多路数据采集系统的设计软件子系统设计
本课题目的是设计一个以单片机为核心的多路数据采集系统，并完成软件部分的设计。该系统主要是设计面向室内环境数据的采集和检测，并带有报警功能。本课题通过用串行模数转换器ADC0809和两块STC89C52单片机用MAX485连接来构成数据采集系统。主要系统由主从两个单片机构成，按键后主单片机将采集端口号发送给从单片机，从单片机通过传感器采集数据后经过AD转换，用串行口MAX485将转换后的数据传输到主单片机上，由主单片机来控制数据的接收和显示。本课题由LED数码显示器来显示所采集的结果，当所采集的电压超过预设的电压时，蜂鸣器发出警报。软件部分使用C语言来编写软件，设计了包括数据发送接收、模数转换系统、数据显示、键盘扫描等程序。本课题完成的设计可以满足基本的多路采集需求。关键词 数据采集，STC89C52单片机，ADC0809模数转换，MAX485串口
目 录
1 引言 1
1.1 本课题的研究背景及其意义 1
1.2 国内外研究动态 2
1.3 本课题的主要研究的内容 4
2 数据采集系统 4
2.1 设计思路 4
2.2 A/D模数转换 4
2.3 通信方式的选择 8
2.4 传感器 12
2.4.1 温度传感器DS18B20 13
2.4.2 光敏传感器GL5516 13
2.4.3 湿敏传感器IH3605 13
3 软件设计 15
3.1 系统框图 15
3.2 单片机的选型 15
3.3 编程语言选择 17
3.4 程序设计 18
3.4.1主机主程序模块 18
3.4.2从机主程序模块 18
3.4.3数码管显示程序模块 18
3.4.4主机串口中断子程序模块 19
3.4.5向串口发送数据子程序 20
3.4.6键盘扫描程序 20
3.4.7从机数模转换程序 22
3.5 实物部分 24
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
附录 29 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
1 引言
1．1 本课题的研究背景及其意义
近几年来，数据采集系统的发展非常迅速，已经普遍的应用于各个领域。因此，数据采集系统已经引起了人们越来越广泛的关注。
在国外，数据采集技术目前已经发展十分迅速，达到了一个较高的水平。国外的研究在采集的精确度和实际效用方面已经有了重大的突破，而同时，国内的数据采集技术水平的发展也是非常的迅速的。目前，使用单片机的数据采集系统已经越来越广泛地应用到各个领域中。
在20世纪50年代，数据采集系统被正式的提出使用。在1956年，美国首先将数据采集系统运用到军事上，设计了一套专门的军事上的采集系统。这套系统的目标是在测试中由非熟练人员进行操作，测试过程不依赖于相关的文件，并且可以由设备自动控制完成测试。在这套系统出现后，由于此系统具有灵活性高，测试速度高效的特点，可以去完成很多传统方法无法完成的数据采集和测试任务，从而被社会初步的认可[1]。
随着时间的发展，数据采集系统也越发的成熟起来。在上世纪80年代，随着计算机的普及，数据采集系统出现了一发展迅速期。出现了由单片机、工业计算机和集成电路组合而成的数据采集系统。这类采集系统使用软件来进行管理，这使得整个系统的体积大大减小，同时具有成本低，功能和数据处理能力强的特点。被广泛的使用于各个场合。
今天，数据采集系统的适用范围越来越广，已经被广泛的运用到军事、航空、航天、工业等各个领域。随着集成电路技术的发展，人们研发出了性能高、可靠性高的单片机数据采集系统（DAS）。至此，数据采集技术已经发展为一种专门的技术，被广泛的使用和认可。单片机数据采集系统采用的是模块式结构，可以通过简单的增加或更改模块，就可以达到不同的应用要求，如果同时结合系统编程，就可以达成扩展或修改系统的目的[2]。
