基于C51单片机的数据采集系统.doc

1、石家庄铁道学院毕业设计基于C51单片机的数据采集系统THEDESIGNOFDATAACQUISITIONSYSTEMBASEDONC51SCM2012届信息科学与技术分院专业计算机科学与技术学号20082542学生姓名指导教师完成日期2012年5月27日毕业设计成绩单学生姓名学号20082542班级信08013专业计算机科学与技术毕业设计（论文）题目基于C51单片机的数据采集系统设计指导教师姓名刘玉红指导教师职称副教授评定成绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩院长签字年月日毕业设计任务书题目基于C51单片机的数据采集系统设计专业计算机科学与技术班级信08013学生姓名承担指导任务单位信

2、息分院计算机系导师姓名刘玉红导师职称副教授一、设计内容其研究内容主要包括1熟悉51单片机（主要是STC89C52RC）的用法；2了解PCF8591的AD、DA转换；3设计出电压数据采集系统。二、基本要求开发工具设计软件PROTEL99SE与KEILUVISION3基于STC89C52的单片机开发板一块要求论文正文不少于1万字，外文翻译30005000字，提供该系统设计实物、系统设计说明书、源程序、系统使用说明。1三、主要技术指标该系统以单片机STC89C52为主芯片,实际PCF8591是8路8位AD，最大数位255，它外部有一个基准电压，调节所测电压范围，我们所测外部模拟电压范围为05V，0V

3、对应为0,5V就对应255，外部所测电压经模数转换AD变化为数字量0255，数码管也就显示此值。然后通过PL2303或RS232转换送到PC机上显示，显示界面为我们送的串口调试界面。四、应收集的资料及参考文献1单片机C语言编程基础与实践北京北京航空航天大学出版社，20082单片机外围接口电路与实践工程北京北京航空航天大学出版社,2009351单片机开发与应用技术详解北京电子工业出版社,20094叶红海，李丽敏基于单片机的多路数据采集系统的设计与实现2008，NO4五、进度计划第1周第4周毕业实习；查阅资料，撰写开题报告；熟悉环境及工具。第5周第8周掌握相关理论与方法；系统分析与设计。第9周第1

4、4周系统开发。第15周第17周撰写论文并答辩。教研组主任签字时间年月日毕业设计开题报告题目基于C51单片机的采集系统设计学生姓名学号20082542班级信08013专业计算机科学与技术一、研究背景近年来，数据采集及其应用受到了人们越来越广泛的关注，数据采集系统也有了迅速的发展，它可以广泛的应用于各种领域。数据采集系统起始于20世纪50年代，1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统，目标是测试中不依靠相关的测试文件，由非成熟人员进行操作，并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性，可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初

5、步的认可。大概在60年代后期，国内外就有成套的数据采集设备和系统多属于专用的系统。1120世纪70年代后期，随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机溶为一体的数据采集系统。由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因而获得了惊人的发展。从70年代起，数据采集系统发展过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，一类是工业现场数据采集系统。1120世纪80年代随着计算机的普及应用，数据采集系统得到了很大的发展，开始出现了通用的数据采集与自动测试系统。该阶段的数据采集系统主要有两类，一类以仪表仪器和采集器、通用接口总线和计算机组成。这类系统主要应用于实验室，在

6、工业生产现场也有一定的应用。第二类以数据采集卡、标准总线和计算机构成，这一类在工业现场应用较多。20世纪80年代后期，数据采集发生了很大的变化，工业计算机、单片机和大规模集成电路的组合，用软件管理，是系统的成本减低，体积变小，功能成倍增加，数据处理能力大大加强。1120世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集系统已成功的运用到军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域。由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠的单片机数据采集系统（DAS）。数据采集技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到了广泛的应用。该阶段的数据采集系统采用模块式结构，根据不同的应用要求，通过简单的增加和

