數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)報(bào)告

成都XXXXXX學(xué)院《數(shù)據(jù)釆集系統(tǒng)得制作》課程設(shè)計(jì)報(bào)告溫度檢測聲光報(bào)警器設(shè)計(jì)與制作姓名：學(xué)號：班級:班專業(yè):電子信息工程指導(dǎo)教師：二零一七年六月目錄一、課題介紹1、課題簡介2、功能及系統(tǒng)要求二、各芯片模塊介紹1、功能剖析2、AT89C51多路模擬開關(guān)介紹四、系統(tǒng)電路圖設(shè)計(jì)五、程序設(shè)計(jì)lo程序流程設(shè)計(jì)圖2、程序設(shè)計(jì)六、總結(jié)1、課題簡介數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般包括模擬信號得輸入輸出通道與數(shù)字信號得輸入輸出通道。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得輸入又稱為數(shù)據(jù)得收集;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得輸出又稱為數(shù)據(jù)得分派。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得構(gòu)造形式多種多樣，用途與功能也各不相同，常有得分類方法有以下幾種，根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得功能分類:數(shù)據(jù)收集與數(shù)據(jù)分派;根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境分類:隔絕型與非隔絕型，集中式與分布式,高速、中速與低速型;根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得控制功能分類：智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，非智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；根據(jù)模擬信號得性質(zhì)分類：電壓信號與電流信號，高電平信號與低電平信號，單端輸入(SE)與差動(dòng)輸入(DE),單極性與雙極性;根據(jù)信號通道得構(gòu)造方式分類:單通道方式,多通道方式。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得任務(wù)，詳細(xì)地說,就就是采集傳感器輸出得模擬信號并變換成計(jì)算機(jī)能辨別得數(shù)字信號，然后送入計(jì)算機(jī),根據(jù)不同得需要由計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)得計(jì)算與辦理，得出所需得數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，將計(jì)算獲得得數(shù)根進(jìn)行顯示或打印，以便實(shí)現(xiàn)對某些物理量得監(jiān)督從硬件力素來瞧，白前數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得構(gòu)造形式主要有兩種：一種就是微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);另一種就是集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就是由傳感器、模擬多路開關(guān)、程控放大器、采樣/保持器、AD變換器、計(jì)算機(jī)及外設(shè)等部分組成、集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得產(chǎn)物，它由若干個(gè)“數(shù)據(jù)采集站〃與一臺(tái)上位機(jī)及通信線路組成、數(shù)據(jù)采集站一般就是由單片機(jī)數(shù)據(jù)采集裝置組成、位于生產(chǎn)設(shè)施鄰近，可獨(dú)立達(dá)成數(shù)據(jù)采集與預(yù)辦理任務(wù),還可將數(shù)據(jù)以數(shù)字信號得形式傳送給上位機(jī)、微電子技術(shù)得一系列成就以及微型計(jì)算機(jī)得寬泛應(yīng)用，不單為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得應(yīng)用開拓了廣闊得前景，也對數(shù)據(jù)采集技術(shù)得發(fā)展產(chǎn)生了深刻得影響。