现在，出现了以微机为核心的可编程数据采集处理技术。同时，数据采集板的使用也变得越来越多，但这并不会影响以单片机为核心的数据采集系统。数据采集卡是通过将数据采集卡插在微机的扩展槽内，只需要使用简单的软件辅助，就可以实现数据采集功能。通过使用或更换不同的数据采集卡，就可以达到采集不同数据的功能[3]。如果将使用单片机的数据采集系统和使用数据采集卡的微机系统相对比的话，数据采集卡在成本和功能等问题上上会受到大大的限制，而单片机则具有诸多优点如功能性多、效率高、电压使用低、性能优秀、功耗和成本很低等。而且，目前可以使用两块单片机的采集系统，这系统的开发比一块单片机具有更优点，如精度高、转换速度快且能够对多点同时进行采集等，这使得单片机采集系统展示了广大的研究前景[4]。我们可以预测，具有结构简单，高可靠性的新型单片机数据采集系统可以很快的被开发出来，满足各种实际应用需求。因此，研究和设计基于单片机的数据采集系统非常的普遍和被人们所接受。
数据采集意思是通过传感器或其他类似设备来采集被测物的信息，然后通过处理单元进行对被采集的信息的处理。对于不同的应用领域，所使用的系统会有所不同，现在一般数据采集系统都包括传感器模块、转换模块、处理模块、校对模块和反馈模块等模块[5]。
数据采集系统中，数个模块都具有不同的效用。传感器模块是直接对测量物体进行数据信息采集。目前国内外传感器技术已经日臻成熟，这解决了系统性能受限于传感器采集环节的问题。而转换模块是用于对传感器处理后的信息进行适当的转换，将其转换成可计算使用的模拟量，如可将其按一定的规律转换成电压、电流等模拟量。同时，这些模拟量需转换成数字量才能输入处理模块的主控器。处理模块使用的主控器有许多种类，而不同种类的器件在性能方面各有优缺点，可以根据实际情况来选择使用的器件[6]。校对模块是对系统所采集的信息进行检验的模块，用于判断系统采集数据是否准确。反馈模块将主控器处理后的信息反馈到各个模块，用于引导各模块正常地工作。
数据采集系统的关键问题在于如何提高采集的准确性和高效性，突破该问题能使数据采集系统更广泛地应用到各领域。一般来说，准确性取决于传感器、AD转换器的精确度；高效性主要取决于AD转换器的转换速率，当然这两方面也取决于主控器的处理器的本身速率。国内外有许多学者先后发表了该方面的论文，使得该问题得以解决和完善。因此，数据采集系统得到了非常广泛应用和发展。可以预测，随着集成技术的发展，选取适当的硬件资源，获得较好的效果，基于单片机控制的数据采集系统在各领域的应用将普遍。
1.2 国内外研究动态
数据采集最早开始于第三次工业革命，那时候计算机技术开始迅速的发展，自那以后计算机技术和通信技术一直不断的发展。在这期间，数据采集技术也从起步时的稚嫩发展到如今，数据采集技术也慢慢趋于成熟，数据采集的数字化时如今数据采集技术发展的潮流，数据采集技术已经深入到了很多地方，比如说气象数据采集、地质勘探、太空环境监控、车间设备检测等很多领域[7]。
目 录
1 引言 1
1.1 本课题的研究背景及其意义 1
1.2 国内外研究动态 2
1.3 本课题的主要研究的内容 4
2 数据采集系统 4
2.1 设计思路 4
2.2 A/D模数转换 4
2.3 通信方式的选择 8
2.4 传感器 12
2.4.1 温度传感器DS18B20 13
2.4.2 光敏传感器GL5516 13
2.4.3 湿敏传感器IH3605 13
3 软件设计 15
3.1 系统框图 15
3.2 单片机的选型 15
3.3 编程语言选择 17
3.4 程序设计 18
3.4.1主机主程序模块 18
3.4.2从机主程序模块 18
3.4.3数码管显示程序模块 18
3.4.4主机串口中断子程序模块 19
3.4.5向串口发送数据子程序 20
3.4.6键盘扫描程序 20
3.4.7从机数模转换程序 22
3.5 实物部分 24
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
附录 29 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
1 引言
1．1 本课题的研究背景及其意义
近几年来，数据采集系统的发展非常迅速，已经普遍的应用于各个领域。因此，数据采集系统已经引起了人们越来越广泛的关注。
在国外，数据采集技术目前已经发展十分迅速，达到了一个较高的水平。国外的研究在采集的精确度和实际效用方面已经有了重大的突破，而同时，国内的数据采集技术水平的发展也是非常的迅速的。目前，使用单片机的数据采集系统已经越来越广泛地应用到各个领域中。
