【毕业设计】数据采集系统设计 ㊣ 精品文档 值得下载

单芯片又称为微控制器在本设计中选用其中内部已内建程序存储器，不必再去外扩程序存储器，使用更加方便。

显示部分是种被动式的显示器，即液晶本身并不发光，而是利用液晶经过处理后能改变光线通过方向的特性，而实现显示的目的。

液晶显示器具有功耗低抗干扰能力强等优点被广泛应用在各种仪器仪表和控制系统中。

现在市面上的显示器多以模块化形式出现，模块由控制器驱动器显示装置三部分组成，它与之间是通过控制器直接进行沟通的，使用方便。

所以在本系统中采用低功耗的厂生产的第二章硬件设计模数转换器模数转换器原理介绍在我们所测控的信号中均是连续变化的物理量，通常需要用计算机对这些信号进行处理，则需要将其转换成数字量，转换器就是为了将连续变化的模拟量转换成计算机能接受的数字量。

根据转换器的工作原理，常用的转换器可分为两种，双积分式转换器和逐次逼近式转换器。

双积分转换器工作原理双积分转换器采用间接测量的方法，它将被测电压转换成时间常数，其工作原理如图所示，双积分转换器由电子开关，积分器，比较器，计数器和控制逻辑等部分组成。

所谓双积分就是进行次转换需要两次积分。

电路先对被测的输入电压进行固定时间的正向积分，然后控制逻辑将积分器的输入端通过电子开关接参考电压，由于参考电压与输入电压反向且参考电压值是恒定的，所以反向积分的斜率是固定的，从反向积分开始到结束，对参考电压进行反向积分的时间，正比于输入电压。

图双积分型转换器的电路原理图图两次积分的输出曲线如图所示，输入电压越大反向积分时间越长，用高频标准脉冲计数测此时间，即可得到相应于输入电压的数字量。

特点可以有效的消除干扰和电源噪声，转换精度高，但是转换速度慢。

逐次逼近型转换器逐次逼近型转换器由转换环节，比较环节和控制逻辑等几部分组成。

图是逐次逼近型转换器的电路原理图，其转换原理为转换器将待转换的模拟输入电压与个预先设定的电压预定的电压由逐次逼近型转换器中的输出获得电压相比较，根据预设的电压是大于还是小于待转换成的模拟输入电压来决定当前转换的数字量是还是，据此逐位比较，以便使转换结果相应的数字量逐渐与模拟输入电压相对应的数字量接近。

预设的电压值的算发如下使逐次逼近型转换器中的的各位二进制数从最高位起依次置，每变化位就得到个预设的电压并使之与待转换的模拟输入电压进行比较，若模拟输入电压小于预设的电压，则使比较器中相应的位为，若模拟输入电压大于预设的电压，则使比较器中相应的输出位为，无论哪钟情况，均应继续比较下位，直到最低位为止，此时逐次逼近型转换器中的的数字输入即为对应模拟输入信号的数字量，将此数字量输出就完成了的转换过程。

模数转换器的选择逐次逼近式的属于直接式转换器，转换精度高，速度高，价格适中，是目前种类最多，应用最广的转换器，典型的位模数转换器有图内部结构采用工艺，片内带有锁存功能及路模拟多路开关，可对路伏的输入模拟电压信号分时进行转换，完成次转换约微秒片内具有多路开关的地址译码器和锁存电路，高阻抗斩波器及稳定的比较器，电阻型网络和树状电子开关以及逐次逼近寄存器，输出具有三态锁存缓冲器，可直接接到单片机的数据总线上。

的介绍是位逐次逼近式转换器，具有个模拟量输入通道，最大不可调误差小于，典型时钟频率为，每通道的转换时间约为。

没有内部时钟，必须由外部提供，其范围为。

引脚排列及各引脚的功能个通道的模拟量输入端。

可输入待转换的模拟电压。

位转换结果输出端。

三态输出，是最高位，是最低位。

通道选择端。

当时，输入当时，输入。

地址锁存信号输入端。

该信号在上升沿处把的状态锁存到内部的多路开关地址锁存器中，从而选通路模拟信号中的路。

启动转换信号输入端。

从端输入个正脉冲，其下跳沿启动开始转换。

脉冲宽度应不小于。

转换结束信号输出端。

当为图引脚图高电平时表示转换结束，启动转换时它自动变为低电平。

输出允许端。

为低电平时，为高阻状态，为高电平时，允许转换结果输出。

时钟输入端。

的典型时钟频率为，转换时间约为。

测量值对应的数字量开关处理程序将口的内容读到里如果没有拨开关为跳转到是否开关拨到是否开关拨到是否开关拨到是否开关拨到是否开关拨到是否开关拨到是否开关拨到是否开关拨到双字节二进制整数转换为压缩码整数子程序为商放在，余数放在里，显示程序显示的转换通道显示最高位显示小数点的第位显示小数点的第二位，主程序图主程序流程图实验结果测量值实际值思考题试分析系统产生误差的来源二进制数转换为压缩码压缩码转换为码将显示数据存入固定存储单元调用显示子程序开始初始化调用数据采集子程序答第个原因是基准电压不准造成的。

第二个原因是转换存在误差，在上面介绍过。

分析系统设计不完善之处。

答本设计的不足之处在于没有将进制转换成进制，显示时是从，而不是。

试说明数据采集系统可以应用在什么场合答在工业控制电力系统农业等各个生产生活领域，往往需要将些重要的参数进行检测并将其传到控制中心，控制中心对其进行有效的处理，去有效的控制各个部门的工作，加快工作效率，解决突发事件，消除潜在的隐患。

