畢業(yè)設(shè)計(jì)論文：基于AT89C52單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì).doc

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1、存檔日期： 存檔編號(hào)： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）論 文 題 目：基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)姓 名： 學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級(jí) 、 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師： 江摘 要本文介紹了基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是模擬域與數(shù)字域之間必不可少的紐帶，它的存在具有著非常重要的作用。本文介紹的重點(diǎn)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，而該系統(tǒng)硬件部分的重心在于單片機(jī)。數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了模塊化的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了單片機(jī)AT89C52來實(shí)現(xiàn)，硬件部分是以單片機(jī)為核心，還包括A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，顯示模塊和串行接口部分。本系統(tǒng)下位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集并應(yīng)答主機(jī)的命令。8路被測(cè)電壓通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器A

2、DC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過串行口RS-485傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，由上位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接受、處理和顯示，并用LED數(shù)碼顯示器來顯示所采集的結(jié)果。軟件部分應(yīng)用VC+編寫控制軟件，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)通信等程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集 AT89C52 ADC0809 RS-485AbstractThis article describes the hardware design and software design of the data on which based on signal-chip microcom

3、puter .The data collection system is the link between the digital domain and analog domain. It has an very important function. The introductive point of this text is a data to collect the system. The hardware of the system focuses on signal-chip microcomputer .Data collection and communication contr

4、ol use modular design. The data collected to control with correspondence to adopt a machine 8051 to carry out. The part of hardwares core is AT89C52, is also includes A/D conversion module, display module, and the serial interface. Slave machine is responsible for data acquisition and answering the

5、host machine.8 roads were measured the electric voltage to pass the in general use mold-few conversion of ADC0809,the realization carries on the conversion that imitates to measure the numeral to measure towards the data that collect .Then send the data to the host machine through RS-485，the host ma

6、chine is responsible for data and display, LED digital display is responsible display the data. The software is partly programmed with VC+. The software can realize the function of monitoring and controlling the whole system. It designs much program like data-acquisition treatment,data-display and d

7、ata-communication ect.Keyword: data acquisition AT89C52 ADC0809 RS-485目 錄摘 要IAbstractII1緒論11.1 研究背景及其目的意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3 該課題研究的主要內(nèi)容32數(shù)據(jù)采集總體設(shè)計(jì)42.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求42.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能及簡(jiǎn)介43 硬件部分63.1 單片機(jī)基本模塊63.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊93.3鍵盤模塊123.4 LED數(shù)碼管顯示模塊13.3.5通信模塊174 軟件部分204.1 簡(jiǎn)介KeilUvision2204.2 下位機(jī)部分程序設(shè)計(jì)245上位機(jī)簡(jiǎn)介296結(jié)論31致 謝3

8、2參考文獻(xiàn)33附錄1 總原理圖35附錄2 程序清單3641江蘇師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1緒論1.1 研究背景及其目的意義近年來，數(shù)據(jù)采集及其應(yīng)用受到了人們?cè)絹碓綇V泛的關(guān)注，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也有了迅速的發(fā)展，它可以廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于20世紀(jì)50年代，1956年美國(guó)最先在軍事上研究的數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)，目標(biāo)是測(cè)試過程中不依靠相關(guān)的測(cè)試文件，由非熟練人員進(jìn)行操作，并且是由測(cè)試設(shè)備自動(dòng)控制高速完成測(cè)試任務(wù)。由于該種數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)具有高速和靈活等特性，可以滿足許多傳統(tǒng)方法不能完成的數(shù)據(jù)采集和測(cè)試任務(wù)，因而得到了人們的初步認(rèn)可。大概在60年代后期，國(guó)外市場(chǎng)就

9、有成套的數(shù)據(jù)采集設(shè)備出現(xiàn)1。20世紀(jì)70年代后期，隨著微型機(jī)的發(fā)展，出現(xiàn)了采集器、儀表同計(jì)算機(jī)溶為一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由于這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)優(yōu)良的性能，超過了傳統(tǒng)的專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和自動(dòng)檢測(cè)儀表，因而獲得了高速的發(fā)展。從70年代起，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在以后發(fā)展過程中逐漸演變成為兩類，一類是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，另一類是實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2。20世紀(jì)80年代計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展和在生活中的應(yīng)用，使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得了較快的發(fā)展，逐步出現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)與通用的數(shù)據(jù)采集。那時(shí)候的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要分為兩類，一類由采集器和通用接口總線、儀表儀器和計(jì)算機(jī)組成。這類系統(tǒng)不僅在實(shí)驗(yàn)室獲得了較多的應(yīng)用，在工業(yè)生產(chǎn)中也有一

10、定程度的應(yīng)用。第二類以標(biāo)準(zhǔn)總線、數(shù)據(jù)采集卡和計(jì)算機(jī)構(gòu)成，這一類主要應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。20世紀(jì)80年代中后期，數(shù)據(jù)采集發(fā)生了驚人的變化，單片機(jī)、大規(guī)模集成電路和工業(yè)計(jì)算機(jī)的組合，用軟件來完成管理任務(wù)，使系統(tǒng)的體積變小，成本降低，功能大大增強(qiáng)，數(shù)據(jù)處理能力倍增3。自20世紀(jì)90年代至今，一些技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已成功的運(yùn)用到工業(yè)、航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、軍事等諸多領(lǐng)域。隨著集成電路制造技術(shù)的提高，出現(xiàn)了高性能、可靠性較高的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）。數(shù)據(jù)采集技術(shù)儼然已經(jīng)成為一種專門的技術(shù)，在工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用4。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，通過簡(jiǎn)單的增加和

