基于单片机C8051的数据采集和控制系统设计
本文将介绍如何使用基于单片机C8051的数据采集和控制系统。此系统适用于需要实时采集和处理数据并进行控制的应用，如机器人控制、环境监测等。
1. 概述
基于单片机C8051的数据采集和控制系统由硬件和软件两部
分组成。硬件包括主控板、传感器和执行器等。软件则是由C 语言编写，用于采集、处理数据和进行相关控制。
2. 系统设计
在硬件方面，主控板使用C8051F系列单片机，该系列具有丰
富的外设资源，包括模数转换器、计时器、USART等，可以
满足数据采集和控制的需求。传感器和执行器使用数字型设备，其输出信号可直接与单片机接口对接，便于数据采集和控制。
在软件方面，系统采用基于单片机的嵌入式开发环境Keil C51进行编写。具体实现上，采用中断方式对传感器数据进行采集，并通过串口将数据传送到计算机端进行处理和显示。同时，通过PWM信号控制执行器的工作状态，实现对执行器的控制。
3. 系统特点
基于单片机C8051的数据采集和控制系统具有以下特点：
a. 系统响应速度快，采集数据和进行相关控制能够以高速度进行。
b. 通过串口与计算机连接，便于数据传输和显示。
c. 可以进行实时控制，通过PWM信号控制执行器的工作状态，
实现对执行器的控制。
4. 应用领域
基于单片机C8051的数据采集和控制系统适用于各种需要实时采集和处理数据并进行控制的应用。例如机器人控制、工业自动化、环境监测等领域。
5. 结论
本文介绍了基于单片机C8051的数据采集和控制系统的设计方案。该系统采集速度快、控制可靠，并可应用于各种实时采集和处理数据的应用领域。
C8051F060的USB高速A／D数据采集器设计 引言 在工业控制现场，常常需要采集多路的现场数据，如电压、电流、温度、湿度、气压等。数据采集器将现场的模拟量经过A／D转换后变成数字量并传输到主机进行处理，由主机根据处理的结果，将控制信号传输给现场执行模块进行各种操作。由于有些工业现场需要对现场的模拟量进行高速A／D数据采集，目前常用的数据传输网络(如RS232／RS485，CAN等)已经不能满足大量采集数据和高速实时数据传输的要求。而USB传输具有高速可靠传输的优势，具有成本低、可靠性高、维护方便等优点。本文介绍一个基于C8051F060的USB高速A／D 数据采集器。通过本系统，不仅能了解数据采集的一般过程以及一般数据采集系统的构成，还能了解C8051F060单片机、USBl00模块的功能。该系统最高传输速度可达8 Mbps。 1 系统原理 该系统由工控机、USBl00、C805lF060单片机、多路模拟切换开关、四路模拟运算放大器、可反复充放电的锂离子电池等构成。系统电路原理框图。 1．1 C8051F060单片机 C8051F060是Silicon Laboratories公司推出的完全集成的混合信号片上系统型MCU。具有59个数字I／0引脚，片内集成了2个16位、1 Msps的ADC；有与高速流水线结构的8051兼容的CIP一51内核(可达25MIPS)，有DMA控制器和局域网(CAN2．OB)控制器；32个消息对象，每个消息对象有自己的标识屏蔽；具有全速、非侵入式的在系统调试接口(片内)，10位、200 ksps的ADC，带8通道模拟多路开关，2个12位DAC；具有可编程数据更新方式； 64 KB可在系统编程的Flash内存，4352(4K+256)字节的片内RAM，可寻址64 KB地址空间的外部数据存储器接口，硬件实现的SPI、SMBus／I2C和2个UART串行接口；5个通用的16位定时器，6个捕捉／比较模块的可编程计数器／定时器数组，片内看门狗定时器、VDD监视器、时钟振荡器和温度传感器。关键字：C8051F060 USB AD数据采集器 C8051F060是真正能独立工作的片上系统。所有模拟和数字外设均可由用户固件使能／禁止和配置。Flash存储器还具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新8051固件。 C8051F060单片机的P0．O配置为外部中断源(INT0)。P0．1配置为外部中断源(INTl)，下降沿触发输入，当USBl00模块接收到工控机数据时触发INTl中断。PO．2配置为通用I ／0，当电池电压低到一定程度时被MCU检测到并做低电压处理。P3．0～P3．7配置为通用I ／0，P3．0用于驱动发光二极管，P3．1用作USBl00的写控制线，P3．2用作USBl00的读控制线，P3．3、P3．4用作模拟控制开关的控制线，P3．5用于控制传感器的供电(当不需要采集数据时关掉传感器电源以减少系统功耗)，P3．6、P3．7用作电平转换芯片74ALVCl64245的数据方向选择控制线。P1配置为通用I／O，作为8位并行数据线。P5配置为通用I／O，作为8位拨码开关的输入，用8位拨码开关设定MCU的数据采集速度。C8051F060接线图。 1．2 USBl00通用串行总线模块 USBlOO是基于ASIC设计的，内部封装了USBl．1全部协议以及300位元组的内部FIF0，8位并行数据接口，对USB的操作类似于对外部内存的操作，由USBl00模块完成全部协议的转换和封装，使开发的过程变得简单。注意：由于USBlOO输出TTL电平的数据，可以与5V 的单片机很好地连接，而C8051F060是3．3 V的系统，为了系统的稳定性，中间需要增加3～5 V电平转换电路。