7、更改模块，并结合系统编程，就可扩展或修改系统，迅速组成一个新的系统。11尽管现在以微机为核心的可编程数据采集与处理采集技术的发展方向得到了迅速的发展，而且组成一个数据采集系统只需要一块数据采集卡，把它插在微机的扩展槽内并辅以应用软件，就能实现数据采集功能，但这并不会对基于单片机为核心的数据采集系统产生影响。相较于数据采集板卡成本和功能的限制，单片机具多功能、高效率、高性能、低电压、低功耗、低价格等优点，而双单片机又具有精度较高、转换速度快、能够对多点同时进行采集，因此能够开发出能满足实际应用要求的、电路结构简单的、可靠性高的数据采集系统。这就使得以单片机为核心的数据采集系统在许多领域得到了广泛

8、的应用。二、国内外研究现状数据采集系统是通过采集传感器输出的模拟信号并转换成数字信号，并进行分析、处理、传输、显示、存储和显示。它起始于20世纪中期，在过去的几十年里，随着信息领域各种技术的发展，在数据采集方面的技术也取得了长足的进步，采集数据的信息化是目前社会的发展主流方向。各种领域都用到了数据采集，在石油勘探、科学实验、飞机飞行、地震数据采集领域已经得到应用。我国的数字地震观测系统主要采用TDE124C型TDE224C型地震数据采集系统。近年来，又成功研制了动态范围更大、线性度更高、兼容性更强、低功耗可靠性的TDE324C型地震数据采集系统。该数据采集对拾震计输出的电信号模拟放大后送至A/

9、D数字化，A/D采用同时采样，采样数据经DSP数字滤波处理后，变成数字地震信号。该数据采集系统具备24位A/D转化位数，采样率有50HZ、100HZ、200HZ。由美国PASCO公司生产的“科学工作室”是将数据采集应用于物理实验的崭新系统，它由3部分组成（1）传感器利用先进的传感技术可实时采集技术可实时采集物理实验中各物理量的数据；（2）计算机接口将来自传感器的数据信号输入计算机，采样速率最高为25万次/S；（3）软件中文及英文的应用软件。受需求牵引，新一代机载数据采集系统为满足飞行实验应用也在快速地发展。如爱尔兰ACRA公司2000年研发推出的新一代KAM500机载数据采集系统到了2006年

10、。本系统采用16位（A/D）模拟数字变换，总采样率达500K/S,同步时间为/250NS，可以利用方式组成高达1000通道的大容量的分布式采集系统。三、预期达到的目标1数据采集系统数据采集，又称数据获取，是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口。数据采集技术广泛引用在各个领域。2方案论证21A/D模数转换的选择A/D转换器的种类很多，就位数来说，可以分为8位、10位、12位和16位等。位数越高其分辨率就越高，价格也就越贵。A/D转换器型号很多，而其转换时间和转换误差也各不相同。1逐渐逼近式A/D转换器它是一种速度快、精度较高、成本较低的直接式转换器，其转换时间在几微秒到几百

11、微秒之间。2双积分A/D转换器它是一种间接式的A/D转换器，优点是抗干扰能力强，精度比较高，缺点是数度很慢，适用于对转换数度要求不高的系统。3并行式A/D转换器它又被称为FLASH（快速）型，它的转换数度很高，但她采用了很多个比较器，而N位的转换就需要2N1个比较器，因此电路规模也极大，价格也很贵，只适用于视频A/D转换器等数度特别高的领域。鉴于上面三种方案，在价格、转换速度等多种标准考量下，在本设计选用的是逐渐逼近式A/D转换器PCF859122单片机的选择单片机是一种面向大规模的集成电路芯片，是微型计算机中的一个重要的分支。此系统是由CPU、随即存取数据存储器、只读程序存储器、输入输出电路