2、功能及系統(tǒng)要求(1)新型迅速、高分辨率得數(shù)據(jù)變換零件不斷涌現(xiàn)，大大提高了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得性能、(2)高性能單片機(jī)得問世與各樣數(shù)字信號辦理器得涌現(xiàn)，進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得寬泛應(yīng)用。智能化傳感器(Smartsn。i')得發(fā)展，必將對此后數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)得影響、與微型機(jī)配套得數(shù)據(jù)采集零件得大量問世，方便了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域里應(yīng)用并有利于促使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)得進(jìn)一步發(fā)展。(5)散布式數(shù)據(jù)采集就是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展得一個(gè)重要趨勢數(shù)據(jù)采集器就是一種擁有現(xiàn)場記錄、剖析功能得設(shè)施或現(xiàn)場記錄、離線剖析機(jī)器設(shè)施等狀態(tài)數(shù)據(jù)功能得便攜式剖析儀器。它把安裝在機(jī)器設(shè)施上得震動(dòng)傳感器與過程傳感器等所測得得信號作為輸入，配以各樣測量剖析技術(shù)以及多樣化得顯示格式所組成得一個(gè)檢測系統(tǒng)，主要應(yīng)用于對機(jī)器設(shè)施進(jìn)行定期巡回狀態(tài)監(jiān)測與故障診療等多種領(lǐng)域。它能與計(jì)算機(jī)一同組成獨(dú)立得監(jiān)測診療系統(tǒng)，就是機(jī)器設(shè)施得計(jì)算機(jī)協(xié)助診療手段之一2、AT89C51多路模擬開關(guān)介紹單片機(jī)89C51得引腳圖與功能介紹Pi.0C1O40□VuuO/ADO1C353ro2C393PO1/AD13C373PQ2/AD24C3BJPO3/AD35C3534/AD4SC34□PO5/AD57C393paG/ADGPUESETC9237/AD7RXD/P3.TXD/P3.0c313rRT0/P3.1c30□2C3IMT1/P3.3C13P2.7/AD15TO/P3.4C14□F2.&/AD14T1/P3.5C152&JF2.5/AD136r1T253P-2.4/AD12KD/P3.7C243rz.3/AD11XTAL2C19233P2.2/AD1OXTAL1C19223F2.1/AD9PDI!>V"C20212F2.O/AD8選擇8位單片機(jī)AT89C51,其工作電壓為2、7?6V,擁有低電壓低功耗性能與高性價(jià)比，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS—51指令系統(tǒng),4Kbytes得PEROM與128bytes得RAM,片內(nèi)置通用得8位中央辦理器(CPU)與Flash存儲(chǔ)單元。AT89C51就是一種帶有4KB閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器得低電壓，高性能CMOS8位微辦理器，可為好多嵌入式控制系統(tǒng)提供靈活且價(jià)廉得方案、所以，木設(shè)計(jì)采用ATMEL企業(yè)得AT89C51作為程序得主控芯片。AT89C51數(shù)據(jù)總線就是由P0口提供得,P0口木身能以多種方式提供數(shù)據(jù)總線與地點(diǎn)總線。當(dāng)ALE輸出信號為高電平時(shí),將輸出得數(shù)據(jù)鎖入總線P0驅(qū)動(dòng)器中作為地點(diǎn)得低8位,然后與P2送出來得高8位地點(diǎn)一同組成一個(gè)完整得16位地點(diǎn)，以尋址到外部得64KB得地點(diǎn)空間、AT89C51得地點(diǎn)總線比較簡單(只有3個(gè):RD、WR、PSEN),其中RD就是用來讀取外部數(shù)據(jù)內(nèi)存得控制線,WR就是用來寫數(shù)據(jù)到外部數(shù)據(jù)內(nèi)存得控制線,就是用來存取外PSEN部程序內(nèi)存得讀取控制線。引腳說明：vcc：電源電壓GND:地PO口：Po口就是一組8位漏極開路型雙向i/on,作為輸出口用時(shí)，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)對0端口寫入1時(shí),能夠作為高阻抗輸入端使用。