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while(a3==0&&a2==0&&a1==0) { P1=0x0f; a=0; ST = 0; ST = 1; ST = 0; while(EOC == 0); OE = 1; Display_Result(P3); OE = 0; } while(a3==0&&a2==0&&a1==1) { P1=0x1f; a=1; ST = 0; ST = 1; ST = 0; while(EOC == 0); OE = 1; Display_Result(P3); OE = 0; } while(a3==0&&a2==1&&a1==0) { P1=0x2f; a=2; ST = 0; ST = 1; ST = 0; while(EOC == 0); OE = 1; Display_Result(P3); OE = 0; } while(a3==0&&a2==1&&a1==1) { P1=0x3f; a=3; ST = 0; ST = 1; ST = 0; while(EOC == 0);
基于单片机的模拟量数据采集系统设计
摘要 随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统也得到了广泛的应用。微机在通用自动化、信息处理、信息系统等方面得到广泛的应用。在冶金、化工、医疗等应用场合，需要对很多信号进行采集，预处理，暂存和对上位机的传输。再由上位机对数据进行分析处理。 本文设计的模拟量采集系统采用上位机、下位机通信方式运行。由上位机实现对下位机的控制和数据采集的显示，下位机实现模拟量的采集过程。下位机硬件设计采用AT89C52单片机为控制核心，采用ADC0808将模拟量进行转化为数字量进行采集,完成了模拟量采集系统的硬件设计。采用RS-232进行串口通信。结果证明，该设计方法可行，实现了离散量采集系统的自动化，克服了传统数据采集的弊端，应用具有良好的前景和使用价值。 关键词：模拟量采集系统；单片机；通信
Abstract Along with the rapid development of computer technology and popularization, data acquisition system is also widely application. Microcomputer is widely applied in general automation, information processing and information system etc . Signal acquisition, pretreatment, temporary and PC transmission is needed by metallurgy, chemical, medical care and other applications。The design is a discrete variables acquisition system with upper and lower operating mode. The PC machine controls the lower machine and display the date, and the lower machine realizes data collection. Hardware design of digital machines AT89C52 single-chip design Used for RS-232 serial communication, you can relay through the computer to control the realization of the bright lights out billiards control and manual control switch can monitor. The results proved that the design method is feasible to achieve a billiards automated agency management system to overcome the drawbacks of traditional management methods, the application has good prospects and the value.
本文的下载地址： https://www.doczj.com/doc/a319223443.html,/view/44a9c6c48bd63186bcebbc6b.htm l 前言 (3) 1 总体方案设计 (4) 1.1 方案论证 (4) 1.1.1 传感器 (4) 1.1.2 主控部分 (4) 2 硬件电路的设计 (5) 2.1 电源电路 (5) 2.2 温度采集电路 (6) 2.2.1 DS18B20简介 (6) 2.2.2 电路设计 (8) 2.2.3 无线传输电路模块 (9) 3 无线发送与接收电路 (10) 3.1 无线发送电路 (10) 3.2 无线接收模块 (10) 4 显示电路 (11) 4.1 字符型液晶显示模块 (11) 4.2 字符型液晶显示模块引脚 (12) 4.3 字符型液晶显示模块内部结构 (12) 5 单片机AT89S52 (13) 5.1 AT89S52简介 (13) 5.2 AT89S52引脚说明 (14) 6 软件设计 (16) 6.1 系统概述 (16) 6.2 程序设计流程图 (16) 6.3 温度传感器多点数据采集 (17) 7 调试及结果 (17) 7.1 测试环境及工具 (18) 7.2 测试方法 (18) 7.3 测试结果分析 (18) 8 总结 (18) 附录1：电路原理总图 (19) 附录2：发射部分主程序 (20) 附录3：接收部分主程序 (26) 参考文献 (31)
