基于Matlab串口通信的数据采集系统.doc

辽 宁 工 业 大 学 开放性实验 题目 基于Matlab串口通信的数据采集系统 院（系）： 电气工程学院 学生姓名： 指导教师： （签字） 起止时间:  摘 要 数据采集是获取信息的基本手段，数据采集技术作为信息科学的一个重要分支，它研究信息数据的采集、存储、处理及控制等作业，具有很强的实用性，与传感器、信号测量与处理、 微型计算机等技术为基础而形成的一门综合应用技术。 结合单片机和Matlab两者的优点,基于事件驱动的中断通信机制,提出一种MATLAB 环境下PC 机与单片机实时串行通信及数据处理的方法;完成单片机数据采集系统与PC 机的 RS-232/RS-485 串行通信及其通信数据的分析处理及图形显示;简化系统开发流程,提高开发效率。通过RS232将数据采集部分和计算机相连，利用Matlab自带的通讯类可开发出通讯与数据采集类软件，通过人机界面完成对数据采集系统的通讯与控制，可设计出性能优良的通讯系统。 本设计是基于MATLAB串口通信技术，通过使用Matlab6.5以及与单片机开发板的结合制作成数据采集系统 关键词：Matlab语言；数据采集；串行通信 目 录 第1章 绪论 1 第2章 课程设计方案 2 2.1概述 2 2.2 系统组成总体结构 2 第3章 硬件设计 4 3.1单片机最小系统设计 4 3.2 单片机与PC机串行接口设计 5 第4章 软件设计 7 4.1 Matlab程序设计 7 4.2 单片机程序设计 8 第5章 系统测试与分析 10 第6章 课程设计总结 12 参考文献 13 绪论 随着科学技术的发展，数据采集系统得到了越来越广泛得应用，同时人们对数据采集系统的各项技术指标，如：采样率、线性度、精度、输入范围、控制方法以及抗 干扰能力等提出了越来越高的要求，特别是精度和采样率更是使用者和设计者所共同关注的重要问题，于是，高速及超高速数据采集系统应运而生并且得到了快速发展。 本文介绍MATLAB环境下上位机与下位机通过RS232接口进行串行通信的实现方法；详细叙述了在MATLAB环境下使用其自带的控制工具箱中的串口事件回调函数，实时接收下位机输出串行信号的实现过程。 MATLAB是由美国Mathworks公司开发的面向理论分析研究和工程设计处理的一套具有强大功能的软件系统。在设计研究单位和工业部门，MATLAB被认作进行高效研究、开发的首选软件工具。其编程语法规则与一般的结构化编程语言大同小异，而且使用更方便，具有一般编程基础的用户都可以很快熟练掌握。MATLAB内置大量的数学算法函数，只要几个语句就能实现诸如矩阵/行列式运算、FIR/IIR滤波等数据分析处理、复杂的图形显示等。在实际应用中常常要通过各种方式将数据传入计算机，进而借助MATLAB的强大分析处理能力对数据进行分析、处理和图形显示。 本设计利用 MATLAB 的串口通信技术实现数据采集系统与 PC 机的通信，使采集系统的数据获得快速、 准确的处理，而且实现方法简单，有一定的实用性。 在上位机MATLAB 6.5环境下，使用RS232串行接口实时接收。该方法较之使用VC/VB高级语言编程，极大地缩减了开发时间，提高了开发效率。在Matlab环境下，读取串口数据的方式可以分为两种：查询法和事件驱动法。以查询的方式进行串行通信时，如下位有大量的数据分时分批传送给PC机，上位机就需要不停查询串行口的缓冲区，有数据就读取；虽然编程容易，但这样无法实现对数据进行实时处理和图形显示，系统实时性不高，而且会极大地占用系统的资源和出现丢帧现象。以事件驱动的方式对串口进行控制实现串行通信，就可以实时处理下位机传送的数据；但编程相对复杂一些，需要采用Matlab的事件和回调函数机制。 第2章 课程设计方案 2.1概述 Matlab串口通信系统的设计，正是运用单片机和Matlab对二极管进行控制。本次设计的内容为：以AT89S51单片机为核心，设计串口通信控制系统，并且根据二极管发光情况判断程序是否正确。主要通过PC机串口与USART口通过MAX232电平转换芯片相连，系统工作时Matlab通过调用设备工具箱及相关函数来创建串口设备对象，得到设备的文件句柄。从而以操作文件的方式实现对PC机串口的读写操作。 2.2 系统组成总体结构 方案一：选用ARM为控制核心，是大家所熟悉的高级单片机，但引脚过多，过于复杂，芯片较贵，该串行系统较为简单，不需要ARM作为控制核心。 方案二：选用AT89S51为控制核心，新增加ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机储存器内的程序不需要把芯片