12、（I/O口），还有可能包括定时/计数器、串行通信口、显示驱动电路（LCD和LED驱动电路）、脉宽调制电路、模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一个单块芯片上，构成了一个最小但完善的计算机任务。单片机要使用特定的组译和编译软件编译程序，在用KEILUVISION2把程序下载到单片机内。而本设计选用的是STC89C5223串行口的选择该串行口我选用了标准RS232C接口，它是电平与TTL电平转换驱动电路。常用的芯片是MAX232，MAX232的优点是（1）一片芯片可以完成发送转换和接收转换的双重功能。（2）单一电源5V供电（3）它的电路设计与连接比较简单而且功能齐全。24显示部分LED数码显示

13、管是一种由LED发光二极管组合显示字符的显示器件。它使用了8个LED显示管，其中7个用于显示字符，1个用来显示小数点，故通常称之为八段发光二极管数码显示器。对LED数码显示器的控制可以采用按时间向它提供具有一定驱动能力的位选和段选信号。LED数码显示有动态扫描显示法和静态显示。在单片机中，为了节省硬件资源，多采用动态扫描显示法。25按键键盘是一种常见的输入设备，用户可以向计算机输入数据或命令。根据案件的识别方法分类，有编码键盘和非编码键盘两种。通过硬件识别的键盘称编码键盘；通过软件识别的键盘成为非编码键盘。非编码键盘有两种接口方法一种是独立按键接口；另一种是矩阵式按键接口。四、研究方案1、本系

14、统在WINDOWS7环境下工作，前台使用C51单片机完成；后台使用KEILUVISION3、PROTEL99SE软件来完成，主要运用C语言及汇编语言进行编程。2、本文介绍了基于单片机的数据采集的硬件设计和软件设计，数据采集系统是模拟域与数字域之间必不可少的纽带，它的存在具有着非常重要的作用。本文介绍的重点是数据采集系统，而该系统硬件部分的重心在于单片机。数据采集与通信控制采用了模块化的设计，数据采集与通信控制采用了单片机AT89S52来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括A/D模数转换模块，显示模块，和串行接口部分。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ADC08

15、09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。五、进度计划1第1周第10周毕业实习、系统调研、熟悉开发环境及工具；2第10周第20周需求分析、总体设计，焊制基于C51单片机采集系统的板子；3第20周第30周详细设计、编码、调试；4第31周第32周撰写毕业论文及答辩。六、预期阶段成果及最终成果分析阶段单片机数据采集系统的需求分析。根据基于C51单片机采集系统要完成的数据采集工作，明确本系统要做什么，撰写需求说明书。设计阶段分为概要设计和详细设计，解决系统

16、怎样做的问题。包括功能设计和电路布线设计；设计本系统的各个功能模块按键、LED显示、A/D模数转换等功能，并设计各模块间的接口，完成数据传输及采集工作。实现阶段采用C语言及汇编语言编码，采用KEILUVISION3软件完成，并用PROTEL99SE软件进行电路图的绘制，用数据线串行来实现更为完整的系统功能。测试阶段基于C51单片机采集系统进行上位机与下位机的数据采集，测试本系统是否能达到预期的设想，是否能完成数据采集工作，针对发现的问题或新的要求及时完善本系统。完成阶段撰写基于C51单片机采集系统的设计报告及毕业论文。七、参考文献1金沙滩工作室C51板子贴吧2唐颖，程菊花，任条娟单片机原理与应

17、用及C51程序设计北京大学出版社，200863马忠梅，张凯单片机的C语言应用程序设计M北京航空航天大学出版社，2006114刘文涛MCS51单片机培训教程M北京电子工业出版社，200555常铁原，王欣，陈文军多路数据采集系统的设计电子技术应用，2008，NO11指导教师签字时间2011年10月9日摘要本文介绍了基于单片机的数据采集的硬件设计和软件设计，数据采集系统是模拟域与数字域之间必不可少的纽带，它的存在具有着非常重要的作用。本文介绍的重点是数据采集系统，而该系统硬件部分的重心在于单片机。数据采集与通信控制采用了模块化的设计，数据采集与通信控制采用了单片机STC89C52来实现，硬件部分是以