无线数据采集系统的设计与实现 学生：XX指导教师：XX 内容摘要：由于数据采集系统的应用范围越来越宽、所涉及到的测量信号和信号源的类型越来越多、对测量的要求也越来越高，国内现在已有不少数据测量和采集的系统，但很多系统存在功能单一、采集通道少、采集速率低、操作复杂，并且对测试环境要求较高等问题。人们需要一种应用范围广、性价比高的数据采集系统。 在分析了不同类型的单片机的特点及单片机与PC机通信技术的基础上，设计了单片机控制的采集系统，并通过串口通信实现单片机与P(：机之间的通信，实现数据的传送并将数据在PC机上显示及存储，完成单机的多通道数据采集系统的设计及实现。 基于单片机的多通道数据采集系统是由将来自传感器的信号通过放大、线性化、滤波、同步采样保持等处理后，输入A／D转换为数字信号后由单片机采集，然后利用单片机与PC机的通信将数据送到PC机进行数据的存储、后期处理与显示，实现了数据处理功能强大、显示直观、界面友好、性价比高、应用广泛的特点，可广泛应用于工业控制、仪器、仪表、机电一体化、智能家居等诸多领域。 关键词：多通道数据采集单片机
单片机C8051F206在多路数据采集中的应用 摘要：本文介绍以CYGNAL公司C8051F206单片机构成的多通道AI（模拟量输入）采集系统，这种数据采集系统具有结构简单，成本低廉，性能可靠等特点，有一定的使用价值。 关键词单片机数据采集 在工业自动化控制中，经常要进行现场数据的采集，实现工艺参数的调节和控制，出现了许多带各种功能的数据采集模块、系统，但很多产品成本较高，本文介绍用单片机C8051F206构成的多通道模拟信号数据采集系统，通过扩展的RS-485总线，实现现场数据采集与PLC通讯，具有结构简单，造价低，性能可靠等特点，本文介绍的单片机多通道模拟信号采集板以成功地应用于几套DCS系统（Distributed Control System，分散控制系统）中，取得了较好的效果。 C8051F206是CYGNAL公司的集成产品，是一种高集成度的混合信号系统MCU 芯片，它是真正的单片机。它包含一个真正12 位多通道ADC，有一个与8051 兼容的微控制器内核，有8k 字节的FLASH 存储器，还有用硬件实现的UART 和SPI 串行接口，此系列产品的特点是有32 个通用的I/ O 引脚，其中有一些能用于指定的数字外设接口，任意一个I/O 引脚均可配置成为模拟输入至ADC。片内还有VDD 监视器硬件看门狗定时器WDT 和时钟振荡器。片内FLASH 存储器可在系统多次重复编程且能用于非易失性数据的存储，集成外设中可分别关断单个或所有外设，节省功耗，有256 字节的SRAM 。在F226 中还附加有1024 字节的RAM，片内JTAG 调试功能，允许使用安装在最终应用系统上的，进行非侵入方式不使用片内资源全速在系统调试。系统调试支持存储器寄存器的察看和修改、设置断点监视点单步及运行和停机命令。在用JTAG 口调试时所有的模拟和数字量外设均可全功能运行。可在工业温度范围-45℃-- +85℃内以2.7V--3.6V 电压工作封装为48 脚TQFP ，端口I/ O 都容许5V 输入信号电压。 1、C8051F206的功能、特点 ●CIP-51TM 微控制器内核 ●与8051 完全兼容 ●指令处理能力提高 ●有一个可选的1024 字节的XRAM ●256 字节的数据RAM包含8k+128 字节的FLASH ●有片内JTAG 和调试逻辑，实现系统在线调试任意一个引脚都可用软件配置成模拟输入至ADC ●带有一个可编程增益放大器PGA ●有一个全双工UART 和串行外设接口 ●低电源电压 2.7V—3.6V ,电流10mA@25MH 2．C8051F2xx 系列器件的引脚排列 同8051系列单片机兼容,C8051F206有P1、P2、P3口，每一根口线都可以通过软件设置成AI输入，TDI、TDO、TMS、TCK分别JTAG编程口相连，可以实现在线调试和程序下载。下面是C8051F226的TQFP封装的引脚排列图（如图1）
