多功能数据采集系统设计
随着单片机的问世以来，在这一方面的技术运用越来越多，这使得单片机得到较为广泛的应用。单片机具有体积小、重量轻、能耗低、价格低廉、性能稳定、集成度高、操作简单且易携带等特点，因此，使得单片机在电子元件中迅速得到推广使用。本文根据课题要求，以51单片机作为控制模块的核心部件，采用了外围数据采集模块、A/D模数转换模块、MAX232串口通信模块，通过这些基本的模块来进行对外围环境的温度、湿度、光照强度进行采集、处理以及传输。通过LCD屏幕来显示所监测的数值，同时编写上位机界面，将单片机采集到的数据信号传输给PC机显示，用以实现环境的远程检测。多功能数据采集器可用于多种测量环境温湿度、光强度的场合。它操作简单方便，能实现较远距离的实时传输与监测，远程的PC界面能够非常清晰的了解环境中各项物理量的实时数据。关键词 单片机，数据采集，A/D模数转换，LCD液晶，串口通信
目 录
1 引言 1
2 方案论证与选择 1
2.1 系统设计原则 1
2.2 系统总体方案 2
2.3 系统详细方案与选择 3
3 硬件模块设计 5
3.1 系统整体电路设计 5
3.2 单片机模块设计 5
3.3 湿度采集模块设计 7
3.4 温度采集模块设计 8
3.5 光照强度的采集模块设计 9
3.6 ADC0832模数转换模块设计 11
3.7 显示模块设计 13
3.8 MAX232通信模块设计 14
4 软件模块设计 15
4.1 主程序设计 15
4.2 DHT11子程序设计 16
4.3 DS18B20子程序设计 18
4.4 ADC0832转换模块子程序设计 19
4.5 LCD1602子程序设计 21
4.6 MAX232通信模块子程序设计 23
4.7 上位机子程序设计 23
5 系统调试 24
5.1 硬件调试 24
5.2 系统程序调试 25
结 论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
27
致 谢 28
参 考 文 献 29
附录A 30
附录B 31
1 引言
随着信息时代的到来，对于多功能的仪器仪表的认知越来越深入，单片机实现了智能化控制，逐渐步入我们的生活，给我们带来了非常大的方便。由于科技发展和生活生产的需要，对环境中的温湿度、光强度等等的检测已经进入到了生活和生产中的各个方面。
但是一般传统的测量都是采用在现场对单个物理量的测量方式，已经越来越不能满足某些领域的检测要求。温湿度以及光照强度这些物理量，在温室大棚、食品的生产、药物的生产、武器储藏等等许多方面都有着很严格的要求。
一旦温湿度或者光强不满足规定的条件，很可能会对生产造成重大的影响。尤其是在一些恶劣的环境中，通过现场测量的方式很难达到要求。因此采用电脑PC机监控检测环境中的温湿度以及光强的变化，现如今已经成为现代工农业发展的趋势。
随着计算机技术和电子通信技术的高速发展，多功能的数据采集系统如今已被广泛应用于农业检测、工业生产、通信传输、图像处理等等众多的领域。在实际环境温湿度与光强度的检测过程中，要求系统具有低功耗、低成本、实时性等特点，因此设计一种多功能的数据采集系统非常有实际意义。
2 方案论证与选择
2.1 系统设计原则
2.1.1 可靠性
一个系统的可靠性，一定是在一个系统的设计过程中要放在第一位考虑的因素。在任何设计者以及使用者的眼中，一个系统假如不可以长时间可靠、稳定的工作，那也就不可能把它应用到生活和生产当中去。
一个系统的可靠性如果不能够达到标准要求，那么在运行系统的时候，可能会出现很大的不确定性和不安全性，从而引发一些不必要的误差甚至是损失。有时候一些失误会对工农业的生产造成很大的损失，更严重的甚至会影响人的安全和健康，造成一些可能无法挽回的损失。
在想法设法提高系统的可靠性时，要注意以下一些注意事项：首先在选用系统所需元器件的时候，就一定要选择具有很高可靠性的元器件；然后在设计电路板时，一定要合理的进行布线，对电路和元器件的焊接也要得当；对硬件和软件都应该要进行滤波处理，从而降低系统的不稳定性；对于输入输出的通道，也有必要采取一些抗干扰的措施等等。[1]
2.1.2 性价比
性价比同样是在设计系统时，所需要考虑到的一种非常重要的因素。因为性价比较高的产品，更容易投入生产以及被更多的人接受和使用，性价比高的产品更容易得到推广，更面向大众化。
但是，在对产品进行设计的过程之中，不应该只是盲目的追求更高的性价比，而是要求一定要在满足系统的各项功能的基础之上，再去考虑性价比。
所以，在设计一个系统的时候，首先要考虑到的是系统的各项性能指标能不能够达到要求，其次我们才要去想方设法的降低产品的成本，提高设计产品的性价比。
2.2 系统总体方案
本系统分为如下几个模块：传感器采集模块、A/D模数转换模块、LCD1602显示模块、MAX232串口通信模块以及VB上位机界面。
使用温度、湿度传感器和光敏电阻采集环境的温湿度和光强度。通过A/D转换，单片机处理采集到的数据，然后将数据显示在液晶屏上，最后通过串口通信将测量到的温湿度、光强度数据传输给上位机，在PC机上的界面显示这些采集到的数据。[2]
本系统的整体设计框图如图1所示：
图1 整体设计框图
2.3 系统详细方案与选择