18、单片机为核心，还包括A/D模数转换模块，显示模块，USB接口和串行接口部分。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PCF8591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USBUART转换电路PL2303或串口RS232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KEILUVISION3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。关键词单片机数据采集STC89C52PCF8591ABSTRACTTHISARTICLEDESCRIBESTH

19、EHARDWAREDESIGNANDSOFTWAREDESIGNOFTHEDATAONWHICHBASEDONSIGNALCHIPMICROCOMPUTERTHEDATACOLLECTIONSYSTEMISTHELINKBETWEENTHEDIGITALDOMAINANDANALOGDOMAINITHASANVERYIMPORTANTFUNCTIONTHEINTRODUCTIVEPOINTOFTHISTEXTISADATATOCOLLECTTHESYSTEMTHEHARDWAREOFTHESYSTEMFOCUSESONSIGNALCHIPMICROCOMPUTERDATACOLLECTIONA

20、NDCOMMUNICATIONCONTROLUSEMODULARDESIGNTHEDATACOLLECTEDTOCONTROLWITHCORRESPONDENCETOADOPTAMACHINESTC89C52TOCARRYOUTTHEPARTOFHARDWARESCOREISSCM,ISALSOINCLUDESA/DCONVERSIONMODULE,DISPLAYMODULE,ANDTHESERIALINTERFACESLAVEMACHINEISRESPONSIBLEFORDATAACQUISITIONANDANSWERINGTHEHOSTMACHINE8ROADSWEREMEASUREDTH

21、EELECTRICVOLTAGETOPASSTHEINGENERALUSEMOLDFEWCONVERSIONOFPCF8591,THEREALIZATIONCARRIESONTHECONVERSIONTHATIMITATESTOMEASURETHENUMERALTOMEASURETOWARDSTHEDATATHATCOLLECTTHENSENDTHEDATATOTHEHOSTMACHINETHROUGHPL2303ORRS232THEHOSTMACHINEISRESPONSIBLEFORDATAANDDISPLAY,LEDDIGITALDISPLAYISRESPONSIBLEDISPLAYTH

22、EDATATHESOFTWAREISPARTLYPROGRAMMEDWITHKEILUVISION3THESOFTWARECANREALIZETHEFUNCTIONOFMONITORINGANDCONTROLLINGTHEWHOLESYSTEMITDESIGNSMUCHPROGRAMLIKEDATAACQUISITIONTREATMENT,DATADISPLAYANDDATACOMMUNICATIONETCKEYWORDSCMDATAACQUISITIONSTC89C52PCF8591目录第一章绪论错误未定义书签。11研究背景及其目的意义错误未定义书签。12国内外研究现状213该课题研究的主要

23、内容314采用的方法315实现步骤416预期成果4第二章开发环境及开发工具21PROTEL99SE介绍22KEILUVISION3介绍23MICROSOFTVISUALSTUDIO2005介绍24其它第三章数据采集631数据采集系统732方案论证8321A/D模数转换的选择8322单片机的选择8323串行口的选择9324LED显示部分9325按键6326通信方式7第四章硬件部分1041原理图设计错误未定义书签。42PCB图设计43单片机1344LED数码显示器的应用原理错误未定义书签。45模数转换器PCF859119第五章软件部分错误未定义书签。51主机程序设计2152PC机显示界面程序设计2

24、553调试结果32第六章总结27致谢错误未定义书签。参考文献27附录A外文资料翻译28英文原文中文译文附录B代码45单片机数据采集系统代码PC机接收显示界面代码附录C单片机元件清单石家庄铁道大学毕业设计第一章绪论11研究背景及其目的意义近年来，数据采集及其应用受到了人们越来越广泛的关注，数据采集系统也有了迅速的发展，它可以广泛的应用于各种领域。数据采集系统起始于20世纪50年代，1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统，目标是测试中不依靠相关的测试文件，由非成熟人员进行操作，并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性，可以满足众多传统方法不