摘要 本文完成了基于51系列单片机的数据采集系统的硬件研发及相应的软件设计，对系统的主要性能指标进行了测试研究。 系统的硬件研究内容主要包括：单片机型号、通讯方式、系统电源的选择，设计系统原理图、PCB板图，制作PCB板。选择C8051F350单片机作为系统控制核心，芯片自带A/D转换模块，有增益放大功能。通讯方式选择RS-485通讯，可以有较远的传输距离，又能保证高的通讯速率。系统电源选用5V直流电源，局部电路采用稳压芯片转换供电。系统原理图和PCB板图的设计是在Altium Designer中完成。原理图设计时要保证电源信号的稳定性，消弱外界信号波动的影响；PCB板图设计时要保证元器件的布局及布线的合理，降低各元器件及电路之间的相互干扰。软件的设计内容主要包括：编译器的选择、流程图设计及相关程序的开发。 主要研究了数据采集系统的A/D转换速率和A/D转换精度。首先测试分析系统的A/D转换速率，确定最高转换速率值，讨论实际转换速率与理论值之间的关系。再者研究探讨A/D转换的精度，由于A/D转换精度与转换速率之间存在紧密的联系，第一步主要研究不同速率下的实际转换精度；由于随机误差对系统测试精度的影响，第二步主要研究在求均值的方式下系统A/D转换精度；由于系统误差对A/D转换精度的影响，第三步主要研究误差补偿后A/D转换精度。 关键词：数据采集；C8051F350；通讯方式；A/D精度
5.2 A/D 转换精度的测试研究 本实验系统对精度的测试研究需要有稳定的的电压信号源，由于直接使用电池产生的信号稳定性不好，波动较大，所以使用稳压芯片产生稳定的直流电压信号输入到模拟信号采集端。采用5V 直流电源给系统供电。数据采集模块中核心处理器C8051F350芯片的内置AD 最高允许输入的电压值为2.5V 左右。为了安全起见，实验时最高输入电压信号限定在2V 左右。 连接好的实验系统如图5.3所示，实验时具体操作步骤如下：先将程序下载器、接口转换器（USB 转RS -485）、5V 直流电源模块、稳压模拟信号输入接口等连接完成。然后将测试程序烧入单片机，断开下载器，用KEITHLEY 公司的Model 2000 Multimeter （精度为0.010mV ）测量参考基准电压值，随后测量模拟信号通道引脚的电压值，通过串口监控器记录数据。 图5.3 精度测试时系统连接图 由于C8051F350芯片内置AD 为24位精度，因此模数转换的公式为： K G A N U U U D -? -=)12( (5.2) 式中 D ——模数转换得到的数字量 U A ——模拟通道输入电压
基于C8051F206的心电信号数据采集系统 2007-03-09 19:03:27 作者：广东工业大学自动化学院张洲梁慧冰刘新朝来源： 互联网 摘要：介绍了一种采用C8051F206设计的心电数据采集系统，给出了它的详细软硬件构成。该系统具有精度高、噪声低、共摸抑制比高、抗干扰能力强等特点，具有一定的实用性。关键词：心电；数据采集；C8051F206；A/D转换心电图是临床疾病诊断中常用的辅助手段。心电数据采集系统是心电图检查仪的关键部件。人体心电信号的主要频率范围为０．０５～１００Ｈｚ，幅度约为０～４ｍＶ，信号十分微弱。由于心电信号中通常混杂有其它生物电信号，加之体外以５０Ｈｚ工频干扰为主的电磁场的干扰，使得心电噪声背景较强，测量条件比较复杂。为了不失真地检出有临床价值的干净心电信号，往往要求心电数据采集系统具有高精度、高稳定性、高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声及强抗干扰能力等性能。本文利用Ｃ８０５１Ｆ２０６的片上Ａ／Ｄ转换和多路模拟开关设计了一种符合上述要求的多路心电数据采集系统。 １系统结构及信号调理图１所示是一个心电数据系统的组成框图，其中心电信号由专用电极拾取后送入前置放大器初步放大，并在对各干扰信号进行一定抑制后送入带通滤波器，以滤除心电频率范围以外的干扰信号。主放大器可将滤波后的信号进一步放大到合适范围后，再经５０Ｈｚ和３５Ｈｚ陷波器滤除工频和肌电干扰，然后将符合要求的心电模拟信号由模拟输入端送入Ｃ８０５１Ｆ２０６的片上ＡＤＣ，以进行高精度Ａ／Ｄ转换和数据的采集存储。１．１前置放大电路前置放大是心电数据采集的关键环节，具体电路如图２所示。由于人体心电信号十分微弱，噪声背景强且信号源阻抗较大，加之电极引入的极化电压差值较大（比心电差值幅度大几百倍），因此，通常要求前置放大器具有高输入阻抗、高共模抑制比、低噪声、低漂移、非线性度小、合适的频带和动态范围等性能，设计时一般都采用差分放大电路。本设计选用仪用放大器ＡＤ６２０作为前置放大器。ＡＤ６２０输入端采用超β处理技术，具有低输入偏置电流、低噪音、高精度、较高建立时间、低功耗等特性，共模抑制比可达１３０ｄＢ，非常适合作为医疗仪器前置放大器使用。其增益可调（范围约１～１０００倍），并可由公式Ｇ＝１＋４９．４ｋΩ／Ｒｇ来确定。为防止前置放大器工作于饱区和或截止区，其增益不能过大。试验表明：１０倍左右效果较好。通过Ｕ３可将Ｒ２、Ｒ３上的人体共模信号检测出来用于驱动导线屏蔽层，以消除分布电容，提高输入阻抗和共模抑制比。Ｕ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｃ１构成的“浮地”驱动电路可将人体共模信号倒相放大后用于激励人体右腿，从而降低甚至抵消共模电压，以达到较强抑制５０Ｈｚ工频干扰之目的。Ｕ１、Ｕ２主要用于稳定输入信号和提高输入阻抗，进一步提高共模抑制比。
单片机课程设计4 数据采集系统的设计 张浩然韩建民 数理与信息工程学院 2005年6月