11、更改模塊，并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可以擴(kuò)展和修改系統(tǒng)，迅速組成一個(gè)新的系統(tǒng)。盡管現(xiàn)在以微機(jī)為核心的可編程數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展，而且組成一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡，把它插在微機(jī)的擴(kuò)展槽內(nèi)并輔以應(yīng)用軟件，就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的功能，但這并不會(huì)對(duì)基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生根本性的影響。相較于數(shù)據(jù)采集板卡功能和成本的限制，單片機(jī)具高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格、多功能等優(yōu)點(diǎn)，而雙單片機(jī)又具有精度較高、轉(zhuǎn)換速度快、能夠?qū)Χ帱c(diǎn)同時(shí)進(jìn)行采集，因此能夠開發(fā)出能滿足實(shí)際應(yīng)用要求的、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、可靠性高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這就使得以單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能在許多領(lǐng)域得到廣泛的

12、應(yīng)用。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是通過采集傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行分析、處理、傳輸、顯示、存儲(chǔ)和顯示。它起始于20世紀(jì)中期，在過去的幾十年里，隨著信息領(lǐng)域各種技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)據(jù)采集方面的技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，采集數(shù)據(jù)的信息化是目前數(shù)據(jù)采集技術(shù)發(fā)展的主流方向。多數(shù)領(lǐng)域都用到了數(shù)據(jù)采集，在飛機(jī)飛行、石油勘探、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、地震數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。我國(guó)的數(shù)字地震觀測(cè)系統(tǒng)主要采用TDE-124C型TDE-224C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。近年來，又成功研制了動(dòng)態(tài)范圍更大、線性度更高、兼容性更強(qiáng)、低功耗可靠性的TDE-324C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)采集對(duì)拾震計(jì)輸出的電信

13、號(hào)模擬放大后送至A/D數(shù)字化，A/D采用同時(shí)采樣，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)DSP數(shù)字濾波處理后，變成數(shù)字地震信號(hào)。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備24位A/D轉(zhuǎn)化位數(shù)，采樣率有50HZ、100HZ、200HZ 5.美國(guó)PASCO公司生產(chǎn)的“科學(xué)工作室”是數(shù)據(jù)采集應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)的嶄新系統(tǒng)，它主要由3部分組成：（1）傳感器：利用先進(jìn)的傳感技術(shù)可實(shí)時(shí)采集物理實(shí)驗(yàn)中各種物理量；（2）計(jì)算機(jī)接口：將傳感器采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，采樣速率最高為25萬次/S；（3）軟件：英文及中文的應(yīng)用軟件6。受需求牽引，新一代機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為滿足飛行實(shí)驗(yàn)應(yīng)用也在快速地發(fā)展。如愛爾蘭ACRA公司2000年研發(fā)推出的新一代KAM500機(jī)載數(shù)據(jù)采集

14、系統(tǒng)到了2006年。該系統(tǒng)采用16位（A/D）模擬數(shù)字變換，總采樣率達(dá)500K/S,同步時(shí)間為+/-250ns，可以利用方式組成高達(dá)1000通道的大容量的分布式采集系統(tǒng)。1.3 該課題研究的主要內(nèi)容數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學(xué)的重要分支之一, 它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理以及控制等問題。它是對(duì)傳感器信號(hào)的測(cè)量與處理, 以微型計(jì)算機(jī)等高技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的一門綜合應(yīng)用技術(shù)。數(shù)據(jù)采集也是從一個(gè)或多個(gè)信號(hào)獲取對(duì)象信息的過程。隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和普及應(yīng)用,數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)技術(shù)已成為非常重要的檢測(cè)技術(shù),被廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)等需要同時(shí)監(jiān)控壓力、溫度和濕度等數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。數(shù)據(jù)采集是工業(yè)控制等系統(tǒng)不可缺少的環(huán)

15、節(jié),大多采用一些功能相對(duì)獨(dú)立的專用單片機(jī)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)其控制功能。作為測(cè)控系統(tǒng)至關(guān)重要的部分,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)的基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就是因?yàn)闆]有上位機(jī)的支持,所以無論使用什么樣的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,它都只有有限的存儲(chǔ)容量,所以不得不覆蓋刷新歷史數(shù)據(jù),這樣一來不利于用戶整體分析數(shù)據(jù),因而也不能準(zhǔn)確地把握生產(chǎn)過程的狀況并做出適當(dāng)?shù)挠?jì)劃。本系統(tǒng)采用下位機(jī)負(fù)責(zé)模擬數(shù)據(jù)的采集,單片機(jī)負(fù)責(zé)采集八路數(shù)據(jù)，并應(yīng)答主機(jī)發(fā)送的命令，上位機(jī)即主機(jī)是負(fù)責(zé)處理接受過來的數(shù)字量的處理及顯示，主機(jī)和從機(jī)之間用RS-485進(jìn)行通信。這樣用戶可以在上位機(jī)上編寫各種程序?qū)ξ募械臄?shù)據(jù)進(jìn)行有效查詢和分析,有

16、利于工業(yè)過程的長(zhǎng)期正常運(yùn)行和檢查。該系統(tǒng)采用的是AT89C52單片機(jī)，此芯片功能比較強(qiáng)大，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。2數(shù)據(jù)采集總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求（1）將采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成方便處理的數(shù)字量。（2）對(duì)完成轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進(jìn)行處理。（3）能夠控制信號(hào)的采集、處理、顯示等。（4）該系統(tǒng)要具有準(zhǔn)確性、可靠性和穩(wěn)定性。（5）給出具體的硬件和軟件。在系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循以下原則 : （1）為了給硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下基礎(chǔ)，盡可能多地選擇典型電路。 （2）系統(tǒng)外圍設(shè)備的配置要滿足系統(tǒng)的功能要求，留有余地，以便進(jìn)行改進(jìn)。（3）應(yīng)將硬件結(jié)構(gòu)和軟件相結(jié)合。（4）系統(tǒng)中相關(guān)器件要盡可能做到性能匹

