数据采集系统中传感器输出规一化的实现

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福建电脑２００８年第１０期

数据采集系统中传感器输出规一化的实现

朱成全

（泉州师范学院理工学院福建泉州３６２０００）

摘要】【：在主从式数据采集系统经常要用到各类模拟量输出不一致的传感器，由于其输出不一致，造成了处理上的困难。本文采用软硬件结合设计了电平调节模块，用户操作ＰＣ机向主单片机ＡＴ８９Ｓ５２发送上升或下降命令，主单片机ＡＴ８９Ｓ５２再转发给电平调节模块，使相应传感器通道输出电压升高或降低，实现对其输的规一化。

关键词】【：主从结构数据采集单片机传感器规一化０、

引言在数据采集系统当中，经常要用到各类模拟量输出型传感

器，各类传感器的输出不一致，有的输出为０－５Ｖ，有的输出则是±２．５Ｖ。这会造成在存储及应用处理上存在很多的不便。为了对其输出进行规一化，笔者在开发过程中，采用软硬件结合设计了电平调节模块。

１、

电平调节模块的原理为了让系统可配接量程为０－５Ｖ或±２．５Ｖ的各类模拟量输出型传感器，要将不同传感器的输出规一化，需进行中点电平的偏移调节，即将各路传感器输出的中点电平均调节到２．５Ｖ。

输入放大器ＡＤ６２０是一种典型的高性能、低功耗的通用型仪用放大器，它具有以下基本特点：外围元件少，使用方便仅需一个外接电阻ＲＧ调整增益，可获得１～１０００倍的任意增益；电源电压范围宽，为＋２．３Ｖ～＋１８Ｖ（对称的正负电源）［１］。

其参考电压输入端⑤脚可以接地，也可以外接一个参考电压实现电平偏移。当直接接地时，输出电压Ｕｏ的零位（中点）为０Ｖ；当接参考电压ＵＲＥＦ时，输出电压Ｕｏ的零位（中点）为ＵＲＥＦＶ。［１］在微机应用系统或一般数字电路应用系统中，可以使用一个Ｄ／Ａ（数／模）转换器提供参考电压。Ｄ／Ａ（数／模）转换器的输出是一个电压且输出电阻较小，输入是一组数码，根据输入数码的不同，可以相应地改变输出电压（即提供给ＡＤ６２０⑤脚的参考电压），使用这种方案可以由程序控制电平偏移。

Ｄ／Ａ转换器ＭＡＸ５２１是两通道串行输入并行输出Ｄ／Ａ转换器［２］。Ｄ／Ａ（数／模）转换器输入是一组数码，输出是一个电压且输出电阻较小，根据输入数码的不同，可以相应地改变输出电压。将其输出端接到ＡＤ６２０⑤脚提供参考电压，使用这种方案可以由程序控制电平偏移。

图１电平调节电路

图２电平调节原理示意图

计算机只能输入０－５Ｖ的电压信号，因此需将输出为±２．５Ｖ的传感器的输出中点电压＂垫高＂２．５Ｖ，即需进行电平调节。

电平调节是一个人－机系统闭环控制的过程。系统连接好后，人通过观察ＰＣ机电平调节界面上显示的电平值，根据需要，

通过向ＡＴ８９Ｓ５２单片机发送，并由其转发给ＡＴ８９Ｓ２０５１单片机调高或调低命令，ＡＴ８９Ｓ２０５１单片机再控制Ｄ／Ａ转换器ＭＡＸ５２１来调节仪器仪表用放大器ＡＤ６２０的参考电压，由此影响ＡＴ８９Ｓ５２单片机的输入信号，进而调高或调低ＰＣ机上显示的电平值［３］［４］［５］。原理示意图见图２。２、ＰＣ机电平调节界面

图３电平调节界面

在该框下用滑块高度及数字显示出１６个通道的当前电压。当将所有的模拟量输出型传感器接入插座并上电后，操作者可用＂ＴＡＢ＂键选择欲调的通道，用＂↑＂、＂↓＂键来调节该通道的偏移电压。当用户按下＂↑＂或＂↓＂键时ＰＣ机向主单片机发送上升或下降命令，主单片机再转发给电平调节模块，使相应通道电压升高或降低。按住＂↑＂或＂↓＂不放可连续调节，当该通道调至所需的电压值后，再用＂ＴＡＢ＂键切换至下一通道，或用＂ＳＨＩＦＴ＂＋＂ＴＡＢ＂键切换至上一通道，用类似的方法进行调节，所有通道调节完毕后，点击＂确认＂键退出，系统将存储本次调节的结果。３、

