2友善串口调试助手......................................335.2系统调试结果与分析.........................................346.结论和展望......................................................376.1结论.......................................................376.2展望.......................................................37参考文献...........................................................39谢辞..............................................................40附录1：整体电路结构图.............................................41附录2：高精度数据采样系统程序设计.................................42物理电气信息学院宁夏大学本科毕业设计11.绪论1.1研究背景近些年来，随着各个领域的兴起和发展，数据采集技术开始备受关注，在航天，武器研究，地质研究领域迅速的发展。数据采集的最初研究是来源于美国的，为了在军事有突破的发展。设备能自动完成采集技术大部分内容，只需要非熟练人员进行监控。这样可以节省大部分时间和人力。自动检测仪表该数据采集系统可以自动灵活、快速完成任务，许多传统方法都不能替代它，随着人们初步的认可，60年代初期，数据采集技术快速的发展。上个世纪七十年代的变迁，微型机被人们开发出来，新一代采集系统又一次诞生，以计算机控制并处理数据，采集器和仪表分别采集数据。此系统和原有的系统相比较，稳定的性能和快速采集速率很快取代了上一代采集系统。之后的若干年技术的改革与创新，采集系统主要形成了两类，一类是为了工作在工业环境的数据采集系统、另外一类是为了在实验室研究而创造的数据采集系统[1]。上个世纪八十年代中期，微型机逐渐发展到计算机，数据采集系统开始围绕着计算机变革与创新，数据采集系统依然是划分为两种，一种比较多的应用实验室里，以计算机为核心[2]，计算机控制过程，接口总线和仪表仪器完成采集任务。另一种是工业上运用比较广泛的，由标准总线、采集卡和计算机组成的。上个世纪80年代后期，数据采集跨越了一个转折点，单片机、集成电路与工业计算机各种组合，软件控制任务要求，系统的体积不断缩减，成本也成倍降低，功能和数据采集能力却大大增加。自上个世纪90年代到今，发达国家已经将数据采集系统运用到工业、航天、考古、电力上。集成电路制造技术进一步成熟，单片机数据采集系统DAS的出现，高性能、高速型使采集系统由进一步飞跃的发展。数据采集系统已经发展成一门不可取代的技术应用于工业现场。这个阶段的数据采集系统使用的是模块化结构，可以根据不同的市场应用需求，适当的更改模块，修改设定编程，就可以灵活的扩展和建立新的系统[3]目前，以微机为核心的，并结合编程技术的采集技术发展迅速，采集系统可以集成在一块电路板上即为采集卡，可以插在电脑扩展槽中。但基于单片机采集技术并没受到技术的冲击，采集卡的成本和功能性有很多弊端，单片机在效率、功率、成本、功能都有一定的优势，双单片机能实现高精度转换，多点同时采样更加使单片机应用在市场拥有不可替代作用。物理电气信息学院宁夏大学本科毕业设计21.2国内外研究现状上个世纪中期，数据采集系统开始不断发展，一