17、配。2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能及簡(jiǎn)介數(shù)據(jù)采集，又稱數(shù)據(jù)獲取，是利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)接口。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。70年代初，隨著大規(guī)模集成電路及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是微處理器及高速A/D轉(zhuǎn)換器的誕生，數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大的改變。原來由硬件程序控制器組成的采集系統(tǒng)及小規(guī)模集成的數(shù)字邏輯電路變?yōu)楸挥晌⑻幚砥骺刂频牟杉到y(tǒng)所代替。由微處理器完成程序控制，邏輯操作及大部分?jǐn)?shù)據(jù)處理，使系統(tǒng)的可靠性和靈活性得到了較大的提高，系統(tǒng)的硬件成本和重建費(fèi)用也得到了較大的降低7。在本系統(tǒng)中需要將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，而 A/D是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的器件，它需要考

18、慮的指標(biāo)有：分辨率、轉(zhuǎn)換時(shí)間、轉(zhuǎn)換誤差等等。而單片機(jī)是該系統(tǒng)的基本的微處理系統(tǒng)，它完成數(shù)據(jù)讀取、處理及邏輯控制，數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫幌盗械娜蝿?wù)。在該系統(tǒng)中采用的是8051系列的單片機(jī)。雙機(jī)通信的串行口可以采用RS485C標(biāo)準(zhǔn)接口，由芯片MAX485實(shí)現(xiàn)雙機(jī)的通信。而數(shù)據(jù)的顯示則采用的是LED數(shù)碼管，該器件比較簡(jiǎn)單，在生活中接觸也較多。本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以采集八路模擬信號(hào)。由于采集的信號(hào)多種多樣，需要多種轉(zhuǎn)換器把信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓模擬信號(hào)，本文就不不作介紹。系統(tǒng)把模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由單片機(jī)串口經(jīng)過TTL電平轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到PC機(jī)由PC機(jī)處理采集的信號(hào)。其中：AT89C52 ( 主控芯片) : CPU

19、作為該系統(tǒng)的核心控制芯片, 起采集、控制顯示的作用。顯示模塊：采用四位一體共陰LED數(shù)碼管用來顯示采集到的數(shù)值。通信模塊：采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)間的通信。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊：采用ADC0809進(jìn)行模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，以供給單片機(jī)采集數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)框圖如圖2-1所示：圖2-1 系統(tǒng)框圖3 硬件部分信號(hào)采集過程中，被測(cè)量一般由傳感器供給，常為微弱信號(hào)，需要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。由于此處輸入信號(hào)多種多樣，不能一一列舉，所以本文并未詳細(xì)討論。但在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中必不可少。3.1 單片機(jī)基本模塊單片機(jī)是一種面向大規(guī)模的集成電路芯片，是微型計(jì)算機(jī)中的一個(gè)重要的分支。此系統(tǒng)是由CPU、輸入輸出電路

20、（I/O口），還包括定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口、顯示驅(qū)動(dòng)電路（LCD和LED驅(qū)動(dòng)電路）、A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一個(gè)單塊芯片上，構(gòu)成了一個(gè)最小但完善的計(jì)算機(jī)任務(wù)。單片機(jī)要使用特定的組譯和編譯軟件編譯程序，再用keiluvision2把程序下載到單片機(jī)內(nèi)。3.1.1 AT89C52單片機(jī)美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C52是低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含256 bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）和8K bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器(EEPROM)，器件不僅采用ATMEL公司的非易失性、高密度存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，而且兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品的引腳，片內(nèi)置通用8位

21、中央處理器(CPU)和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)的強(qiáng)大功能，能適合于許多比較復(fù)雜的控制應(yīng)用場(chǎng)合。因此，在這里我選用AT89C52單片機(jī)來完成，它的優(yōu)點(diǎn)很多，比如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、經(jīng)濟(jì)、易于連接等，特別是其內(nèi)部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)資源豐富，具有較高的應(yīng)用價(jià)值8。3.1.2 AT89C52單片機(jī)主要特性AT89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)FLASH閃速存儲(chǔ)器，256字節(jié)片內(nèi)RAM，32個(gè)I/O口線，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)全雙工串行通信口，時(shí)鐘電路及片內(nèi)振蕩器。同時(shí)，AT89C52降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式

22、體制CPU的工作，但允許RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。AT89C52單片機(jī)的引腳如圖3-1所示99。圖3-1AT89C52單片機(jī)的引腳圖3.1.3 AT89C52單片機(jī)時(shí)鐘和復(fù)位電路的設(shè)計(jì)AT89C52單片機(jī)為40引腳雙列直插芯片,有四個(gè)I/O口P0,P1,P2,P3, MCS-51單片機(jī)共有4個(gè)8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），每一條I/O線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。單片機(jī)的時(shí)鐘電路連接圖如圖3-3所示,18引腳和19引腳接時(shí)鐘電路,在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，XTAL1

23、接外部晶振和微調(diào)電容的一端,在片內(nèi)它是高增益反相放大器的輸入,XTAL2接外部晶振和微調(diào)電容的另一端,在片內(nèi)它是高增益反相放大器的輸出，所以這樣就構(gòu)成了自激振蕩器。結(jié)合本設(shè)計(jì)的要求采用內(nèi)部振蕩方式，所選的晶振為6MHz。復(fù)位電路是完成單片機(jī)片內(nèi)電路的初始化，使單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)下開始運(yùn)行。第9引腳為復(fù)位輸入端,接上電容,電阻構(gòu)成上電復(fù)位電路。另外計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在工作的時(shí)候，有時(shí)會(huì)不可避免地受到一些外界的干擾，如電源的波動(dòng)、電磁場(chǎng)的干擾、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的干擾等，這些都可能造成系統(tǒng)“死機(jī)”或程序跑飛，使系統(tǒng)不能正常工作。對(duì)于事務(wù)處理、辦公自動(dòng)化的應(yīng)用場(chǎng)合，操作者在現(xiàn)場(chǎng)，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)就馬上進(jìn)行處理，如進(jìn)行復(fù)位