當(dāng)P0口接見外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),它還可設(shè)定成地點(diǎn)數(shù)據(jù)總線復(fù)用得形式。在這種模式下,P0口擁有內(nèi)部上拉電阻。在F1ash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，同時(shí)輸出指令字節(jié)在程序校驗(yàn)時(shí)。程序校驗(yàn)時(shí)需要外接上拉電阻。(4)P1口：Pl口就是一帶有內(nèi)部上拉電阻得8位雙向I/O口。P1口得輸出緩沖能接受或輸出4個(gè)TTL邏輯門電路、當(dāng)對P1口寫1時(shí)，它們被內(nèi)部得上拉電阻拉升為高電平,此時(shí)能夠作為輸入端使用、當(dāng)作為輸入端使用時(shí),P1口因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，所以當(dāng)外部被拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)低電流（IIL）o⑸P2口:P2就是一帶有內(nèi)部上拉電阻得8位雙向得I/O端口。P2口得輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路、當(dāng)向P2口寫1時(shí)，經(jīng)過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)能夠用作輸入口。作為輸入口,因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸岀電流（I1L）CP2口在接見外部程序存儲(chǔ)器或16位地點(diǎn)得外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（比如MOVXDPTR）時(shí),P2口送出高8位地點(diǎn)數(shù)據(jù)、在這種情況下,P2口使用強(qiáng)大得內(nèi)部上拉電阻功能當(dāng)輸出1時(shí)。當(dāng)利用8位地點(diǎn)線接見外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)（例MOVX@R1）,P2口輸出特殊功能存放器得內(nèi)容。當(dāng)Flash編程或校驗(yàn)時(shí),P2口同時(shí)接收高8位地點(diǎn)與一些控制信號、（6）P3口：P3就是一帶有內(nèi)部上拉電阻得8位雙向得I/O端口。P3口得輸出緩沖能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。當(dāng)向P3口寫1時(shí),經(jīng)過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)能夠用作輸入口。作為輸入口,因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸出電流（IIL）oP3口同時(shí)擁有AT89C51得多種特殊功能。1）AT89C51時(shí)序邏輯得實(shí)現(xiàn):經(jīng)過硬件得連結(jié)，將PC接口得5個(gè)管腳分別與AT89C51芯片得CLK、OE、EOC、START、ALE管腳相連結(jié)。PC接口得此外8個(gè)管腳分別與ADC得D7-D0口連結(jié)。經(jīng)過軟件得編程模擬產(chǎn)生時(shí)序，使STM32得管腳輸出得信號切合ADC芯片采集得時(shí)序邏輯，實(shí)現(xiàn)變換信號得功能、AT89C51數(shù)據(jù)循環(huán)采集功能得實(shí)現(xiàn):將PC接口得其她3個(gè)管腳與AT89C51芯片得ADC_A、ADC_B、ADC_C管腳相連結(jié)、經(jīng)過編程設(shè)置通道數(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)位之后開始循環(huán)采集把通道數(shù)付給ADC_A、ADC_B、ADC_C0當(dāng)通道數(shù)達(dá)到8時(shí)，再將通道數(shù)清零，進(jìn)而達(dá)到ADC自動(dòng)循環(huán)采集數(shù)據(jù)。AT89C51數(shù)據(jù)單路采集功能得實(shí)現(xiàn):經(jīng)過調(diào)用串口函數(shù)，設(shè)置一個(gè)串口接收得函數(shù)，當(dāng)經(jīng)過串口輸入0—7不同得值時(shí)，將該值賦給選擇ADC通道得函數(shù)來設(shè)置通道數(shù)得值,就能夠選通數(shù)值所對應(yīng)得通道,實(shí)現(xiàn)選擇不同通道得功能。