电平调节模块与主单片机ＡＴ８９Ｓ５２的通讯３．１电平调节模块与主单片机ＡＴ８９Ｓ５２的通讯协议

为节省Ｉ／Ｏ端口资源，电平调节模块与主单片机ＡＴ８９Ｓ５２之间采用两根线进行串行通讯，Ｐ３．１作为时序线，Ｐ３．０作为数据线。时序图如下：

图４时序图

３．２主单片机ＡＴ８９Ｓ５２向电平调节模块发送数据

根据通讯协议，编写发送程序，当ＡＴ８９Ｓ５２收到ＰＣ机的命

令后，判断是不是自己的命令，如不是则调用该程序转发给电平调节模块或其他模块，关键程序段如下：

ＭＯＶ

Ａ，ＣＯＭＤ；取得命令

ＳＥＴＢＳ＿ＤＡＴＡ；设置起始状态ＳＥＴＢＳ＿ＣＬＫＬＣＡＬＬＤ；延时ＣＬＲＳ＿ＤＡＴＡ；ＳＥＴＢＳ＿ＣＬＫＬＣＡＬＬＤＣＬＲ

Ｓ＿ＣＬＫ

２００８年第１０期

ＬＣＡＬＬＭＯＶＣＬＲＬＯＯＰ：

ＲＲＣＭＯＶＣＬＲＬＣＡＬＬＳＥＴＢＬＣＡＬＬＤＪＮＺＳＥＴＢＳＥＴＢ

Ｄ

Ｒ３，＃０８ＨＣ

Ａ

Ｓ＿ＤＡＴＡ，ＣＳ＿ＣＬＫＤＳ＿ＣＬＫＤ

Ｒ３，ＬＯＯＰＳ＿ＤＡＴＡＳ＿ＣＬＫ

；设置发送位数，８位

福建电脑

ＣＪＮＥＡ，＃０１ｈ，ＣＯＮＴＩＮＵ２；超时判断ＳＪＭＰＢＡＣＫ

ＣＯＮＴＩＮＵ２：ＪＢＳ＿ＣＬＫ，Ｒ＿ＬＯＯＰ１

ＭＯＶＴＩＭＥＲ１，＃００

Ｒ＿ＬＯＯＰ２：ＭＯＶＤＯＧ＿ＴＩＭＥＲ，＃００

ＭＯＶＡ，ＴＩＭＥＲ１

ＣＪＮＥＡ，＃０１ｈ，ＣＯＮＴＩＮＵ３；ＳＪＭＰＢＡＣＫ

ＣＯＮＴＩＮＵ３：ＪＮＢＳ＿ＣＬＫ，Ｒ＿ＬＯＯＰ２

ＭＯＶＣ，Ｓ＿ＤＡＴＡ

ＭＯＶＡ，ＯＲＤＥＲ＿ＲＥＧＲＲＣＡ

ＭＯＶＯＲＤＥＲ＿ＲＥＧ，Ａ；存储到ＯＲＤＥＲ＿ＲＥＧ单元ＭＯＶＤＯＧ＿ＴＩＭＥＲ，＃００；ＤＪＮＺＲ１，Ｒ＿ＬＯＯＰ０；接收完否？未完，继续ＳＥＴＢＲＥＣＥＩＶＥ＿ＦＬＡＧ；接收完毕，设置标志

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；设置结束状态

３．３电平调节模块接收主单片机ＡＴ８９Ｓ５２的数据

根据通讯协议，编写接收程序。电平调节模块在主程序中不

断查询是否有数据收到，当检测到发送开始后，就开始接收，并进行超时判断，如果通讯超时则退出；如没有超时，则继续接收，直到８位收完，接收成功后，设置成功标志，以备使用。关键程序段如下：

；判断是否有数据到来

ＪＮＢＳ＿ＣＬＫ，ＢＡＣＫＪＮＢＳ＿ＣＬＫ，ＢＡＣＫＪＮＢＳ＿ＤＡＴＡ，ＢＡＣＫＪＮＢＳ＿ＤＡＴＡ，ＢＡＣＫＭＯＶＴＩＭＥＲ１，＃００

Ｒ＿ＷＡＩＴ：ＭＯＶＤＯＧ＿ＴＩＭＥＲ，＃００

ＭＯＶＡ，ＴＩＭＥＲ１

ＣＪＮＥＡ，＃０１ｈ，ＣＯＮＴＩＮＵ１ＳＪＭＰＢＡＣＫ

ＣＯＮＴＩＮＵ１：ＪＢＳ＿ＤＡＴＡ，Ｒ＿ＷＡＩＴ

ＪＢＳ＿ＤＡＴＡ，Ｒ＿ＷＡＩＴＪＮＢＳ＿ＣＬＫ，ＢＡＣＫＪＮＢＳ＿ＣＬＫ，ＢＡＣＫ

；－－－－－－开始接收－－－－－

ＭＯＶＯＲＤＥＲ＿ＲＥＧ，＃００ＭＯＶＲ１，＃０８

Ｒ＿ＬＯＯＰ０：ＭＯＶＴＩＭＥＲ１，＃００Ｒ＿ＬＯＯＰ１：ＭＯＶＤＯＧ＿ＴＩＭＥＲ，＃００

ＭＯＶＡ，ＴＩＭＥＲ１

电平调节模块接收到调高或调低的命令后，就调整向Ｄ／Ａ转换器ＭＡＸ５２１得输出，由此来调节仪器仪表用放大器ＡＤ６２０的参考电压，并进而调整ＡＴ８９Ｓ５２主单片机的输入信号，最终调高或调低ＰＣ机上显示的电平值。总结４、