24、操作或關(guān)斷電源重新啟動(dòng)。在單片機(jī)和嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)中，應(yīng)用的對(duì)象對(duì)可靠性的要求更高，特別在無人值守、24小時(shí)連續(xù)工作的場(chǎng)合，如火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、安全防盜報(bào)警系統(tǒng)等應(yīng)用中，決不允許應(yīng)用系統(tǒng)“死機(jī)”或程序跑飛。這樣，就要求單片機(jī)或嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)到并能自動(dòng)重新復(fù)位或啟動(dòng)系統(tǒng)，保障應(yīng)用系統(tǒng)正常工作。為此，在單片機(jī)或嵌入式系統(tǒng)中引入自動(dòng)監(jiān)視技術(shù)，即俗稱的看門狗技術(shù)（WatchDog）?？撮T狗技術(shù)的監(jiān)控思路是：在系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)定時(shí)器（看門狗定時(shí)器），處理器正常運(yùn)行時(shí)，軟件程序中每隔一定時(shí)間間隔要發(fā)出一條（或幾條）指令，將看門狗定時(shí)器清零，使看門狗定時(shí)器在系統(tǒng)正常工作時(shí)總是不能溢出。一旦處理器“死機(jī)”

25、或程序跑飛，處理器就不能向看門狗定時(shí)器發(fā)出清除脈沖?？撮T狗定時(shí)器就會(huì)產(chǎn)生計(jì)數(shù)溢出信號(hào)，該信號(hào)和處理器的復(fù)位引腳相連，因此就會(huì)自動(dòng)復(fù)位微處理器，應(yīng)用系統(tǒng)重新啟動(dòng)和繼續(xù)工作。這些操作是系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)和進(jìn)行的，不需要人為干預(yù)，可保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠地工作。在單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，89C52利用P1端口的四條線和看門狗芯片X5045的SPI接口相連。89C52的P1.5連接到X5045的SI端，P1.6連接到X5045的SCK，P1.7連接到X5045的SO端和CS/WDI端，X5045的RESET輸出信號(hào)連接到89C52的復(fù)位輸入端RST上，電路圖如圖 3-2 所示9。圖3-2 X5045連接圖綜上，將時(shí)

26、鐘電路和復(fù)位電路與單片機(jī)相連單片機(jī)控制系統(tǒng)最基本的部分，如圖3-3所示圖3-3單片機(jī)時(shí)鐘和復(fù)位電路3.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊 在我們所采集的信號(hào)中大多是連續(xù)變化的物理量，而要對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行處理,則需要將其轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)字量，A/D轉(zhuǎn)換器就是將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)字量。3.2.1 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來說，可以分為8位、10位、12位和16位等。位數(shù)越高其分辨率就越高，價(jià)格也就越貴。A/D轉(zhuǎn)換器型號(hào)很多，而其轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換誤差也各不相同。按模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的原理可以分為3種：雙積分式、逐次逼近式及并行式A/D轉(zhuǎn)換器。(1)逐漸逼近式A/D轉(zhuǎn)換

27、器：它是一種速度快、精度較高、成本較低的直接式轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時(shí)間從幾微秒到幾百微秒。(2)雙積分A/D轉(zhuǎn)換器：它是一種間接式的A/D轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，精度比較高，不足是數(shù)度很慢，適用于系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)換度要求不高的場(chǎng)合。(3)并行式A/D轉(zhuǎn)換器：它又被稱為flash（快速）型，它的轉(zhuǎn)換速度很高，但她采用較多的比較器，而n位的轉(zhuǎn)換就需要2n-1個(gè)比較器，因此電路規(guī)模也極大，價(jià)格也很貴，只適用于視頻A/D轉(zhuǎn)換器等數(shù)度特別高的領(lǐng)域10。比較以上三種方案，在價(jià)格、轉(zhuǎn)換速度等多種標(biāo)準(zhǔn)的考慮下，本設(shè)計(jì)選用逐漸逼近式A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809。下面就具體的介紹一下ADC0809的工作原理。1、 ADC08

28、09的介紹ADC0809是八通道的八位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。由單一的5V電源供電，片內(nèi)帶有鎖存功能的8選1的模擬開關(guān)。由C、B、A的編碼來決定所選的模擬通道。轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s。轉(zhuǎn)換誤差為1/2LSB。它的引腳的排列見圖3-4 圖3-4 ADC0809的引腳圖IN7IN0 ：八個(gè)通道的模擬輸入量。ADDA、ADDB、ADDC：模擬通道地址線。當(dāng)CBA=000時(shí)，IN0輸入，當(dāng)CBA=111時(shí)，IN7輸入。ALE：地址鎖存信號(hào)。START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，高電平有效。D7D0：數(shù)據(jù)輸出線。三態(tài)輸出，D7是最高位，D0是最低位。OE：輸出允許信號(hào)，高電平有效。CLK：時(shí)鐘信號(hào)，最高頻率為 640K

29、HZ。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)。上升沿后高電平有效。Vcc：+5V電源。Vref：參考電壓11。2、ADC0809時(shí)序圖及其接口電路ADC0809的時(shí)序圖如圖3-5所示： 圖3-5 ADC0809的時(shí)序圖其工作過程是：ALE的上升沿將A、B、C端選擇的通道地址鎖存到8位A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，START的下降驗(yàn)啟動(dòng)8位A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換開始使EOC端輸出低電平；A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC輸出高電平。該信號(hào)通?？勺鳛橹袛嗌暾?qǐng)信號(hào)。OE為讀出數(shù)據(jù)允許信號(hào)，OE端為高電平時(shí)，可以讀出轉(zhuǎn)換的數(shù)字量。硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)時(shí)序關(guān)系及軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。A/D轉(zhuǎn)化模塊對(duì)模擬量進(jìn)行一次模數(shù)轉(zhuǎn)換，要用到一個(gè)

30、ADC0809，又因?yàn)樗鼈冎g的時(shí)鐘頻率不一樣，所以需要用74LS74對(duì)其進(jìn)行一個(gè)二分頻的工作，這里只需要將74LS74的第3根引腳CLK1與單片機(jī)AT89C52的第30根ALE引腳相連，將74LS74 的第9根引腳Q2與ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)CLK引腳相連。 由于ADC0809具有輸出3態(tài)鎖存器，其八位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連。地址譯碼引腳C、B、A分別與地址總線低三位P2.2、P2.1、P2.0相連，用來選通IN0IN7中的一個(gè)通道。在啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，由單片機(jī)的P3.4控制A/D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)和地址鎖存，因?yàn)锳LE和START連在一起，所以AD0809在鎖存通道的時(shí)候，同時(shí)也啟動(dòng)

