数字多路数据采集系统.docVIP

目录 引 言 1 第1章 绪论 2 1.1温度采集的发展现状 2 1.2温度采集系统的意义 2 第2章 系统总体设计 3 2.1 系统设计框图 3 2.2系统方案选择 3 2.2.1 单片机的选择 3 2.2.2传感器的选择 4 2.3系统部件功能简介 5 2.3.1AT89S51功能简介 5 2.3.2DB18B20功能简介 8 第3章 系统电路设计 13 3.1电路图 13 3.2硬件设计 13 3.2.1晶振电路 14 3.2.2复位电路 14 3.2.3电源稳压电路 15 3.2.4程序下载电路 15 3.2.5温度采集电路 15 3.2.6温度显示电路 16 3.3软件设计 17 3.3.1系统主程序设计 17 3.3.2程序调试 20 结 论 21 致 谢 22 参考文献 23 附 录 24 引 言 信息化时代，数据的重要性不言而喻。如何高效、稳定的对数据（包括温度、湿度、压力、光线等项目）进行实时采集对于现代的企业、工厂、研究所等对数据精度要求较高的单位具有非常重要的意义。 本系统设计采用温度数据作为研究对象，具有代表性。首先是温度数据的应用是最广泛的，其次是温度数据采集单元无论是价格、测量区间还是品种都具有较大的选择余地。 整个系统以AT89S51为核心，前向通道包括电源、四路DS18B20传感器输入和按键复位电路。后向通道包括：在线编程端口和LED显示电路。电源给整个系统提供4～5.5V的直流电力。温度传感器：将分散于各数据点的温度数据转化为数字信号送入单片机内寄存器待处理。一个复位按键：用来对整个系统进行跳出复位，防止程序进入死循环。LED数码管：做为当前通道代码及该通道温度值（精确到0.1摄氏度）的显示设备。串口可以实现在线系统编程。整个系统还有一个时钟电路，用来对整个系统提供基准信号，还可以产生震荡电流，发出时钟信号。 第1章 绪论 1.1温度采集的发展现状 科技时代，数据的重要性不言而喻！因为温度传感器被广泛应用于工农业、科学研究和生活等领域。数量高居各种传感器之首。近百年来，温度传感器的发展大致经历了：传统的含有敏感元件的分立式温度传感器、模拟集成温度传感器/控制器和智能温度传感器三个阶段。 目前，国际上新型的温度传感器正从模拟式向数字化，有集成化向智能化、网络化方向发展。 1.2温度采集系统的意义 随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代发展的主流方向。 图2.1 温度采集系统设计框图 本系统的采集对象是温度，因此系统设计应该包括：温度采集模块、数据存储模块、温度转化模块、温度显示模块，复位模块、供电系统等几个基本部分。 2.2系统方案选择 2.2.1 单片机的选择 方案一： AT89C51是ATMEL公司的C51单片机，是在基础上增强了特性，如时钟，更优秀的是由Flash（程序存储器的内容至少可以改写1000次）存储器取带了原来的ROM（一次性写入），相对于8051AT89C51的性能已经算是非常优越的了。AT8951片内有4K字节的FLASH程序存储器，128字节的片内RAM，2个定时器/计数器，6个中断源，5个可用中断，2个中断级别，支持掉电模式和空闲模式，都是MSC8051指令集。但不能在线编程，这就限制了它的发展。 方案二： 选择性能更加优良的AT89S51除了具有上述AT89C51的功能外，还有ISP功能、特殊功能寄存器和不同的极限工作频率。AT89S51不但多了ISP功能，还有一个很好用的内部看门狗（硬件看门狗WatchDog是一个自我保护装置。?他时刻监视系统的运行。?一旦系统运行不正常，?看门狗会复位系统。实际上看门狗是一个计时器，?你要让这个计时器置零前给一个信号，让重新计时，这样起到一个监视系统运行的作用?一般很多MCU带有这个电路，但是你可以不使用它，这样在上电的时候禁止他；?如果你要使用Watchdog，那么你的系统就必须每隔一段时间给这个电路一个信号。MCU就复位，以避免程序卡死后没人管。AT89C51最高可以使用的晶振频率时24MHz，AT89S51可以使用的晶振频率更高，达33MHz。新增加很多功能，性能有了较大提升，价格基本不变，甚至比89C51更低！ 通过以上比较，选用性能更高的AT89S51单片机。 2.2.2传感器的选择 方案一： 由于本设计是测温系统，可以使用热电偶之类的器件利用其感温特性，把它随着被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在系统中有一个这样的传感器就需要一个A/D转换电路，这将导致系统电路整体设计起来比较复杂，除了A/D、D/A转化模块，相应的还要增加信号放大等电路，这对于单片机有限的空间而言，系统利用效率是比较低下的。此外，现代数据采集的特点是数字化，它带