试验证明，通过在ＰＣ机界面上操作，通过软硬件结合的方法，可调整传感器输出到ＡＴ８９Ｓ５２主单片机的信号，很好解决传感器输出规一化的问题，并已在数据采集系统得到了很好的应用。

参考文献：

１．曹茂永，王霞，孙农亮．仪用放大器ＡＤ６２０及其应用［Ｊ］．电测与仪表，２０００（１０）．

２．金文，孔令成．八组二线串行８位ＤＡＣ芯片ＭＡＸ５２１的性能特点及应用［Ｊ］．国外电子元器件，１９９８（７）．

３．余永权．ＡＴＭＥＬ８９系列Ｆｌａｓｈ单片机原理及应用［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００１．

４．刘祖京．实用接口技术［Ｍ］．北京：北京工业大学出版社，１９９９．

５．何立民．ＭＣＳ－５１系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，１９９０．

；

；超时判断；超时退出

；接收８位；

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

（上接第１８０页）

ｉｆ（Ｎｕｍｂｅｒ（ｓｃｏｒｅ）＞１８）｛

ｍｙＡｒｒａｙ［０］［ｉ］＝ｘｈ；

……

＿ｒｏｏｔ．ｃｒｅａｔｅＴｅｘｔＦｉｅｌｄ（＂ｍｙｔｅｘｔ１＂＋ｉ，１＋（ｉ－１）＊６，７０，１００＋（ｉ－１）＊１５，５０，２０）；＿ｒｏｏｔ［＂ｍｙｔｅｘｔ１＂＋ｉ］．ｔｅｘｔ＝ｍｙＡｒｒａｙ［０］［ｉ］；

……

ｍｙＡｒｒａｙ［５］［ｉ］＝ｓｃｏｒｅ；

／／用二维数组存储输入文本的值，便于后面整体显示。

……

＿ｒｏｏｔ．ｃｒｅａｔｅＴｅｘｔＦｉｅｌｄ（＂ｍｙｔｅｘｔ６＂＋ｉ，６＋（ｉ－１）＊６，４２０，１００＋（ｉ－１）＊１５，５０，２０）；＿ｒｏｏｔ［＂ｍｙｔｅｘｔ６＂＋ｉ］．ｔｅｘｔ＝ｍｙＡｒｒａｙ［５］［ｉ］；｝

２．２．３第三帧

观察录入的信息及计算结果是否正确（见图２），并决定是否修改（重填按钮）或是录入下一个同学记录（继续按钮），等全部学生录入完毕，可以通过成绩清单按钮来显示所有学生信息。３．开发设计总结

Ｍｉｃｒｏｍｅｄｉａ的ＡｃｔｉｏｎＳｃｒｉｐｔ程序语言虽然是一门应用在Ｆｌａｓｈ动画上的新兴语言，但是它的设计思想仍然是面对对象的

因此我们在写代码的时候，应该从对象实例的程序设计（如ＶＢ）。

角度出发，来进行开发。同时在具体编程过程中，会涉及到许多

的变量，在定义变量名时应该尽可能简洁明了，提高代码的可读性，以便后期进行修改及扩充。

参考文献：

北京、清《、１．章精设，缪亮，白香芳、ＦｌａｓｈＡｃｔｉｏｎＳｃｒｉｐｔ２．０编程技术教程》

华大学出版社、２００５、４１５页

北京、中国铁《、２．郑伯鸿，张智龙、ＦｌａｓｈＭＸＡｃｔｉｏｎＳｃｒｉｐｔ语法参考辞典》２．３．４第四帧

２００６、９１１页当触发成绩清单按钮的动作时，显示所有录入成绩的清单。道出版社、

黄刚／于林、北京、北京希望电子《、ｍａｃｒｏｍｅｄｉａＦＬＡＳＨＭＸ标准教程》

在该帧上，我用循环显示ｃｒｅａｔｅＴｅｘｔＦｉｅｌｄ的方式逐条显示所有已３．

出版社、２００２、４２２

页

经录入学生的成绩清单。为了能顺利显示所有记录，在这里采用列固定，行浮动的二维表格表示循环运算数组变量。（见图３）

ｆｏｒ（ｉ＝１；ｉ＜＝ｎ；ｉ＋＋）｛

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