31、了A/D轉(zhuǎn)換器。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用低電平的讀信號(hào)RD，產(chǎn)生的正脈沖作為OE信號(hào)，用以打開三態(tài)輸出鎖存器。將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。而低電平的寫信號(hào)WR則表示轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)。因P0口還需要連接LED顯示電路，所以AT89C52與ADC0809之間需要加芯片74LS573來緩沖數(shù)據(jù)的傳輸，芯片74LS573的介紹在3.4節(jié)有詳細(xì)介紹。該部分的連接圖如圖3-6所示圖3-6 ADC0809與單片機(jī)的連接圖3.3鍵盤模塊鍵盤是一種常見的輸入設(shè)備，用戶可以向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)或命令。根據(jù)按鍵的識(shí)別方法分類，有編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。通過硬件識(shí)別的鍵盤稱編碼鍵盤；通過軟件識(shí)別的鍵盤稱為非編碼鍵盤。非編碼鍵盤有兩種接

32、口方法：一種是獨(dú)立按鍵接口；另一種是矩陣式按鍵接口。1、獨(dú)立按鍵接口在單片機(jī)中，如果所需的按鍵較少，可采用獨(dú)立式鍵盤。每只按鍵接單片機(jī)的一條I/O線，通過對(duì)線的查詢，即可識(shí)別各按鍵的狀態(tài)。如圖3-7所示。4只按鍵分別接單片機(jī)的P1.0P1.3I/O線上。無按鍵按下時(shí)，P1.0P1.3線上均輸入高電平。當(dāng)某按鍵按下時(shí)，與其相連的I/O線將得到低電平輸入。圖3-7 獨(dú)立按鍵接口圖2.矩陣式按鍵接口在單片機(jī)中需要的按鍵較多時(shí)，通常把鍵排成矩陣形式，這樣可以節(jié)省硬件資源。如對(duì)于20只按鍵接口，如采用按鍵獨(dú)立方式，需要20個(gè)I/O口。如采用矩陣式按鍵方式，則只需要9個(gè)I/O 口。如圖3-8所示。單片機(jī)系

33、統(tǒng)中的非編碼式鍵盤程序主要由判別是否有鍵按下子程序、鍵的識(shí)別子程序、找到閉合鍵后，讀入相應(yīng)的鍵值，再轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鍵處理程序幾個(gè)部分組成。 圖3-8 矩陣式按鍵接口圖在本系統(tǒng)中所用到的按鍵有9個(gè)，所以采取矩陣式按鍵接口方式。3.4 LED數(shù)碼管顯示模塊在小型控制裝置和數(shù)字化儀器儀表中，往往只要幾個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字顯示或字狀態(tài)便可滿足現(xiàn)場(chǎng)的需求，而顯示數(shù)碼管LED因其成本低廉、配置靈活、與計(jì)算機(jī)接口方便等特點(diǎn)，在小型微機(jī)控制系統(tǒng)中得到極為廣泛的應(yīng)用12。3.4.1 LED數(shù)碼管顯示器的結(jié)構(gòu)原理發(fā)光二極管LED是利用PN結(jié)把電能轉(zhuǎn)換光能的固體發(fā)光器件，根據(jù)制造材料的不同，可以發(fā)出紅、黃、綠、白等不同色彩的可

34、見光束。LED的伏安特性類似于普通二極管，正向壓降為2V左右，工作電流一般在10mA20mA之間較為合適一個(gè)8段LED顯示器的結(jié)構(gòu)如圖3-9-1所示。圖3-9-1 8段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 圖3-9-2 共陰極結(jié)構(gòu)圖 圖3-9-3 共陽極結(jié)構(gòu)圖它是由8個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，各段依次記為a、b、c、d、e、f、g、dp，其中dp表示小數(shù)點(diǎn)（不帶小數(shù)點(diǎn)的稱為7段LED）。8段LED有共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，分別如圖3-9-2、圖3-9-3所示。共陰極LED的所有發(fā)光管的陰極并接成公共端COM，而共陽極LED的所有發(fā)光管的陽極并接成公共端COM。當(dāng)共陰極LED的COM端接高電平，則某個(gè)發(fā)光管的陰極加上低電平時(shí)，

35、則該管有電流流過因而點(diǎn)亮發(fā)光。LED各段不同點(diǎn)亮的組合可以顯示09、AF等十六進(jìn)制數(shù)13。表3-2 LED段選碼字型共陰極字形代碼字型共陰極字形代碼字型共陰極字形代碼03FH67DHC39H106H707Hd5EH25BH87FHE79H34FH96FHF71H466HA77H滅00H56DHb7CH3.4.2 顯示驅(qū)動(dòng)芯片74LS57374LS573 的八個(gè)鎖存器都是透明的D型鎖存器，當(dāng)使能端為1時(shí)，Q輸出端和數(shù)據(jù)端的輸入相同。當(dāng)使能為0時(shí)，輸出將固定在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制影響不到鎖存器的內(nèi)部工作，就是以前的數(shù)據(jù)可以保持不變，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉時(shí)，新的數(shù)據(jù)也可以存入鎖存器。這種電路可以

36、驅(qū)動(dòng)低阻抗負(fù)載或大電容，不需要額外的接口就可以直接與系統(tǒng)總線接口相連并驅(qū)動(dòng)總線。特別適用于緩沖寄存器，I/O 通道，雙向總線驅(qū)動(dòng)器和工作寄存器14。其引腳圖如圖3-10所示：圖3-10 74LS573引腳圖真值表如下：表3-1 74LS573 真值表輸出控制使能數(shù)據(jù)輸出LHHHLHLLLLXQOHXXZ注釋：H=高電平 L=低電平 =不定 Z=高阻態(tài)QO=建立穩(wěn)態(tài)輸入條件前Q的電平功能表引腳功能表如下： 表32 74LS573 引腳功能表管腳號(hào)功能0D7D數(shù)據(jù)輸入LE鎖存使能輸入（高電平有效）OE3態(tài)輸出使能輸入（低電平有效）0Q7Q3態(tài)鎖存輸出當(dāng)鎖存器使能端為高時(shí)，這些器件的鎖存對(duì)于數(shù)據(jù)是透