25、能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。大概在60年代后期，国内外就有成套的数据采集设备和系统多属于专用的系统。20世纪70年代后期，随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机溶为一体的数据采集系统。由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因而获得了惊人的发展。从70年代起，数据采集系统发展过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，一类是工业现场数据采集系统。1120世纪80年代随着计算机的普及应用，数据采集系统得到了很大的发展，开始出现了通用的数据采集与自动测试系统。该阶段的数据采集系统主要有两类，一类以仪表仪器和采集器、通用接口总线和计算

26、机组成。这类系统主要应用于实验室，在工业生产现场也有一定的应用。第二类以数据采集卡、标准总线和计算机构成，这一类在工业现场应用较多。20世纪80年代后期，数据采集发生了很大的变化，工业计算机、单片机和大规模集成电路的组合，用软件管理，是系统的成本减低，体积变小，功能成倍增加，数据处理能力大大加强。20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集系统已成功的运用到军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域。由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠的单片机数据采集系统（DAS）。数据采集技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到了广泛的应用。该阶段的数据采集系统采用模块式结构，根据

27、不同的应用要求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就可扩展或修改系统，迅速组成一个新的系统。尽管现在以微机为核心的可编程数据采集与处理采集技术的发展方向得到了迅速的发展，而且组成一个数据采集系统只需要一块数据采集卡，把它插在微机的扩展槽内并辅以应用软件，就能实现数据采集功能，但这并不会对基于单片机为核心的数据采集系统产生影响。相较于数据采集板卡成本和功能的限制，单片机具多功能、高效率、高性能、低电压、低功耗、低价格等优点，而双单片机又具有精度较高、转换速度快、石家庄铁道大学毕业设计能够对多点同时进行采集，因此能够开发出能满足实际应用要求的、电路结构简单的、可靠性高的数据采集系统。这就使

28、得以单片机为核心的数据采集系统在许多领域得到了广泛的应用。12国内外研究现状数据采集系统是通过采集传感器输出的模拟信号并转换成数字信号，并进行分析、处理、传输、显示、存储和显示。它起始于20世纪中期，在过去的几十年里，随着信息领域各种技术的发展，在数据采集方面的技术也取得了长足的进步，采集数据的信息化是目前社会的发展主流方向。各种领域都用到了数据采集，在石油勘探、科学实验、飞机飞行、地震数据采集领域已经得到应用。我国的数字地震观测系统主要采用TDE124C型TDE224C型地震数据采集系统。近年来，又成功研制了动态范围更大、线性度更高、兼容性更强、低功耗可靠性的TDE324C型地震数据采集系统

29、。该数据采集对拾震计输出的电信号模拟放大后送至A/D数字化，A/D采用同时采样，采样数据经DSP数字滤波处理后，变成数字地震信号。该数据采集系统具备24位A/D转化位数，采样率有50HZ、100HZ、200HZ。11由美国PASCO公司生产的“科学工作室”是将数据采集应用于物理实验的崭新系统，它由3部分组成（1）传感器利用先进的传感技术可实时采集技术可实时采集物理实验中各物理量的数据；（2）计算机接口将来自传感器的数据信号输入计算机，采样速率最高为25万次/S；（3）软件中文及英文的应用软件。11受需求牵引，新一代机载数据采集系统为满足飞行实验应用也在快速地发展。如爱尔兰ACRA公司2000年

30、研发推出的新一代KAM500机载数据采集系统到了2006年。本系统采用16位（A/D）模拟数字变换，总采样率达500K/S,同步时间为/250NS，可以利用方式组成高达1000通道的大容量的分布式采集系统。13该课题研究的主要内容内容数据采集技术是信息科学的重要分支之一,它研究信息数据的采集、存储、处理以及控制等问题。它是对传感器信号的测量与处理,以微型计算机等高技术为基础而形成的一门综合应用技术。数据采集也是从一个或多个信号获取对象信息的过程。随着微型计算机技术的飞速发展和普及,数据采集监测已成为日益重要的检测技术,广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。数据采集是工业控制等系

