光纤光电数据采集系统 论文

哈尔滨理工大学学士学位论文 光纤光电信号数据采集系统设计

摘要

在工业现场存在着大量诸如温度、压力、流量等的参数，研制一款多通道数据采集系统，对各种参数实时采集和处理，并与上位机进行通讯，以满足工业现场应用需求。

本文对工业现场采用的各种传感器及变送器进行了分析研究，采用流行的Atmel89S52单片机、A/D0804A/D转换器、MAX232等器件设计了—套通用数据采集系统。该系统可灵活的与各种标准变送器(输出4-20mA或0-5V)连接，从机负责数据采集并应答主机的命令。8路被测电压通过模数转换器AD0804进行模数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，并将转换后的数据通过串行口MAX232传输到上位机，由上位机负责数据的接受和处理。系统软件设计工作有：利用ASM51汇编语言编写数据采集与数值计算、数据显示、数据存储和数据通讯软件；利用VB6.0编写上位计算机数据接收和处理软件，对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序进行设计。

本文研究的基于5l系列单片机通用数据采集系统在实验室中已开发出了样机，该系统具有结构紧凑、工作稳定可靠、使用灵活方便、可扩展性强等特点，具有较大的推广使用价值。

关键词 单片机；数据采集；串行A/D转换器

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Optic photoelectric data acquisition system

Abstract

There are many parameters such as temperatures，pressure，flow and so on in the industrial field. It is important to gather and process all kinds of parameters and communicate with PC in real-time. It is necessary to develop a multichannel data acquisition system to meet the needs of application in the industrial field.

This paper researches some kinds of sensors and transmitters used in the industrial field. Choose the popular Atmel89S52 microcontroller， A/D0804 A/D conversion ，MAX232 to design a general data acquisition system. This system can connect each kind of standard outputs(4～20mA or 0～5V)to the A/D converter．Slave machine is responsible for data acquisition and answering the host machine．8 roads were measured the electric voltage to pass the in general use mold-few conversion of A/D0804,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 MAX232.the host machine is responsible for data and display. The system software includes three modules. data acquisition，data communication with the ASM51 assembly in the single chip MPU，and data receive and process with VB6.0 in PC. The software can realize the function of monitoring and controlling the whole system. It designs much program like data-acquisition treatment, data-display and data-communication ect.

This all-purpose data acquisition system has made successful use in industry．The system has a bright application future and is worthy of popularization because of it's compact structure，easily extension，the stability and convenient operation.

Keywords Single chip MPU；Data Acquisition；Serial A/D Converter

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目录

摘要 ...................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................... II

第1章 绪论 ........................................................................................................ 1 1.1 研究背景及其目的意义 ........................................................................... 1 1.2 本领域研究现状 ....................................................................................... 2 1.3 论文的主要研究工作 ............................................................................... 4 第2章 系统分析与总体设计 ............................................................................ 5 2.1 总体设计 ................................................................................................... 5 2.1.1 数据采集系统的概念 ........................................................................ 5 2.1.2 理解系统功能和技术指标 ................................................................ 5 2.1.3 系统组成框图 .................................................................................... 6 2.2 硬件设计概要 ........................................................................................... 6 2.3 软件设计概要 ........................................................................................... 8 2.4 本章小结 ................................................................................................... 8 第3章 数据采集系统的硬件设计 .................................................................... 9 3.1 数据采集系统的CPU模块 ..................................................................... 9 3.2 系统的A/D采样模块 ............................................................................ 10 3.2.1 A/D0804性能简介 ........................................................................... 11 3.2.2 A/D0804工作原理 ........................................................................... 11 3.2.3 A/D0804与单片机电路连接 ........................................................... 11 3.3 串行通讯接口电路 ................................................................................. 12 3.3.1 接口芯片简介 .................................................................................. 12 3.3.2 串行通讯接口电路设计 .................................................................. 13 3.4 本章小结 ................................................................................................. 14 第4章 数据采集系统软件设计 ...................................................................... 15 4.1 概述 ......................................................................................................... 15 4.2 KeilUvision2简介 ................................................................................... 15 4.3 主程序方案 ............................................................................................. 20 4.4 A/D转换程序设计 .................................................................................. 21 4.5 串口通信程序设计 ................................................................................. 21 4.6 本章小结 ................................................................................................. 24 第5章 系统调试及系统抗干扰 ...................................................................... 25 5.1 硬件系统的调试 ..................................................................................... 25

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5.2 软件系统的调试 ..................................................................................... 26 5.2.1 软件系统比较常见的错误 .............................................................. 26 5.2.2 软件调试的方法 .............................................................................. 27 5.3 系统的抗干扰 ......................................................................................... 27 5.3.1 系统硬件抗干扰 .............................................................................. 27 5.3.2 系统软件抗干扰 .............................................................................. 28 5.4 本章小结 ................................................................................................. 29 结论 .................................................................................................................... 30 致谢 .................................................................................................................... 31 参考文献 ............................................................................................................ 32 附录A ................................................................................................................ 33 附录B ................................................................................................................ 35

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第1章 绪论

1.1 研究背景及其目的意义

近年来，数据采集及其应用受到了人们越来越广泛的关注，数据采集系统也有了迅速的发展，它可以广泛的应用于各种领域。

数据采集系统起始于20世纪50年代，1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统，目标是测试中不依靠相关的测试文件，由非成熟人员进行操作，并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性，可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。大概在60年代后期，国内外就有成套的数据采集设备和系统多属于专用的系统。

20世纪70年代后期，随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机溶为一体的数据采集系统。由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因而获得了惊人的发展。从70年代起，数据采集系统发展过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，一类是工业现场数据采集系统。

20世纪80年代随着计算机的普及应用，数据采集系统得到了很大的发展，开始出现了通用的数据采集与自动测试系统。该阶段的数据采集系统主要有两类，一类以仪表仪器和采集器、通用接口总线和计算机组成。这类系统主要应用于实验室，在工业生产现场也有一定的应用。第二类以数据采集卡、标准总线和计算机构成，这一类在工业现场应用较多[1]。20世纪80年代后期，数据采集发生了很大的变化，工业计算机、单片机和大规模集成电路的组合，用软件管理，是系统的成本减低，体积变小，功能成倍增加，数据处理能力大大加强。

20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集系统已成功的运用到军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域。由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠的单片机数据采集系统(DAS)。数据采集技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到了广泛的应用。该阶段的数据采集系统采用模块式结构，根据不同的应用要求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就可扩展或修改系统，迅速组成一个新的系统。

尽管现在以微机为核心的可编程数据采集与处理采集技术的发展方向得到了迅速的发展，而且组成一个数据采集系统只需要一块数据采集卡，把它插在微机的扩展槽内并辅以应用软件，就能实现数据采集功能，但这

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/grdf.html