37、明的（也就是說輸出同步）。當(dāng)鎖存器使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保存時(shí)間的數(shù)據(jù)會(huì)被保存。具有如下特點(diǎn)：輸出能直接接到CMOS,NMOS和TTL接口上輸入電壓范圍：2.0V-6.0V低輸入電流：1.0ACMOS器件的高噪聲抵抗特性數(shù)碼管與單片機(jī)的連接電路圖如圖3-11所示3-11數(shù)碼管與單片機(jī)的連接電路圖.3.5通信模塊本文采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)間的通信。RS-232雖然是現(xiàn)在最常用的串行通訊接口。但由于RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，難免有不一些足之處，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1.接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，而且與TTL電平不兼容，故需經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后才能與TTL電路連

38、接。2、傳輸速率比較低，在異步傳輸時(shí)，波特率僅為20Kbps。3、接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸方式容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗干擾性弱。4、傳輸距離短，最大傳輸距離的標(biāo)準(zhǔn)值是50英尺，實(shí)際傳輸距離僅在50米以內(nèi)16。 RS-485串行總線接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的方式為平衡發(fā)送和差分接收行，這種通信方式接口信號(hào)的電平比RS-232低，不易損壞接口處電路的芯片，且電平與TTL電平兼容，方便與TTL電路連接，該接口將平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器組合起來使用，抗共?？垢蓴_能力增強(qiáng)，最大傳輸速率可以達(dá)到10 Mbs。RS-485接口在總線允許的情況下最多可連接128個(gè)收發(fā)器，即一個(gè)

39、處理器可處理l28個(gè)采集點(diǎn)的信號(hào)采集，達(dá)到實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速遠(yuǎn)距離傳送的目的，這是其他串口通信方式(如I2C總線和RS-232等)所做不到的19。相比之下RS-485具有良好的抗噪聲干擾性，長(zhǎng)距離傳輸和多站能等優(yōu)點(diǎn)，因此本文使用RS-485實(shí)現(xiàn)串口通信。 MAX485接口芯片是Maxim公司的一種RS485接口芯片。 MAX485是用于RS-485通信的低功耗收發(fā)器，器件中都包含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器。MAX485具有不受限制的驅(qū)動(dòng)器擺率，可以實(shí)現(xiàn)最高2.5Mbps的傳輸速率的數(shù)據(jù)傳輸。MAX485芯片在單一電源+5 V下工作，額定電流為300A，采用半雙工通訊方、模式。它可以實(shí)現(xiàn)將TTL電平轉(zhuǎn)換

40、為RS485電平的功能。MAX485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都較簡(jiǎn)單,其內(nèi)部含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器。DI和RO端分別為驅(qū)動(dòng)器的輸入端和接收器的輸出端，它們與單片機(jī)的連接僅需分別與單片機(jī)的TXD和RXD相連；RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)RE為邏輯0時(shí)，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)DE為邏輯1時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)镸AX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可；A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端,當(dāng)A引腳的電平高于B時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當(dāng)A的電平低于B端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。在與單片機(jī)連接時(shí)接線非常簡(jiǎn)單。只需要一個(gè)信號(hào)控制MAX485的接收和發(fā)送即可。MAX4

41、85芯片的引腳圖如圖3-12所示21圖3-12 MAX485引腳(管腳)圖為了消除反射，吸收噪音，將A和B端之間加匹配電阻，一般可選100的電阻。通信模塊電路連接圖如圖3-13所示圖3-13 通信模塊電路連接圖4 軟件部分4.1簡(jiǎn)介KeilUvision2Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（UVISION）將這些組合在一起。Keil有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1、 全功能的源代碼編輯器；2、 器件庫(kù)用來配置開發(fā)工具設(shè)置；3、 項(xiàng)目管理器用來創(chuàng)建和維護(hù)用戶的項(xiàng)目；4、 集成的MAKE工具可以匯編、編譯和連接用戶嵌入式應(yīng)用；5

42、、 所有開發(fā)工具的設(shè)置都是對(duì)話框形式的；6、 真正的源代碼級(jí)的對(duì)CPU和外圍器件的調(diào)試器；7、 高級(jí)GDI(AGDI)接口用來在目標(biāo)硬件上進(jìn)行軟件調(diào)試以及和Monitor-51進(jìn)行通信其使用的過程為:首先打開KeilUvision2，在KEIL系統(tǒng)中，每做個(gè)獨(dú)立的程序，都視為工程。首先從菜單中的工程中“新建工程”，建立我們將要做的工程項(xiàng)目：接下來Keil環(huán)境要求我們?yōu)?2工程選擇一個(gè)單片機(jī)型號(hào)；我們選擇Ateml公司的89C52?！按_定”后工程就算建立好了。立了工程項(xiàng)目以后現(xiàn)在就要為工程添加程序，點(diǎn)擊“文件”中的新建，新建一個(gè)空白文檔；這個(gè)空白文檔就是我們編寫單片機(jī)程序的場(chǎng)所。在這里可以進(jìn)行編

43、輯、修改等操作。根據(jù)題意，在文檔中寫入代碼，寫完后再檢查一下，然后保存，然后再將保存好的文檔添加到工程中，具體做法如下：程序文件添加完畢后，對(duì)其進(jìn)行編譯當(dāng)前程序、編譯修改過的文件并生成應(yīng)用程序、重新編譯所有文件并生成應(yīng)用程序后，再點(diǎn)擊TARGET，則其頁面為：再點(diǎn)擊圖案上的Output鍵 接下來就是點(diǎn)擊上圖中的select folder for objects鍵，得到下圖將其產(chǎn)生的HEX文件存儲(chǔ)在E盤zh文件夾中。最后一步就是利用STC-ISP將HEX文件燒錄到單片機(jī)里。4.2下位機(jī)部分程序設(shè)計(jì)該部分的程序包括一個(gè)主程序、五個(gè)子程序，五個(gè)子程序分別為下位機(jī)串口接收中斷函數(shù)、向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序

