论文部分内容阅读
摘 要 本文介绍由单片机AT89S51的数据采集系统的设计方案，并对设计方案关键处进行了分析，对采样系统的主要性能进行了评估，对系统主要性能指标进行了合理性分析。通过大量的实验模拟和实验分析，系统具备良好的实时性采集，能较好的应用到多路、高精度的数据采集的场合，数据采集系统由主机和从机组成，系统从机用来采集数据并对系统主机的指令做出应答。系统有8路被测电压用AD模数转换器进行模数的转换，将系统采集到的数据由模拟量转换成数字量，然后，把转换后的模拟信号用串行口将信号传输到上位机。上位机接受到模拟信号后，对接受到的模拟信号进行处理和显示，上位机处理信号后，将处理的结果通过LED数码显示器显示出来。
关键词 多路；高精度；采集；评估；合理性；实验
中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）03-0028-01
无线电技术的快速发展，A/D和D/A向射频端靠近，对ADC、DAC的性能有了更高的要求：需要实现高速度、大的带宽、需要较大的动态范围，ADC技术是系统设计的难点，数据采集系统是数字信号处理系统的输入端，系统的模拟输入带宽、采样速率和动态范围等系统性能指标对电子系统的方案设计起着极其重要的影响，现在，越来越多的工程应用中，不只是单路采集系统要求高性能，多路采集系统也提出了更高的要求。
1 研制背景及意义
当今时代，微电子技术的快速发展，随着时间发展，数据采集及其应用越来越受到人们的广泛关注，数据采集系统得以迅速发展，它被广泛的应用于各个领域。在工厂及实验室等应用中的高精度数据采集装置在信号进行转换之前会有单级或多级的放大装置，放大装置的作用是把传感器检测到的微弱的模拟信号放大到进行将模拟信号转换为数字信号的要求，但数据采集系统的前置放大装置容易引起干扰，导致数据采集系统采集到的数据存在一定范围的误差，影响了采集系统采集信号的精度，对系统后面的运行有较大的不利影响，通常信号的采集是用多路模拟开关来对需要检测的信号进行分类选择，另外。采集系统的主要控制芯片用来模拟采样开关并控制A/D转换芯片，造成了系统采集的误差，对系统性能产生了不利影响。选用单片机AT89S51为主要控制芯片大大减少了数据采集系统的成本，并且不需要外置的前置放大装置，避免了使用前置放大装置使系统抵抗外界扰动的作用大大提高，使用单片机AT89S51使数据采集系统变的构造更加简单，并且使系统 控制精度变的更高，系统的工作也更加稳定，便于维护、维修，大大提高改善了以往的数据采集系统的弊端。
2 系统设计原理
多路高多路高精度数据采集系统的设计必须考虑以下
问题：
①输入模拟信号特征。
②输出的数字信号需求。
③电路的抗干扰问题。
④高速数字电路部分的信号完整性分析。
输入模拟信号的特征包括模拟信号的带宽和频段等性能特征，这些系统性能的特征参数决定了A/D转换器及外围电路的选取，输出数字信号的特定需求决定采样数据处理的方式，前置放大电路易引起扰动。
本设计中以单片机AT89S51为系统的控制核心，该系统从机负责数据采集并应答主机的命令。8路被测电压通过模数转换器ADC0809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LED数码显示器来显示所采集的结果。软件部分应用VC++编写控制软件，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。系统采集段可分为十六个不同的部分，每个部分有检测系统数据参数的传感器。系统采集段分为十六个部分后可使系统精度大大提高，此外，将系统划分为十六个不同的部分，可预防某个部分的传感器发生故障后，依然可以使采样系统的其他部分的检测仍然可以继续采集，不受影响。
3 数据采集系统应用及前景
多路高精度数据采集系统由传感器的检测电路、AD转换电路、数据采集电路、系统的采样电路和单片机AT89S51组成。传感器的检测电路是指利用传感器的检测功能，检测系统外部的信号，AD转换电路是指将传感器检测电路检测到模拟信号经过AD转换器，将信号转换为数字信号，数据采集电路是指采集系统获取的电量和非电量信号，数据采集系统可以将多路模拟信号自动地进行采集并进行数字化转化，再送到计算机中进行处理、传输、显示、存储或打印，从而获得有关被测对象的大量数据。本系统的设计思想和方法不仅适用于微弱信号的多路数据采集，而且能有效地扩大单片机AT89S51访问外设的能力和传感器数据的能力，在成本控制、可扩展性以及资源利用效率上都有非常大的提高。此设计方案已经成功地运用于该产品上。对其数据采集的精度有了较大幅度的提高，产生了较好的经济效益。
数据采集系统具有很广泛的应用前景。在国防、科研、工业、农业、环保及日常生活等各个领域，为了完成过程控制、状态监测、质量检测、故障诊断等任务，都要应用数据采集系统。
4 结束语
多路高精度数据采集系统采用16位模数转换AD芯片，具有精度较高、适用范围广、系统应用具有较好的前瞻性等特点。总线的传输效率高，在进行高速数据采集与处理时能较好的完成任务，编制应用程序也更具灵活性，本数据采集系统经过静态测试，各项硬件指标较好，试验证明，针对各项规定动作，元件均能正确工作。
多路高精度数据采集系统是基于单片机AT89S51的实时数据采集系统多路高精度数据采集系统实现了系统的采样，传感器能都很好的检测到所需的数据，系统能都高精度的进行数据采集，此数据采集系统完美的提高了系统访问传感器采集的数据的能量，此外，数据采集系统核心控制部分是单片机AT89S51芯片，降低了系统的成本，多路高精度数据采集系统成功的经过了检测，具有很高的经济效益。
参考文献
[1]李庆，亓科，于敬芬.基于CPLD与单片机AT89S51的多路高精度数据采集系统设计[J].海军工程大学学报，2007（03）：
62-65.