目录 第一章计算机硬件系统概述 (1) 1．1 计算机硬件系统的组成及结构 (1) 1．2 I/O系统概述 (2) 1．3 计算机硬件系统的设计内容 (5) 1．4 计算机硬件系统的设计原则 (5) 第二章数据采集技术概述 (6) 2．1 数据采集系统的结构原理 (6) 2．1．1 数据采集系统的分类 (6) 2．1．2 数据采集系统的基本功能 (6) 2．1．3 数据采集系统的结构形式 (6) 2．2 数据采集系统设计的基本原则 (7) 2．2．1 硬件设计的基本原则 (7) 2．2．2 软件设计的基本原则 (7) 第三章数据采集系统的硬件设计 (8) 3．1 系统结构框图 (8) 3．2 系统工作原理 (8) 3．2．1 CPU 处理核心模块 (9) 3．2．2 ADC模数转换 (10) 3．2．3 液晶显示流程 (13) 3．2．4 完整的PCB版图 (15) 第四章数据采集系统的软件设计 (17) 4．1 汇编和keil c (17) 4．2 Keil C51 vs ANSI C(标准C) (17) 4．2．1 内存区域(Memory Areas)： (18) 4．2．2 变量或数据类型 (18) 4．2．3 存储类型声明和存储模式 (19) 4．2．4 Keil C51指针 (21) 4．2．5 Keil C51函数 (21) 4．2．6 中断服务 (22) 4．3 使用Keil C 时应做的和应该避免的 (23) 4．3．1 采用短变量 (24) 4．3．2 使用无符号类型 (24) 4．3．3 避免使用浮点指针 (24) 4．3．4 使用位变量 (24) 4．3．5 用局部变量代替全局变量 (24) 4．3．6 为变量分配内部存储区 (24) 4．3．7 使用特定指针 (25)
一、设计目的 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。 二、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： 基本部分： 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LCD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。 4．具有异常数据声音爆晶功能：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。 选作功能： 1.异常数据音乐报警。 2.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： 三、总体设计 我们选择单片机与A/D转换芯片结合的方法实现本设计。使用的基本元器件是：A T89C52单片机，ADC0809模数转换芯片，LCD显示器，按键，电容，电阻，晶振等。 数字电压测量电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成。A/D转换由集成电路ADC0809完成。ADC0809具有8路拟输入端口，地址线（23~- 25脚）可决定对哪一路模拟输入作A/D换。22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。6脚为测试控制，当输入一个2uS宽高电平脉冲时，就开始A/D转换。7脚为A/D转换结束标志，当A/D转换结束时，7脚输出高电平。9脚为A/D转换数据输出允许控制，当OE脚为高电平时，A/D转换数据从该端口输出。10脚为0809的时钟输入端。单片机的P1.5~P1.7、P3端口作1602液晶显示控制。P2端口作A/D转换数据读入用，P0端口用作0809的A/D 转换控制。 通过对单片机p3.5口置低电平控制LED亮灯，p3.4口置高电平时蜂鸣器报警。 流程图：
课程设计报告书 设计任务书 一、设计任务 1一秒钟采集一次。 2把INO口采集的电压值放入30H单元中。 3做出原理图。 4画出流程图并写出所要运行的程序。 二、设计方案及工作原理 方案： 1. 采用8051和ADC0809构成一个8通道数据采集系统。 2. 能够顺序采集各个通道的信号。
3. 采集信号的动态范围：0～5V。 4. 每个通道的采样速率：100 SPS。 5．在面包板上完成电路，将采样数据送入单片机20h～27h存储单元。 6．编写相应的单片机采集程序，到达规定的性能。 工作原理： 通过一个A/D转换器循环采样模拟电压，每隔一定时间去采样一次，一次按顺序采样信号。A/D转换器芯片AD0809将采样到的模拟信号转换为数字信号，转换完成后，CPU读取数据转换结果，并将结果送入外设即CRT/LED显示，显示电压路数和数据值。 目录 第一章系统设计要求和解决方案 第二章硬件系统 第三章软件系统 第四章实现的功能 第五章缺点及可能的解决方法 第六章心得体会
附录一参考文献 附录二硬件原理图 附录三程序流程图 第一章系统设计要求和解决方案 根据系统基本要求，将本系统划分为如下几个部分： ●信号调理电路 ●8路模拟信号的产生与A/D转换器 ●发送端的数据采集与传输控制器 ●人机通道的接口电路 ●数据传输接口电路 数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。系统框图如图1-1所示
