单片机数据采集课程设计

单片机数据采集控制系统课程设计报告

目录

0.前言 ...................................................................... 1 1．课程设计的目的和要求 ..................................................... 2

1.1．课程设计的目的 ....................................................... 2 1.2．课程设计要求 ......................................................... 2 2.总体设计 .................................................................. 3

2.1．系统框图 ............................................................. 3 2.2．设计原理 ............................................................. 3 3.硬件设计 .................................................................. 5

3.1．芯片介绍 ............................................................. 5 3.2．相应的命令控制字格式 ................................................. 9 3.3．硬件连接图 .......................................................... 10 4.软件设计 ................................................................. 10

4.1．程序框图 ............................................................ 10 4.2．程序清单 ............................................................ 14 5.实验数据 ................................................................. 14

5.1．0通道数据分析表 ..................................................... 14 5.2．程序运行图 .......................................................... 14 6．结束语 .................................................................. 14 7.参考文献 ................................................................. 15 附录一：硬件图连接 ......................................................... 16 附录二：程序清单 ........................................................... 17 附录三：程序运行图 ......................................................... 22

单片机数据采集控制系统课程设计报告

单片机数据采集控制系统

0.前言

单片机的应用简介

单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。

单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴： （1）.在智能仪器仪表上的应用

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。

（2）.在工业控制中的应用

用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。

（3）.在家用电器中的应用

可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。

（4）.在计算机网络和通信领域中的应用

现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本

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上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。

（5）.单片机在医用设备领域中的应用

单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 （6）.在各种大型电器中的模块化应用

某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。如：音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。

在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。

（7）.单片机在汽车设备领域中的应用

单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器，基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器，GPS导航系统，abs防抱死系统，制动系统等等。

此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。

1．课程设计的目的和要求

1.1．课程设计的目的

运用单片机原理及其应用等课程知识,根据题目要求进行软硬件系统的设计和调试,从而加深对本课程知识的理解, 把学过的比较零碎的知识系统化，比较系统的学习开发单片机应用系统的基本步骤和基本方法，使学生应用知识能力、设计能力、调试能力以及报告撰写能力等有一定的提高。

1.2．课程设计要求

用8051单片机设计数据采集控制系统，基本要求如下：

1、可实现8路数据的采集，假设８路信号均为0-5V的电压信号；

2、采集数据可通过数码管显示，显示格式为：[通道号] 电压值，如 [０１] ４.5

3、可通过键盘设置采集方式；（单点采集、多路巡测、采集时间间隔*）

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4、具有异常数据声音报警功能：对第一路数据可设置正常数据的上限值和下限值，当采集的数据出现异常，发出报警信号。

5、可输出8路顺序控制信号，设每路顺序控制信号为一位，顺序控制的流程为：

6、可输出频率为1kHZ的方波，三角波，正弦波*。 选做功能：

1、异常数据音乐报警

2、输出方波，三角波，正弦波频率可调

2.总体设计

2.1．系统框图

2.2．设计原理

数据采集系统，从严格的意义上来说，应该是用计算机控制的多路数据自动

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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。

数据采集形同一般有数据输入通道，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测，采样和信号转换工作。数据存储与管理要用数据存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。数据处理就是从采集到原始数据中，删除有关干扰噪声，无关信息和必要的信息，提取出反应被测对象特征的重要信息。另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；或者吧数据恢复成原来物理量的形式，以可输出的形态在输出设备上输出，例如打印，显示，绘图等。数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。

本课程设计以单片机AT89C51芯片为控制核心和数据采集电路、LED数码管显示电路以及供电系统四大部分构成数据采集和功能显示。当有模拟信号输入时，单片机控制A/D转换器，把要输入的模拟信号转换成相应的数字信号存入到单片机的内存中，再控制LCD显示驱动器把内存中的数字信号显示出来。通过键盘来改变LCD中显示的数据，把改变的数据通过控制D/A转换器输出成相应的模拟信号。

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