在20世纪50年代，数据采集系统被正式的提出使用。在1956年，美国首先将数据采集系统运用到军事上，设计了一套专门的军事上的采集系统。这套系统的目标是在测试中由非熟练人员进行操作，测试过程不依赖于相关的文件，并且可以由设备自动控制完成测试。在这套系统出现后，由于此系统具有灵活性高，测试速度高效的特点，可以去完成很多传统方法无法完成的数据采集和测试任务，从而被社会初步的认可[1]。
随着时间的发展，数据采集系统也越发的成熟起来。在上世纪80年代，随着计算机的普及，数据采集系统出现了一发展迅速期。出现了由单片机、工业计算机和集成电路组合而成的数据采集系统。这类采集系统使用软件来进行管理，这使得整个系统的体积大大减小，同时具有成本低，功能和数据处理能力强的特点。被广泛的使用于各个场合。
今天，数据采集系统的适用范围越来越广，已经被广泛的运用到军事、航空、航天、工业等各个领域。随着集成电路技术的发展，人们研发出了性能高、可靠性高的单片机数据采集系统（DAS）。至此，数据采集技术已经发展为一种专门的技术，被广泛的使用和认可。单片机数据采集系统采用的是模块式结构，可以通过简单的增加或更改模块，就可以达到不同的应用要求，如果同时结合系统编程，就可以达成扩展或修改系统的目的[2]。
现在，出现了以微机为核心的可编程数据采集处理技术。同时，数据采集板的使用也变得越来越多，但这并不会影响以单片机为核心的数据采集系统。数据采集卡是通过将数据采集卡插在微机的扩展槽内，只需要使用简单的软件辅助，就可以实现数据采集功能。通过使用或更换不同的数据采集卡，就可以达到采集不同数据的功能[3]。如果将使用单片机的数据采集系统和使用数据采集卡的微机系统相对比的话，数据采集卡在成本和功能等问题上上会受到大大的限制，而单片机则具有诸多优点如功能性多、效率高、电压使用低、性能优秀、功耗和成本很低等。而且，目前可以使用两块单片机的采集系统，这系统的开发比一块单片机具有更优点，如精度高、转换速度快且能够对多点同时进行采集等，这使得单片机采集系统展示了广大的研究前景[4]。我们可以预测，具有结构简单，高可靠性的新型单片机数据采集系统可以很快的被开发出来，满足各种实际应用需求。因此，研究和设计基于单片机的数据采集系统非常的普遍和被人们所接受。
数据采集意思是通过传感器或其他类似设备来采集被测物的信息，然后通过处理单元进行对被采集的信息的处理。对于不同的应用领域，所使用的系统会有所不同，现在一般数据采集系统都包括传感器模块、转换模块、处理模块、校对模块和反馈模块等模块[5]。
数据采集系统中，数个模块都具有不同的效用。传感器模块是直接对测量物体进行数据信息采集。目前国内外传感器技术已经日臻成熟，这解决了系统性能受限于传感器采集环节的问题。而转换模块是用于对传感器处理后的信息进行适当的转换，将其转换成可计算使用的模拟量，如可将其按一定的规律转换成电压、电流等模拟量。同时，这些模拟量需转换成数字量才能输入处理模块的主控器。处理模块使用的主控器有许多种类，而不同种类的器件在性能方面各有优缺点，可以根据实际情况来选择使用的器件[6]。校对模块是对系统所采集的信息进行检验的模块，用于判断系统采集数据是否准确。反馈模块将主控器处理后的信息反馈到各个模块，用于引导各模块正常地工作。
数据采集系统的关键问题在于如何提高采集的准确性和高效性，突破该问题能使数据采集系统更广泛地应用到各领域。一般来说，准确性取决于传感器、AD转换器的精确度；高效性主要取决于AD转换器的转换速率，当然这两方面也取决于主控器的处理器的本身速率。国内外有许多学者先后发表了该方面的论文，使得该问题得以解决和完善。因此，数据采集系统得到了非常广泛应用和发展。可以预测，随着集成技术的发展，选取适当的硬件资源，获得较好的效果，基于单片机控制的数据采集系统在各领域的应用将普遍。
1.2 国内外研究动态
数据采集最早开始于第三次工业革命，那时候计算机技术开始迅速的发展，自那以后计算机技术和通信技术一直不断的发展。在这期间，数据采集技术也从起步时的稚嫩发展到如今，数据采集技术也慢慢趋于成熟，数据采集的数字化时如今数据采集技术发展的潮流，数据采集技术已经深入到了很多地方，比如说气象数据采集、地质勘探、太空环境监控、车间设备检测等很多领域[7]。
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