1.1 信号采集分析 被测电压为0～5V 直流电压，可通过电位器调节产生。 1.1.1 信号采集 多路数据采集系统多采用共享数据采集通道的结构形式。 数据采集方式选择程序控制数据采集。 程序控制数据采集，由硬件和软件两部分组成。，据不同的采集需要，在程序存储器中，存放若干种信号采集程序，选择相应的采集程序进行采集工作，还可通过编新的程序，以满足不同采样任务的要求。如图1-3所示。 程序控制数据采集的采样通 道地址可随意选择，控制多路传 输门开启的通道地址码由存储器 中读出的指令确定。即改变存储 器中的指令内容便可改变通道地 址。 由于顺序控制数据采集方式 缺乏通用性和灵活性，所以本设 计中选用程序控制数据采集方 式。 采集多路模拟信号时，一般用多路模拟开关巡回检测的方式，即一种数据采集的方式。利用多路开关（MUX ）让多个被测对象共用同一个采集通道，这就是多通道数据采集系统的实质。当采集高速信号时，A/D 转换器前端还需加采样/保持(S/H)电路。 待测量一般不能直接被转换成数字量，通常要进行放大、特性补偿、滤波等环节的预处理。被测信号往往因为幅值较小，而且可能还含有多余的高频分量等原因，不能直接送给A/D 转换器，需对其进行必要的处理，即信号调理。如对信号进行放大、衰减、滤波等。 通常希望输入到A/D 转换器的信号能接近A/D 转换器的满量程以保证转换精度，因此在直流电流电源输出端与A/D 转换器之间应接入放大器以满足要求。 本题要求中的被测量为0～5V 直流信号，由于输出电压比较大，满足A/D 转换输入的要求，故可省去放大器，而将电源输出直接连接至A/D 转换器输入端。 多路数据采集输入通道的结构图1-4所示。 图1-3 程序控制数据采集原理 图1-1 一般系统框图
基于单片机的CAN总线数据采集设计与实现 二、设计方案 1. 系统框架 基于单片机的CAN总线数据采集系统主要由以下几个部分组成：传感器模块、CAN总线模块、单片机模块和数据处理模块。传感器模块负责采集环境数据并将数据传输至CAN 总线模块，CAN总线模块通过CAN总线协议将数据传输至单片机模块，单片机模块对接收到的数据进行处理并输出到数据处理模块进行显示或存储。 2. 硬件设计 （1）传感器模块 传感器模块可选用多种类型的传感器，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等，根据实际需求进行选择。传感器模块通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号，并将数据传输至CAN总线模块。 （2）CAN总线模块 CAN总线模块采用CAN控制器和CAN收发器，负责实现CAN总线协议的通讯功能。CAN 总线模块通过CAN通讯协议与其他节点进行数据通讯，将传感器模块采集到的数据传输至单片机模块。 （3）单片机模块 单片机模块选用常见的单片机芯片，如STC89C52、AT89S52等，负责接收CAN总线模块传输的数据，并对数据进行处理，包括数据解析、存储、显示等功能。 （4）数据处理模块 数据处理模块可选用液晶显示屏、存储模块、PC机等设备，用于显示数据或进行数据存储。 3. 软件设计 软件设计主要包括单片机程序和上位机程序两部分： （1）单片机程序
单片机程序通过CAN总线模块接收传感器模块采集到的数据，对数据进行解析、处理并输出到数据处理模块进行显示或存储。单片机程序需实现CAN通讯协议的相关功能，并进行数据的解析和处理。 （2）上位机程序 上位机程序可选用LabVIEW、C#、Python等编程语言进行开发，用于接收单片机发送的数据并进行显示或存储。上位机程序通过CAN接口或串口接口与单片机进行通讯，实现数据的实时显示和存储。 三、系统实现 在实际系统实现过程中，需要进行以下几个步骤： 1. 硬件连接 将传感器模块、CAN总线模块、单片机模块和数据处理模块进行适当的硬件连接，确保各模块之间能够正常通讯和数据传输。 3. 调试验证 对系统进行调试验证，检测各个模块之间的通讯是否正常、数据的采集和显示是否准确等。根据调试结果进行相应的修正和优化，确保系统能够正常运行。 四、应用案例 基于单片机的CAN总线数据采集系统可以应用于许多领域，如环境监测、工业控制、汽车电子等。以下以环境监测为例，介绍系统的应用案例。 案例描述：将温湿度传感器、光照传感器等传感器模块与CAN总线模块、单片机模块和数据处理模块进行连接，实现对环境数据的实时采集、处理和显示，可应用于温室、仓储等场景的环境监测。 具体步骤如下： 1. 部署传感器模块于需要监测的环境中，将传感器模块采集到的环境数据通过CAN总线模块传输至单片机模块； 2. 单片机模块接收并解析传感器模块采集的数据，并通过上位机程序将数据实时显示或存储； 3. 在上位机程序中，可以设置报警功能，当环境数据超出设定的阈值时，系统将进行报警提示；
基于单片机实现数据采集的设计
摘要：本论文的目的就是设计实现一个具有一定实用性的实时数据采集系统。本文介绍了基于单片机的数据采集的硬件设计和软件设计。数据采集系统是模拟域与数字域之间必不可少的纽带，它的存在具有非常重要的作用。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AT89C51 来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括A/D 模数转换模块，显示模块，和串行接口电路。本系统能够对8 路模拟量，8 路开关量和1 路脉冲量进行数据采集。被测数据通过TLC0838 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、处理和显示，并用LCD 显示器来显示所采集的结果。对脉冲量进行采集时，通过施密特触发器进行整形后再送入单片机。