44、、模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序、鍵盤掃描子程序、數(shù)據(jù)顯示子程序。（1）主程序主程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行初始化，主要是進(jìn)行定時(shí)/計(jì)數(shù)的初始化，然后調(diào)用鍵盤掃描程序Keys_Scan()，再根據(jù)按下的鍵來調(diào)用向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序putc_to_serialport（）將相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送給串行口。當(dāng)沒有鍵按下時(shí)，則送一個(gè)數(shù)F給LED顯示器。其流程圖見圖4-1圖4-1主程序流程圖（2）下位機(jī)串口接收中斷函數(shù)Serial_INT() interrupt 4因?yàn)榘l(fā)送完成和接收到新字節(jié)都會(huì)觸發(fā)串口中斷，因此串口中斷程序里用if(RI)來表示接受中斷，然后將RI清0。再判斷接收到的數(shù)據(jù)第4位是否為1，如果為1，則按照主機(jī)發(fā)送過來的通道

45、進(jìn)行采集，如果為0，則調(diào)用循環(huán)采集程序。如圖4-2所示4-2下位機(jī)串口接收中斷函數(shù)流程圖(3)模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序ADCON先要選通ADC0809，又因?yàn)锳DC0809具有8個(gè)通道，利用For循環(huán)進(jìn)行8次采集,接下來選擇轉(zhuǎn)換通道，F(xiàn)8HFFH用以選擇輸入模擬信號(hào)的通道IN0IN7的選擇，首先從第一個(gè)通道開始，然后執(zhí)行一條讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的指令，再將轉(zhuǎn)換得到的結(jié)果送給串行口，再依次循環(huán)，將通道號(hào)自增1，直到8個(gè)通道全部轉(zhuǎn)換完。其流程圖如圖4-3所示圖4-3模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序流程圖（4）鍵盤掃描子程序Keys_Scan() 該程序是先將行選好，然后再選定列就可以確定到具體的哪一個(gè)按鍵。其流程圖如圖4-4所示圖4

46、-4鍵盤掃描子程序流程圖（5）LED顯示程序Display_Result(int d)該子程序用的數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示方式。先將單片機(jī)的P2.7口選通進(jìn)行位選,然后將位選的值發(fā)送給單片機(jī)P1口。接著將單片機(jī)的P2.6口選通進(jìn)行段選，然后將要顯示的數(shù)字的值發(fā)送給P0口。然后調(diào)用延時(shí)，接著將P2.7、P2.6口置0，下面是重復(fù)上面的過程，直到要顯示的數(shù)字全部顯示在數(shù)碼上。其流程圖如4-5所示。圖4-5 LED顯示程序流程圖(6)向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序putc_to_SerialPort(uchar c)程序首先將數(shù)據(jù)發(fā)送到串行口，當(dāng)T1=0時(shí)，表明傳送結(jié)束。如圖4-6所示圖4-6向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序流程圖

47、5上位機(jī)簡(jiǎn)介 上位機(jī)是指人們可以直接發(fā)出操控命令的計(jì)算機(jī)，一般情況下是PC，并在屏幕上顯示各種信號(hào)的變化（水位、溫度、氣壓等）。下位機(jī)是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的微型機(jī)，一般是指PLC/單片機(jī)之類的。上位機(jī)發(fā)出的命令首先傳給下位機(jī)，下位機(jī)再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時(shí)序信號(hào)直接控制相應(yīng)設(shè)備。下位機(jī)負(fù)責(zé)讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般為模擬量），轉(zhuǎn)換成數(shù)字量之后反饋給上位機(jī)。上位機(jī)和下位機(jī)都需要編程，它們都有專門的開發(fā)系統(tǒng)。 現(xiàn)代化集中管理需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、制表、打印、繪圖、報(bào)警等,同時(shí),又要求對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，完成各種規(guī)定操作，達(dá)到集中管理的目的。加之單片機(jī)的計(jì)算能力有限，難以進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)

48、處理。因此在功能比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，通常以PC機(jī)為上位機(jī)，單片機(jī)為下位機(jī)，由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)的采集及對(duì)裝置的控制，而由上位機(jī)完成各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理及對(duì)單片機(jī)的控制。 在工業(yè)控制系統(tǒng)中, 由下位機(jī)或探測(cè)站來負(fù)責(zé)各種數(shù)據(jù)的采集和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制任務(wù)。由于單片機(jī)具有價(jià)格低廉、體積小、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)等特點(diǎn),分布式系統(tǒng)大多使用單片機(jī)作為下位機(jī)來完成數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場(chǎng)控制的任務(wù)。在這些實(shí)際應(yīng)用中,單片機(jī)只是直接面向被控對(duì)象的底層，而要對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析和處理就要由功能強(qiáng)大的主控PC機(jī)來完成的。因此,PC機(jī)和單片機(jī)之間就有著大量的數(shù)據(jù)交換。單片機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)處理后，通過串行口發(fā)送到PC機(jī)，通過編寫上位

49、機(jī)界面將接收的數(shù)據(jù)顯示出來。6結(jié)論本系統(tǒng)具有成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高及抗干擾能力較強(qiáng)等特點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用戶只需加入相應(yīng)的溫度、濕度及壓力等傳感器，即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的多路數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)功能。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在用專業(yè)知識(shí)、專業(yè)技能分析和解決問題的能力得到全面系統(tǒng)的鍛煉。而且在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程、單片機(jī)的基本原理，以及常用編程設(shè)計(jì)思路技巧方面都向前邁了一大步，為以后成為合格的人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí)，我也發(fā)現(xiàn)了很多不足之處，這需要在實(shí)踐中進(jìn)一步完善。在此次設(shè)計(jì)的整體過程中，我始終保持積極態(tài)度和韌性。其中在硬件電路設(shè)計(jì)的時(shí)候碰到了很大的阻力，通過耐心并且細(xì)致的深入的研究，找出了許多

