数据采集系统的设计02.doc

摘要 数据采集系统，是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。本设计数据采集系统作了基本的研究。本系统主要解决的是 本课设是设计一个数据采集系统，系统要采集10路模拟量(10位精度)，20路开关量，采集的数据每隔1毫秒，通过串行通讯方式RS485向一台工控机传送。 数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。硬件设计应用电子设计自动化工具，采集多路模拟信号时，A/D转换器前端需加采样/保持(S/H)电路。待测量一般不能直接被转换成数字量，通常要进行放大、特性补偿、滤波等环节的预处理。被测信号往往因为幅值较小，而且可能还含有多余的高频分量等原因，不能直接送给A/D转换器，需对其进行必要的处理，即信号调理。如对信号进行放大、衰减、滤波等。本题要求，而将输出直接连接至A/D转换器输入端。A/D转换器的选取转换时间的选择转换速度是指完成一次A/D转换所需时间的倒数，是一个很重要的指标。A/D转换器型号不同，转换速度差别很大。由于本系统的控制时间，AD位数的选择A/D转换器的位数决定着信号采集的精度和分辨率。要求精度为。输入为0～5V时，分辨率为 传输方式分析A／D采样模块采用TLCl543。TLC1543具有10位精度、11通道、三种内建的自测模式、提供EOC（转换完成）信号等串行输出,内部时钟,转换时间21μS,线性度±1.0LSB,该芯片与单片机的接口采用串行接口方式，引线很少，与单片机连接简单TLC1543的控制端CS、I／O CLOCK、ADDRESS和数据输出端DATAOUT遵循串行外设接口SPI协议。和微处理器的串行接口之间可通过一个4线接口高速传输数据。图是的引脚示意图P1.0、P1.1、P1.2、P1.3和P1.4分别与EOC、时钟、地址、数据、片选端分别相连 图3 TLC1543与单片机的连接 3.2 数字量的输入采集设计 数字量可直接与单片机的I/O口相连进行采集，但考虑到有20路数字量，管脚利用量较多，可采用74ls165芯片进行并行采集，串行输出，减少管脚用量。 3.2.1 数字量的得到 通过接地和和接5V电源将可得到数字量： 图4 数字量的得到 3.2.2 74ls165功能介绍 74LS165芯片是8位并行输入串行输出移位寄存器，使用此芯片可以扩展一个或多个8位并行I/O口: 串行输出端，两输出电平时反向的。 SER:串行附加输入端 3.2.3 单片机与74ls165芯片的接口方法 单片机与74ls165芯片的接口如图 所示，可以采集24路数字量: 图6 74ls165与单片机的连接 3.3 串口通信电路设计 RS－485标准接口是单片机系统种常用的一种串行总线之一。与RS－232C比较，其性能有许多改进之处。 RS－485管脚的功能如下： RO：接收器输出端。若A比B大200mV，RO为高；反之为低电平。 RE：接收器输出使能端。RE为低时，RO有效； 为高时，RO呈高阻状态。 DE：驱动器输出使能端。若DE＝1，驱动器输 图7 RS－485管脚图 出A和B有效；若DE＝0，则它们呈高阻态。若驱动器输出有效，器件作为线驱动器用，反之作为线接收器用。 DI：驱动器输入端。DI＝0，有A＝0，B＝1； 当DI＝1，则A＝1，B＝0。 GND：接地。 A：同相接收器输入和同相驱动器输出。 B：反相接收器输入和反相驱动器输出。 VCC：电源端，一般接+5V。 89C52与MAX485的接口电路如图9.4所示。P1.7用来控制MAX485的接收或发送，其余操作同串口 。TXD和RXD分别接到单片机上的TXD1和RXD1，直接实现下位机到上位机的电平转化和反向。电路图如下： 图8 89C52与MAX485的接口电路 综上所述，整个电路原理图如图9所示： 图9 完整电路图 4 系统软件设计 4.1 模拟量采集子程序 该程序通过CPU通道地址的写操作，发出A/D转换启动脉冲，启动以后CPU查询A/D转换是否结束，一旦结束CPU通过对通道地址的读操作读取数值，当EOC为高时CS置低A/D开始工作，先读出前一次采样转换结果的高四位，然后输入6个I/O CLOCK信号，将读出低六位，10 个I/O CLOCK 信号后，EOC将置低，此