模擬輸入通道得選擇能夠有關(guān)于變換開始操作獨(dú)立地進(jìn)行，但是通常就是把通道選擇與啟動(dòng)變換聯(lián)合起來達(dá)成。這樣能夠用一條寫指令既選擇模擬通道又啟動(dòng)變換、在與微機(jī)接口時(shí)，輸入通道得選擇可有兩種方法,一種就是經(jīng)過地點(diǎn)總線選擇，一種就是經(jīng)過數(shù)據(jù)總線選擇。如用EOC信號去產(chǎn)生中止懇求，要特別注意EOC得變低有關(guān)于啟動(dòng)信號有2us+8個(gè)時(shí)鐘周期得延遲，要設(shè)法使它不致產(chǎn)生虛假得中止懇求。為此，最好利用EOC上漲沿產(chǎn)生中止懇求，而不就是靠高電平產(chǎn)生中止懇求。詳細(xì)如下表3-1所示。表4-1P3口得第二功能端11引腳第一?功能P3.0RXD出行輸入II）P3.1TXD（串行輸出11）P3.2M0外部中止0）P3.3,NT1（外部中止1）P3.1T0（準(zhǔn)時(shí)器0）P3.5T1（準(zhǔn)時(shí)器1）P3.6WK（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7莎（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都選通）⑺RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí),RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期得高電平將使單片機(jī)復(fù)位、⑻ALE/PROG:當(dāng)接見外部存儲(chǔ)器時(shí)，地點(diǎn)鎖存允許就是一輸岀脈沖,用以鎖存地點(diǎn)得低8位字節(jié)。當(dāng)在Flash編程時(shí)還能夠作為編程脈沖輸出（PROG）o一般情況下，ALE就是以晶振頻次得1/6輸出，能夠用作外部時(shí)鐘或準(zhǔn)時(shí)目得。但也要注意,每當(dāng)接見外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖、⑼PSEN:程序存儲(chǔ)允許時(shí)外部程序存儲(chǔ)器得讀選通信號、當(dāng)AT89C52履行外部程序存儲(chǔ)器得指令時(shí),每個(gè)機(jī)器周期PSEN兩次有效，除了當(dāng)接見外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將跳過兩個(gè)信號。（10）EA/VPP:外部接見允許、為了使單片機(jī)能夠有效得傳送外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器從0000H到FFFH單元得指令,必須同GXD相連結(jié)。需要主要得就是，EA如果加密位1被編程，復(fù)位時(shí)EA端會(huì)自動(dòng)內(nèi)部鎖存。當(dāng)履行內(nèi)部編程指令時(shí)，EA應(yīng)當(dāng)接到VCC端。(1DXTAL1:振蕩器反相放大器以及內(nèi)部時(shí)鐘電路得輸入端。(12)XTAL2:振蕩器反相放大器得輸出端。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得組成特點(diǎn)：(1)采集通道組成可多可少，應(yīng)用靈活、如單參量采集采用單通道;多參量采集得大型試驗(yàn)，可用幾百甚至幾千個(gè)通道。通道有控制通道、次序采集通道與同步采集通道，對成千上萬個(gè)模擬信號與數(shù)字信號進(jìn)行測量與采集，經(jīng)過輸岀實(shí)施各樣控制。(2)根據(jù)信號電平高低,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠靈活采用不同分辨率得A/D與D/A變換達(dá)成采集與控制功能。比如熱電偶與應(yīng)變片、位移電橋得輸出都就是低電平信號，其滿量程一般都在5mV至20mV得范圍、要求能測出與分辨岀微幅級信號,就要用12位至14位ADC。關(guān)于溫度計(jì)量或電子計(jì)量，為了保證精度要求，可用高分辨率得16位或更高得A/D變換器、能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采樣、實(shí)時(shí)辦理、實(shí)時(shí)控制與實(shí)時(shí)顯示。因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)過程中，要測量得信號點(diǎn)多，每一個(gè)點(diǎn)得測量時(shí)間不能過長。