[2]高洁，许刚.具有抗工频干扰的多路高精度数据采集[J].微计算机信息，2008（19）：126-127+122.
关键词 多路；高精度；采集；评估；合理性；实验
中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）03-0028-01
无线电技术的快速发展，A/D和D/A向射频端靠近，对ADC、DAC的性能有了更高的要求：需要实现高速度、大的带宽、需要较大的动态范围，ADC技术是系统设计的难点，数据采集系统是数字信号处理系统的输入端，系统的模拟输入带宽、采样速率和动态范围等系统性能指标对电子系统的方案设计起着极其重要的影响，现在，越来越多的工程应用中，不只是单路采集系统要求高性能，多路采集系统也提出了更高的要求。
1 研制背景及意义
当今时代，微电子技术的快速发展，随着时间发展，数据采集及其应用越来越受到人们的广泛关注，数据采集系统得以迅速发展，它被广泛的应用于各个领域。在工厂及实验室等应用中的高精度数据采集装置在信号进行转换之前会有单级或多级的放大装置，放大装置的作用是把传感器检测到的微弱的模拟信号放大到进行将模拟信号转换为数字信号的要求，但数据采集系统的前置放大装置容易引起干扰，导致数据采集系统采集到的数据存在一定范围的误差，影响了采集系统采集信号的精度，对系统后面的运行有较大的不利影响，通常信号的采集是用多路模拟开关来对需要检测的信号进行分类选择，另外。采集系统的主要控制芯片用来模拟采样开关并控制A/D转换芯片，造成了系统采集的误差，对系统性能产生了不利影响。选用单片机AT89S51为主要控制芯片大大减少了数据采集系统的成本，并且不需要外置的前置放大装置，避免了使用前置放大装置使系统抵抗外界扰动的作用大大提高，使用单片机AT89S51使数据采集系统变的构造更加简单，并且使系统 控制精度变的更高，系统的工作也更加稳定，便于维护、维修，大大提高改善了以往的数据采集系统的弊端。
2 系统设计原理
多路高多路高精度数据采集系统的设计必须考虑以下
问题：
①输入模拟信号特征。
②输出的数字信号需求。
③电路的抗干扰问题。
④高速数字电路部分的信号完整性分析。
输入模拟信号的特征包括模拟信号的带宽和频段等性能特征，这些系统性能的特征参数决定了A/D转换器及外围电路的选取，输出数字信号的特定需求决定采样数据处理的方式，前置放大电路易引起扰动。
本设计中以单片机AT89S51为系统的控制核心，该系统从机负责数据采集并应答主机的命令。8路被测电压通过模数转换器ADC0809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LED数码显示器来显示所采集的结果。软件部分应用VC++编写控制软件，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。系统采集段可分为十六个不同的部分，每个部分有检测系统数据参数的传感器。系统采集段分为十六个部分后可使系统精度大大提高，此外，将系统划分为十六个不同的部分，可预防某个部分的传感器发生故障后，依然可以使采样系统的其他部分的检测仍然可以继续采集，不受影响。
3 数据采集系统应用及前景
多路高精度数据采集系统由传感器的检测电路、AD转换电路、数据采集电路、系统的采样电路和单片机AT89S51组成。传感器的检测电路是指利用传感器的检测功能，检测系统外部的信号，AD转换电路是指将传感器检测电路检测到模拟信号经过AD转换器，将信号转换为数字信号，数据采集电路是指采集系统获取的电量和非电量信号，数据采集系统可以将多路模拟信号自动地进行采集并进行数字化转化，再送到计算机中进行处理、传输、显示、存储或打印，从而获得有关被测对象的大量数据。本系统的设计思想和方法不仅适用于微弱信号的多路数据采集，而且能有效地扩大单片机AT89S51访问外设的能力和传感器数据的能力，在成本控制、可扩展性以及资源利用效率上都有非常大的提高。此设计方案已经成功地运用于该产品上。对其数据采集的精度有了较大幅度的提高，产生了较好的经济效益。
数据采集系统具有很广泛的应用前景。在国防、科研、工业、农业、环保及日常生活等各个领域，为了完成过程控制、状态监测、质量检测、故障诊断等任务，都要应用数据采集系统。
4 结束语
多路高精度数据采集系统采用16位模数转换AD芯片，具有精度较高、适用范围广、系统应用具有较好的前瞻性等特点。总线的传输效率高，在进行高速数据采集与处理时能较好的完成任务，编制应用程序也更具灵活性，本数据采集系统经过静态测试，各项硬件指标较好，试验证明，针对各项规定动作，元件均能正确工作。
多路高精度数据采集系统是基于单片机AT89S51的实时数据采集系统多路高精度数据采集系统实现了系统的采样，传感器能都很好的检测到所需的数据，系统能都高精度的进行数据采集，此数据采集系统完美的提高了系统访问传感器采集的数据的能量，此外，数据采集系统核心控制部分是单片机AT89S51芯片，降低了系统的成本，多路高精度数据采集系统成功的经过了检测，具有很高的经济效益。
参考文献
[1]李庆，亓科，于敬芬.基于CPLD与单片机AT89S51的多路高精度数据采集系统设计[J].海军工程大学学报，2007（03）：
62-65.
[2]高洁，许刚.具有抗工频干扰的多路高精度数据采集[J].微计算机信息，2008（19）：126-127+122.