2.3.1 单片机芯片方案选择
单片机是一种为了控制传感器、电路设备等去完成指定的任务，而设计成的集成度很高的微型控制器。
方案一：采用传统的单片机STC89C51作为本系统设计的主控芯片。这一单片机使用范围很广，它的价格相对来说特别便宜，接口的连接比较方便，而且功耗低，可以说它的性价比特别的高。
目 录
1 引言 1
2 方案论证与选择 1
2.1 系统设计原则 1
2.2 系统总体方案 2
2.3 系统详细方案与选择 3
3 硬件模块设计 5
3.1 系统整体电路设计 5
3.2 单片机模块设计 5
3.3 湿度采集模块设计 7
3.4 温度采集模块设计 8
3.5 光照强度的采集模块设计 9
3.6 ADC0832模数转换模块设计 11
3.7 显示模块设计 13
3.8 MAX232通信模块设计 14
4 软件模块设计 15
4.1 主程序设计 15
4.2 DHT11子程序设计 16
4.3 DS18B20子程序设计 18
4.4 ADC0832转换模块子程序设计 19
4.5 LCD1602子程序设计 21
4.6 MAX232通信模块子程序设计 23
4.7 上位机子程序设计 23
5 系统调试 24
5.1 硬件调试 24
5.2 系统程序调试 25
结 论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
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致 谢 28
参 考 文 献 29
附录A 30
附录B 31
1 引言
随着信息时代的到来，对于多功能的仪器仪表的认知越来越深入，单片机实现了智能化控制，逐渐步入我们的生活，给我们带来了非常大的方便。由于科技发展和生活生产的需要，对环境中的温湿度、光强度等等的检测已经进入到了生活和生产中的各个方面。
但是一般传统的测量都是采用在现场对单个物理量的测量方式，已经越来越不能满足某些领域的检测要求。温湿度以及光照强度这些物理量，在温室大棚、食品的生产、药物的生产、武器储藏等等许多方面都有着很严格的要求。
一旦温湿度或者光强不满足规定的条件，很可能会对生产造成重大的影响。尤其是在一些恶劣的环境中，通过现场测量的方式很难达到要求。因此采用电脑PC机监控检测环境中的温湿度以及光强的变化，现如今已经成为现代工农业发展的趋势。
随着计算机技术和电子通信技术的高速发展，多功能的数据采集系统如今已被广泛应用于农业检测、工业生产、通信传输、图像处理等等众多的领域。在实际环境温湿度与光强度的检测过程中，要求系统具有低功耗、低成本、实时性等特点，因此设计一种多功能的数据采集系统非常有实际意义。
2 方案论证与选择
2.1 系统设计原则
2.1.1 可靠性
一个系统的可靠性，一定是在一个系统的设计过程中要放在第一位考虑的因素。在任何设计者以及使用者的眼中，一个系统假如不可以长时间可靠、稳定的工作，那也就不可能把它应用到生活和生产当中去。
一个系统的可靠性如果不能够达到标准要求，那么在运行系统的时候，可能会出现很大的不确定性和不安全性，从而引发一些不必要的误差甚至是损失。有时候一些失误会对工农业的生产造成很大的损失，更严重的甚至会影响人的安全和健康，造成一些可能无法挽回的损失。
在想法设法提高系统的可靠性时，要注意以下一些注意事项：首先在选用系统所需元器件的时候，就一定要选择具有很高可靠性的元器件；然后在设计电路板时，一定要合理的进行布线，对电路和元器件的焊接也要得当；对硬件和软件都应该要进行滤波处理，从而降低系统的不稳定性；对于输入输出的通道，也有必要采取一些抗干扰的措施等等。[1]
2.1.2 性价比
性价比同样是在设计系统时，所需要考虑到的一种非常重要的因素。因为性价比较高的产品，更容易投入生产以及被更多的人接受和使用，性价比高的产品更容易得到推广，更面向大众化。
但是，在对产品进行设计的过程之中，不应该只是盲目的追求更高的性价比，而是要求一定要在满足系统的各项功能的基础之上，再去考虑性价比。
所以，在设计一个系统的时候，首先要考虑到的是系统的各项性能指标能不能够达到要求，其次我们才要去想方设法的降低产品的成本，提高设计产品的性价比。
2.2 系统总体方案
本系统分为如下几个模块：传感器采集模块、A/D模数转换模块、LCD1602显示模块、MAX232串口通信模块以及VB上位机界面。
使用温度、湿度传感器和光敏电阻采集环境的温湿度和光强度。通过A/D转换，单片机处理采集到的数据，然后将数据显示在液晶屏上，最后通过串口通信将测量到的温湿度、光强度数据传输给上位机，在PC机上的界面显示这些采集到的数据。[2]
本系统的整体设计框图如图1所示：
图1 整体设计框图
2.3 系统详细方案与选择
2.3.1 单片机芯片方案选择
单片机是一种为了控制传感器、电路设备等去完成指定的任务，而设计成的集成度很高的微型控制器。
方案一：采用传统的单片机STC89C51作为本系统设计的主控芯片。这一单片机使用范围很广，它的价格相对来说特别便宜，接口的连接比较方便，而且功耗低，可以说它的性价比特别的高。
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