而数据采集系统就是用来完成对各种信号的采集工作。

多路数据采集系统得到了广泛应用，所以对多路数据采集系统进行研究，十分必要。

其应用前景十分广阔。

第四章毕业设计小结单片机由于具有集程度高处理功能强可靠性好系统结构简单价格低廉易于使用等优点。

在智能仪器仪表工业检测控制电力电子机电体化方面得到了广泛应用。

本次的任务就是设计个基于单片机的多路数据采集系统，终端采用单片机为核心来控制数据采集及数据上传的工作。

通过转换器将伏的直流电压转换为计算机可以进行处理的数字信号，经过单片机对其进行处理完成在终端显示及将数据上传的功能。

上位机完成对所采集的数据进行显示及对下位机的控制功能。

在以下将对整个系统简单回顾下，谈谈系统自身的优势，在设计时还应当注意的些地方，及系统的改进，以及自身应当加强的地方。

在终端设计中，由于所采集的信号为伏直流电压，无须再对信号进行调理放大，满足转换器对输入电压的要求可以直接输入。

然而在绝大多数系统中被测信号为弱信号，需要对被测信号进行调理放大，在对弱信号采集时应对调理放大电路进行认真考虑，以消除放大电路与传感器之间往往存在阻抗不匹配的现象通过放大电路来增加分辨率和敏感性，将输入信号放大为转换所需要的电压范围，为了获得尽可能高的精度，应将输入信号放大至与量程相当的程度利用隔离电路保证数据采集各个环节间不受地电位或共态电压差异的影响几乎所有的数据采集系统都会不同程度的受到来自电源线或机械设备的噪声干扰，因此大多数信号调理电路应包含低通滤波器，最大限度的剔除或的噪声，提高系统的可靠性。

但对于本次设计任务，前面不必加入信号调理电路。

对于慢变化的信号不必加采样保持电路，倘若是快速变化信号，就必须加入采样保持电路，因为转换器需要定的转换时间，在设计时应加以注意。

在本设计中选用了应用广泛的逐次逼近型模数转换器，可对路模拟信号进行采样，允许输入伏的电压，其分辨率可达，最大不可调误差为，单片机采用的晶振，经分频后，得到的时钟，转换速率为，完全满足本设计要求。

在终端由于本系统采用电池供电，所以显示部分采用了低功耗的显示器，由于其可以显示出各种字符，便于显示各种提示语，如对电源的若电提示等，使显示更加人性化，而且可以增加些其它的显示功能。

其较小的功耗是其它器件无法比拟的。

在软件设计方面采用了模块化设计，大大提高了系统的工作效率，实时性好。

在本设计中，采用统的电压来为系统供电，电压单，简化了电源的设计，本方案直接采用电池供电方式，应当尽量通过电压变换得到电压，电池可作为备用，以保证相关数据不丢失，提高系统可靠性安全性。

通过此次多路数据采集系统的设计，熟悉了般的设计过程，提高了自身的自学能力分析问题解决问题的能力。

总体程序转换的通道转换的通道转换的通道转换的通道转换的通道转换的通道转换的通道转换的通道带小数点的显示不带小数点的显示摘要数据采集系统作为沟通模拟域与数字域的必不可少的桥梁有着非常重要的作用。

本文介绍的重点是数据采集系统。

数据采集与通信控制采用了模块化的设计，数据采集与通信控制采用了单片机来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括模数转换模块，显示模块，和串行接口部分，还有些简单的外围电路。

路被测电压通过通用模数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，由单片机对数据进行处理，用显示模块来显示所采集的结果，并将数据通过串行口传输到机上，与机间的电平匹配采用接口芯片，由机完成数据接收和显示，程序编写了更加人性化的人机交互界面。

关键词单片机模数转换，串行传输前言在各种测控系统中，往往需要对些参数进行测量并送回计算机进行监控及处理，因此多路数据采集系统被广泛应用于各种测控场合。

单片机作为微型计算机的个重要分支，应用广泛，对人类社会产生了巨大的影响。

公司生产的系列单片机，由于具有集程度高处理功能强可靠性好系统结构简单价格低廉易于使用等优点。

在我国已经得到了广泛应用。

在智能仪器仪表工业检测控制电力电子机电体化方面取得了瞩目的成就。

数据采集系统作为沟通模拟域与数字域的必不可少的桥梁地位十分重要。

基于单片机的数据采集系统完全能够满足各种测控系统需要，实时性好，应用前景广阔。

对于本设计而言，其主要任务就是将伏的直流电压进行测量并送到远端的机上进行显示。

由于采集的是直流信号，对于缓慢变化的信号不必加采样保持电路，选用了市面上比较常见的逐次逼近型芯片，其转换速度快，价格低廉，可以直接将直流电压转换为计算机可以处理数字量。

考虑到本系统是采用伏电池供电，选用了低功耗的显示器件，以满足其在终端显示采集结果的需求。

终端键盘控制采用尽可能少的键来实现控制功能，为了防止键盘不用时的误操作，设置了锁键功能，在键盘的输入的消抖方面采用了软件消抖的方法，以降低硬件的开销，来提高系统的抗干扰能力。

软件设计方面，采用了功能模块化的设计思想键盘模数转换等采用了中断的方式来实现，大大提高了单片机的效率，实时处理能力。

在上位机端运用了可视化编程语言，界面简单明了，人机交互性界面好。

第章课题分析与方案论证数据采集系统在任何计算机测控系统中，都是从尽量快速，尽量准确，尽量完整的获得数字形式的数据开始的，因此，数据采集系统