数据采集与处理系统毕业设计

1摘要数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。本设计采用A/D转换器和MCS-51单片机组成数据采集系统，该设计具有结构简单、操作方便、高性价比、具有显示、记录存储功能，能够适应油田野外恶劣环境,；具有性能稳定、可靠性高、响应速度快操作简单、费用低廉、回放过程的信号可以直观的观察。它与有线数传相比主要有布线成本低、安装简便、便于移动等性能。数据采集器的市场需求量大，以数据采集器为核心构成的小系统应用广泛，因此开发高性能的数据采集器具有良好的市场前景。随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统在多个领域有着广泛的应用。数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环，在医药、化工、食品、等领域的生产过程中，往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数。同时，还要对某一检测点任意参数能够进行随机查寻，将其在某一时间段内检测得到的数据经过转换提取出来，以便进行比较，做出决策，调整控制方案，提高产品的合格率，产生良好的经济效益。数据采集系统具有广阔的市场前景，在工业生产和日常生活中已越来越必不可小。因此本课题设计无论是研究意义还是市场前景都具有很高的价值。关键字：数据采集，数据处理，A/D转换器单片机2目录摘要....................................................................................................5一概述................................................................................................81.1数据采集和数据处理..............................................................81.2系统的价值和意义..................................................................81.3课题的意义及发展状况..........................................................91.4市场前景..................................................................................9第二章系统设计...............................................................................102.1方案比较与确定………………………………………………102.2设计思想………………………………………………………102.3方案论证与确定........................................................................102.4系统框图..................................................................................11第三章系统硬件设计...................................................................123.1元器件的选择.......................................................................123.2主电路设计..............................................................................16第四章系统软件设计................................................................194.1主程序流程图...........................................................................194.2数据采集流程图.....................................................................194.3显示程序流程图.....................................................................20第五章单片机控制系统的调试..........................................225.1单片机的开发系统与功能..................................................2235.2硬件调试.............................................................................225.2.1静态测试....................................................................225.2.2联机调试....................................................................225.3软件调试.................................................................................235.4综合调试.................................................................................23总结.........................................................................................................24致谢........................................................................................................25参考文献...............................................................................................25附录........................................................................................................26、4第一章概述1数据采集和数据处理数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。比如条码机、扫描仪等都是数据采集工具数据处理系统是指运用计算机处理信息而构成的系统。其主要功能是将输入的数据信息进行加工、整理，计算各种分析指标，变为易于被人们所接受的信息形式，并将处理后的信息进行有序贮存，随时通过外部设备输给信息使用者。2系统研究开发的价值和意义经调查,目前数据采集器的市场需求量大，以数据采集器为核心构成的小系统应用广泛，因此开发高性能的数据采集器具有良好的市场前景。随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统在多个领域有着广泛的应用。数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环，在医药、化工、食品、等领域的生产过程中，往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数。同时，还要对某一检测点任意参数能够进行随机查寻，将其在某一时间段内检测得到的数据经过转换提取出来，以便进行比较，做出决策，调整控制方案，提高产品的合格率，产生良好的经济效益。随着工、农业的发展，多路数据采集势必将得到越来越多的应用，为适应这一趋势，作这方面的研究就显得十分重要。在科学研究中，运用数据采集系统可获得大量的动态信息，也是获取科学数据和生成知识的重要手段之一。本文以实验室数据采集、工业现场数据采集、野外数据采集为主要方向,设计一款结构简单、操作方便、高性价比、具有显示、记录存储功能的数据采集系统。单片机构成的数据采集处理系统适用于各种现场自动化监测及控制，能够适应油田野外恶劣环境,；具有性能稳定、可靠性高、响应速度快操作简单、费用低廉、等优点。回放过程的信号可以直观的观察。它与有线数传相比主要有布线成本低、安装简便、便于移动的优点53．课题的意义及发展状况数据采集是指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。相应的系统称为数据采集系统。从严格意义上说，数据采集系统应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算，以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。总之，不论在哪个应用领域中，数据的采集与处理越及时，工作效率就越高，取得的经济效益就越大。数据采集领域正在发生着重要的变化。首先,分布式控制应用场合中的智能数据采集系统正在发展。其次,总线兼容型数据采集插件的数量正在增大,与个人计算机兼客的数据采集系统的数量也在增加。数据处理对数据（包括数值的和非数值的）进行分析和加工的技术过程。包括对各种原始数据的分析、整理、计算、编辑等的加工和处理。比数据分析含义广。随着计算机的日益普及，在计算机应用领域中，数值计算所占比重很小，通过计算机数据处理进行信息管理已成为主要的应用。如侧绘制图管理、仓库管理、财会管理、交通运输管理，技术情报管理、办公室自动化等。在地理数据方面既有大量自然环境数据（土地、水、气候、生物等各类资源数据），也有大量社会经济数据（人口、交通、工农业等），常要求进行综合性数据处理。故需建立地理数据库，系统地整理和存储地理数据减少冗余，发展数据处理软件，充分利用数据库技术进行数据管理和处理。近年来出现的短时傅立叶变换（STFT）、维纳分布（Wigner-Ville）、小波变换（WT）等时频分析法将信号同时变换到时域和频域，对非稳态信号处理中获得了较好效果。小波分析方面，国内外近年做了较多的研究工作，如采用小波变换提取齿轮运行中早期故障信号的微弱特征；利用小波包变换算法给出振动信号在部分频带范围的小波包分频带分布；采用半正交3次B样条小波包分析得到了有效区分动静碰摩故障与不平衡不对中复合故障的小波谱能量特征。在故障的非线性振动特征方面，国内有人进行了故障相关维数、分叉、拟周期、分形等混沌特征的非线性振动理论研究。这些研究现今仍处于试验阶段，距离工程实用还有相当距离。4．市场前景数据采集是目前一种流行且实用的技术。经调查,目前数据采集器的市场需求量大，以数据采集器为核心构成的小系统广泛应用医药、化工、食品、等领域，因此开发高性6能的数据采集器具有良好的市场前景第二章系统设计2.1设计要求以MCS-51单片机系统作为核心器件，采用A/D转换器把模拟信号转换为相应的数字信号，并通过MCS-51系列单片机对数字信号进行一系列的采集与处理并利用KeilC编译环境对MCS-51进行编程，使其经处理的信号最终在数码管上显示出来。2.2设计思想数据采集在科技研究和实际应用中的作用日益重要。传统的数据采集器采用组合电路和时序电路等大量的硬件电路构成，产品不但体积较大，运行速度慢，而且对于多种不同的信号不宜直接使用。单片机的数据采集系统具有采集速度快，稳定高，结构简单、操作方便、具有显示、记录存储功能。同时数据采集在工业和日常生活中越