50、問題的出處，雖然最終沒有完全盡善盡美，但是這樣的一個(gè)過程，同樣使我得到了很多的磨練，受益良多。 致 謝本文從選題到完成的整個(gè)過程，得到指導(dǎo)老師馬秀飛老師的悉心指導(dǎo)。馬秀飛老師淵博的學(xué)識(shí)，謙虛、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、靈活的思維方式、認(rèn)真的工作作風(fēng)和對(duì)學(xué)生的關(guān)心都令我佩服不已，諄諄教誨使我受益匪淺，這必將在今后的學(xué)習(xí)和工作中給我鼓勵(lì)和鞭策，為以后步入社會(huì)、適應(yīng)工作奠定良好的基礎(chǔ)。在此，本人由衷的表示的感謝！感謝江蘇師范大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院的老師們?cè)谶@四年里不僅在專業(yè)的學(xué)習(xí)上給予我的幫助，更感謝他們?cè)谖业臑槿颂幨律辖o予的教誨。在論文的完成過程中，還得到其他學(xué)院多位老師和同學(xué)的熱情幫助，在此表示感謝！感

51、謝評(píng)審論文的各位老師為本文提出的寶貴的意見。最后，向所有曾給予我關(guān)心和幫助的師長(zhǎng)、朋友及家人表示感謝!參考文獻(xiàn)1 嚴(yán)潔.單片機(jī)原理及其接口技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社M，2010，65-1052 范紅剛.51單片機(jī)自學(xué)筆記.北京航空航天大學(xué)出版社M，20093 高云.基于MSP430的溫室多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).農(nóng)機(jī)化研究J，2009，No.84 常鐵原，王欣，陳文軍. 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì).電子技術(shù)應(yīng)用J，2008，No.115 葉紅海，李麗敏.基于單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.2008，No.46 彭偉.單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例.電子工業(yè)出版社M，2009，46-48，104-110

52、7 楊居義，楊曉琴，王益斌等.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).清華大學(xué)出版社M，2009，135-1418 劉剛，秦永左，朱杰斌.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京大學(xué)出版社M，2006，76-98，134-1559 林祝亮，武林，楊金華.基于雙單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).儀器儀表學(xué)報(bào)N，2006，No.610 元增民，張文希.單片機(jī)原理與應(yīng)用基礎(chǔ).國(guó)防科技大學(xué)出版社M，2006，205-26611 王琳，商周，王學(xué)偉.數(shù)據(jù)采集的發(fā)展及應(yīng)用.電測(cè)與儀表，2004，No.46412 V. Schmidt, Control, data acquisition, and remote participation for

53、fusion research, Fusion Eng. Des. 81 (2006) 17021712.13 A.Neto,H.Fernandes,A.Duarte, Firesignal-Data acquisition and control system software.FusionEngineering and Design 82(2007)1359-1364.14高衛(wèi)東、辛友順,韓彥征.51單片機(jī)原理與實(shí)踐.北京航空航天大學(xué)出版社M200815胡亞琦.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).西安電子科技大學(xué)出版社M,201016鐘海文.基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).山東大學(xué)碩士學(xué)位論文D，20

54、0917婁國(guó)煥.單片機(jī)原理及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社M,201118 Chen Y. Applications of time series analysis to water demand prediction. Compute applications in water supplyJ .Vol. 2. England：Research Studies Press, 1988. 85-1019 Coulbeck B, Tennant S. Development of a demand prediction program for use in optimal control of water

55、 supplyJ. Systems Science, 1985, 11(1)：76-80. 20張曉鄉(xiāng).89C51單片機(jī)實(shí)用教程.電子工業(yè)出版社M,201021張?chǎng)?單片機(jī)眼里雞應(yīng)用.電子工業(yè)出版社M，201022郭小拓.基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì).浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文D，200823 Perry PF. Demand forecasting in water supply networks. Journal of Hydraulics，1107(9)：37-52. 附錄1 總原理圖附錄2 程序清單#include#define uchar unsigned char#define u

56、int unsigned intsbit k1=P34;sbit smgd=P26;sbit smgk=P27; uchar Pre_KeyNo=16,KeyNo=16;uchar code LEDData=0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07, 0X7F,0X6F,0X77,0X7C,0X39,0X5E,0X79, 0X71/*延時(shí)子程序*/void Delay(uint x) uchar i; while(x-)for(i=0;i4; /該表達(dá)式將高3位移到低四位 swith(Tmp) /判斷按鍵發(fā)生在哪列 case 1:KeyNo=0;break

57、; case 2:KeyNo=1;break; case 3:KeyNo=2;break; default: KeyNo=9; /無鍵按下P3=0X0F; /高3位置0，放入3列Delay(1);Tmp=P30 xF0; / 按鍵后00001111將變成0000XXXX，X中有一個(gè)為0，3個(gè)仍為1，而異或操作會(huì)把3個(gè)1變成0，唯一的0變成1 switch(Tmp) /03行分別附加起始值0，3，6 case 1:KeyNo+=0;break; case 2:KeyNo+=3;break; case 4:KeyNo+=6;break; /*向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序*/void putc_to_serialport(uchar C) SBUF=C; while(T1=0);TI=0;Display() smgK=1; P1=0X01; Smgd=1; P0=OXOF; /*主程序*/ void main() P0=0 x00; SCON=0 x50; /串口工作于方式1 TMOD=0 x20; /T1工作于模式2 PCON=0 x00; /波特率不加倍 TH1=0 xFD; /波特率為9600 TL1=0 xFD; TI=RI=0; TR1=1; /啟動(dòng)定時(shí)器1 IE=0 x90; /允許串口中斷 while(1) Dela