本文对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序进行了设计。 关键词：数据采集AT89C51 单片机TLC0838 MAX232 TP274 ：A ：1003-9082 （2017） 02-0298-01 前言 数据采集，又称数据获取，是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口。数据采集技术广泛应用在各个领域。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。本文设计的数据采集系统，它的主要功能是完成数据采集、处理、显示、控制以及与PC 机之间的通信等。在该系统中需要将模拟量转换为数据量，而A/D 是将模拟量转换为数字量的器件，他需要考虑的指标有：分辨率、转换时间、转换误差等等。而单片机是该系统的基本的微处理系统，它完成数据读取、处理及逻辑控制，数据传输等一系列的任务。本系统对数据采集系统体系结构及功能进行分析，设计并实现采用单片机为核心，扩展电源电路、复位电路、LCD 接口电路等，并配有标准RS-232 串行通信接口。系统软件采用C 语言编写，软件设计采用模块化结构数据采集系统。数据采集系统需采用硬件和软件方面的抗干扰措施。 一、系统主要功能 本系统对8 路模拟信号，8 路开关信号和1 路脉冲信号进行采集并处理，系统设计了2 个按键，当按键1 按下时，系统开始工作，采集数据，当按键2 按下时，系统检查是否通过RS-232 连接PC 机，若连接成功，则执行传输命令，把所采集的数据送入PC 机进行处理。 二、单片机与PC 机相连结构
基于MCU技术的数据采集系统的硬件设计与实现 【摘要】设计了一种采样MCU级联技术的多路数据采集硬件系统，该数据采集硬件系统采用C8051F040作为采集控制芯片，通过多片C8051F040级联可以灵活扩展采集路数。该数据采集系统除了能够采集数字量以外，还能够采集信号的频率，经过内部算法的处理传给上位机进行显示。经过调试与测试，该数据采集系统运行稳定，基本达到了设计的要求。 【关键词】MCU技术；数据采集；单片机；级联 数据采集系统起始于20世纪50年代，数据采集系统[1]是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。数据采集是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口。70年代初，随着计算机技术及大规模集成电路的发展，特别是微处理器及高速A/D转化器的出现，数据采集系统结构发生了重大变革。原来由小规模集成的数字逻辑电路及硬件程序控制器组成的采集系统被微处理器控制的采集系统所代替。由微处理器去完成程序控制，数据处理及大部分逻辑操作，使系统的灵活性和可靠性大大地提高，系统硬件成本和系统的重建费用大大地降低。 本文设计了一种基于MCU级联技术的数据采集硬件系统，该数据采集系统采集的是开关量，此系统采用C8051F040作为采集芯片，对于C8051F040单片机而 言有64个I/O端口，通过多片C8051F040级联可以灵活扩展采集路数。这样的设计大大增加了系统的灵活性，可以满足大多数的应用，用户不必为采集路数不够用而担心。数据采集技术是一种流行且实用的电子技术，广泛应用于信号检测、信号处理、仪器仪表等领域[2]。随着数字化技术的不断发展，数据采集技术也呈现出速度更快、通道更多、数据量更大的发展趋势。 1.数据采集系统功能与硬件总体设计 1.1 数据采集系统功能需求 数据采集（DAQ），是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析，处理。数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统[3]。 数据采集系统的任务，具体地说，就是传感器从被测对象获取有用信息，并将其输出信号转换为计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的处理，得出所需的数据。同时，将计算得到的数据进行显示、储存或打印[4]，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来进行某些物理量的控制。
基于单片机的数据采集系统设计与实现 摘要:在农业生产、工业控制、航空航海等领域需要进行大量的数据采集，数据采集系统是模拟域与数字领域之间必不可少的纽带，设计和开发出一种实时性、准确性较高，同时低成本和低功耗的数据采集系统有着非常重要的意义。本文以C8051F005单片机为核心，硬件还包括A/D模数转换模块、显示模块和串行接口模块设计出来的一款实时数据采集系统。该系统采用USB供电，在固定的时间段内采集系统通过A/D转换器对实时数据进行采集，采集到的数据传输到单片机进行处理，处理后的数据通过数字显示器显示出来，同时处理后的数据也会被保存到储存器。 