有得實(shí)驗(yàn)要采集瞬態(tài)過程得數(shù)據(jù),這就要求有更高得采集速度，就要用特殊得存取電路與A/D、D/A變換電路,從軟件與硬件上綜合設(shè)計(jì)。(4)測量速度快、精度高、關(guān)于高精度測量，一般測量儀器就是不難知足得，但關(guān)于高速度高精度得測量一般儀表就是無法知足得。關(guān)于多點(diǎn)迅速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一般精度可達(dá)土0.1%,如精度有特殊需求,可用16位A/D變換器，精度可達(dá)土0、01%。達(dá)成上述測量要求得方法比較多，現(xiàn)在寬泛用A/D與D/A變換器組成得數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠提高測量與數(shù)據(jù)采集得精度，提高數(shù)據(jù)辦理速度、四、系統(tǒng)電路圖設(shè)??nu6hudsRIOD21Q五、程序設(shè)計(jì)1.程序流程設(shè)計(jì)圖程.辺始化AT8591編程中止設(shè)置AT89C51AT89C51片選易AT89C5初始化初值寫入計(jì)數(shù)形成頻次發(fā)生器ORGOOOII;8253二丨—?八,計(jì)數(shù)器0工作方式AJMPSTART為;頻次發(fā)生器，每510us產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖ORG0003HJMPE82550RG0030IISTART:MOVDPTR,FFFFH;（89C51控制器地點(diǎn)）MOVA,14II;計(jì)數(shù)器0,低8位單字節(jié)計(jì)數(shù)，方式2,二進(jìn)制數(shù)OUT@DPTR,A;控制字寫入控制存放器MOVDPTR,E6FFII;計(jì)數(shù)器0地點(diǎn)MOVA,FFII;計(jì)數(shù)器0得計(jì)數(shù)初值OUTDPTR,A；計(jì)數(shù)值寫入計(jì)數(shù)器0INTTUR:STEBIT0;選擇邊沿觸發(fā)方式SETBEA;CPU開中止SETBEX0;允許外部中止0中止HERE:SJMPHERE;等待中止；數(shù)據(jù)辦理程序乘法數(shù)據(jù)辦理程序，獲得數(shù)字量得標(biāo)度變換；除法辦理程序，分別標(biāo)度變換值得高位與地0RG01OOHDATAPROCE:MOVB,5H;MOVA,ROMULABMOVB,100MULABMOVR6,BMOVR5,AMOVR4,FFHDV:MOVR7,#08H;移位次數(shù)裝入R7SO:CLRC；清CMOVA,R5;被除數(shù)低位存ARLCA；連同進(jìn)位位循環(huán)左移1位MOVR5,R6;被除數(shù)高位存ARLCA;連同進(jìn)位位循環(huán)左移，被除數(shù)R6R5整數(shù)左移1位MOV07H,C;保存最高位CLRC;清進(jìn)位標(biāo)志SUBBA,R4;余數(shù)高位減去除數(shù)JB07H,SI;最高位為1轉(zhuǎn)SIJNCSI;沒有借位轉(zhuǎn)SIADDA,R4;產(chǎn)生借位，恢復(fù)余數(shù)SJMPS2；轉(zhuǎn)S2SI:INCR5;產(chǎn)生商89C51:MOVDPTR,#FEFF;寫方式控制字（PA口方式0輸入，PB口方式；0輸出）MOVA,#98HM0VX@DPTR,AMOVDPTR,#F8FF;PA口地點(diǎn)MOVXA,DPTR;PA口內(nèi)容讀入累加器AMOVROA;累加器A內(nèi)容暫存存放器RORETI沖斷返回六?總結(jié)經(jīng)過本次課后報(bào)告學(xué)習(xí)，我充分利用了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)得原理,也逐步認(rèn)識(shí)了機(jī)控知識(shí),在課程設(shè)計(jì)中，學(xué)會(huì)了簡單應(yīng)用、這個(gè)階段或許就就是學(xué)習(xí)得初級階段，最重要得就是在乏味中發(fā)現(xiàn)新奇，漸漸獲得興趣、學(xué)習(xí)得動(dòng)力大多數(shù)來自信心，剛開始得時(shí)候不知道該怎么做，查了大量得芯片資料與有關(guān)課木知識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中也加深了知識(shí)得理解，并且在探索之中設(shè)計(jì)出原理圖、在程序編寫上，剛開始也不知道怎么下手，也查了8086得編程方法并且靈活運(yùn)動(dòng)到單片機(jī)89C51中，一邊