关键词：数据采集；C8051F005单片机；A/D数模；USB接口 Abstract:In the fields of agricultural production, industrial control, aviation and navigation, a large amount of data collection is required.The data collection system is an indispensable link between the simulation domain and the digital domain. It is important to design and develop a data acquisition system with high real time and accuracy, low cost and low power consumption.This paper based on C8051F005 MCU as the core,and a real - time data acquisition system including A/D module, display module and serial interface module. The system is powered by USB. In a fixed time, the acquisition system collects real-time data through A/D converter, and the collected data is transmitted to a single chip computer for processing, the processed data will display through digital display and store in the storage at the same time. Key words: data acquisition; C8051F005 microcontroller; A/D digital mode; USB interface
《C51程序设计》大作业 设计题目：数据采集系统 班级： 学号： 姓名： 成绩： 2011年11月 1 设计任务
利用C8051F系列单片机设计一个多路信号采集系统。要求：（1）能实现8路模拟信号（电压）的间隔性显示； （2）8路显示的信号范围： 两路为0-1V；两路为0-5V；两路为0-15V；两路为0-30V；（3）按键选择显示单独一路的信号（电压值）； 2硬件分析 利用C8051F410单片机作为控制核心。C8051F410器件是完全集成的低功耗混合信号片上系统型MCU。下面列出一些主要特性：高速、流水线结构的8051兼容的微控制器核（可达50MIPS），全速、非侵入式的在系统调试接口（片内），真12位200 ksps的24通道ADC，带模拟多路器，两个12位电流输出DAC ，高精度可编程的24.5MHz 内部振荡器，达32KB的片内FLASH存储器，2304字节片内RAM，硬件实现的SMBus/ I2C、增强型UART和增强型SPI串行接口，个通用的16位定时器，具有6个捕捉/比较模块和看门狗定时器功能的可编程计数器/定时器阵列（PCA），硬件实时时钟（smaRTClock），工作电压可低至1V，带64字节电池后备RAM和后备稳压器，片内上电复位、VDD监视器和温度传感器，多达24个端口I/O 等。C8051F410还具有片内上电复位、VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的C8051F41x器件是真正能独立工作的片上系统。FLASH 存储器还具有在系统重新编程能力，可用于非易失性数据存储，并允许现场更新8051固件。用户软件对所有外设具有完全的控制，可以关断任何一个或所有外设以节省功耗。片内Silicon Labs二线（C2）
目录 1.绪论 (1) 1.1 课题研究的意义 (1) 1.2 数据采集技术的发展历程和现状 (1) 1.3 本文的研究内容 (2) 1。4 系统设计涉及的理论分析 (2) 2.系统设计 (4) 2.1方案选择 (4) 2。2系统框图 (5) 3.单元电路设计 (6) 3.1信号调理电路 (6) 3.2高速Ａ／Ｄ模块 (7) 3。3 FPGA模块设计 (8) 3。4MCU模块设计 (8) 3.5数据采集通道总体原理图 (9) 3.6硬件电路总体设计 (9) 4。软件设计 (10) 4。1 信号采集与存储控制电路工作原理 (10) 4.2 信号采集与存储控制电路的FPGA实现 (11) 4.3 原理图中的各底层模块采用VHDL语言编写 (12) 4。3。1三态缓冲器模块TS8 (12) 4.3。2分频器模块fredivid (13) 4.3.3地址锁存器模块dlatch8 (14) 4。3.4地址计数器模块addrcount (15) 4.3.5双口RAM模块lpm_ram_dp (16) 4.4 数据显示模块设计 (18) 4。4.1 主程序 (18) 4。4。2 INT0中断服务程序 (19) 4。4.3 INT1中断服务程序 (19) 4。5软件仿真 (20) 4.5.1三态缓冲器模块TS8 (20) 4。5.2分频器模块fredivid (20) 4。5。3地址锁存器模块dlatch8 (20) 4.5。4地址计数器模块addrcount (21) 5。系统调试 (21) 5.1 单片机子系统调试 (21) 5。2 FPGA子系统调试 (22) 5.3 高速A/D模块的调试 (22) 6 总结 (22) 致谢 (22) 参考文献 (23) 附录 (25)