31、统中的重要环节,通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现,作为测控系统不可缺少的部分,数据采集的性能特点直接影响到整个系统。石家庄铁道大学毕业设计尽管现在以微机为核心的可编程数据采集与处理技术作为数据采集技术的发展方向得到了迅速的发展,并且适于通用微机如IBMPC系列使用的板卡级数据采集产品也已大量出现,组成一个数据采集系统简单到只需要一块数据采集卡,把它插在微机的扩展槽内,并辅以应用软件,就能实现数据采集功能,但这并不会对基于单片机为核心的数据采集系统产生影响,因为单片机功能强大、抗干扰能力强、可靠性高、灵活性好、开发容易等优点,使得基于单片机为核心的数据采集系统在许多领域得到了广泛的应用

32、传统的基于单片机的数据采集系统由于没有上位机的支持,不管采用什么样的数据存储器,它的存储容量都是有限的,所以不得不对存储的历史数据进行覆盖刷新,这样不利于用户对数据进行整体分析,因而也不能对生产过程的状况进行准确的把握。本系统采用下位机负责模拟数据的采集,从单片机负责采集八路数据，并应答主机发送的命令，上位机即主机是负责处理接受过来的数字量的处理及显示，主机和从机之间用PL2303或RS232进行通信。这样用户可以在上位机上编写各种程序对文件中的数据进行有效查询和分析,有利于工业过程的长期正常运行和检查。该系统采用的是STC89C52单片机，此芯片功能比较强大，能够满足设计要求。14采用的方法

33、实际PCF8591是8路8位AD，最大数位255，它外部有一个基准电压，调节所测电压范围，我们所测外部模拟电压范围为05V，0V对应为0,5V就对应255，外部所测电压经模数转换AD变化为数字量0255，数码管也就显示此值十进制转化值（AD/255）5）。然后通过PL2303或RS232转换送到PC机上显示，显示界面为我们送的串口调试界面。15实现步骤用PROTEL99SE作图软件画出电路的PCB图和SCH图。用KEILUVISION3软件编写，通过串口调试助手将编写程序下载的主芯片中。用LED显示所测电压值的数字量。用USB接口与电脑相连，实现PC机与下位机相连。从而实现PC机与单片机的同步

34、显示。16预期成果分析阶段单片机数据采集系统的需求分析。根据基于C51单片机采集系统要完成的数据采集工作，明确本系统要做什么，撰写需求说明书。石家庄铁道大学毕业设计设计阶段分为概要设计和详细设计，解决系统怎样做的问题。包括功能设计和电路布线设计；设计本系统的各个功能模块按键、LED显示、A/D模数转换等功能，并设计各模块间的接口，完成数据传输及采集工作。实现阶段采用C语言及汇编语言编码，采用KEILUVISION3软件完成，并用PROTEL99SE软件进行电路图的绘制，用数据线串行来实现更为完整的系统功能。测试阶段基于C51单片机采集系统进行上位机与下位机的数据采集，测试本系统是否能达到预期的

35、设想，是否能完成数据采集工作，针对发现的问题或新的要求及时完善本系统。完成阶段撰写基于C51单片机采集系统的设计报告及毕业论文。第二章开发环境及开发工具在本设计中用到了PROTEL99SE对单片机板子原理图元件库元件图、单片机板子原理图、单片机板子PCB图元件库元件图、单片机板子PCB图进行了画图；用到了KEILUVISION3编写了电压数据采集系统的代码，进行了编译并产生了一个HEX文件；用到了MICROSOFTVISUALSTUDIO2005软件编写了一个PC机电压数值显示界面；同时还用到了STCISPV480NOTSETUP单片机驱动软件将程序下载到主芯片STC89C52中和串口调试助手

36、V22选好COM口后就会显示电压数据的十六进制显示。21PROTEL99SE介绍PROTEL99SE是应用于WINDOWS9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源地层和16个机加工层。按照系统功能来划分，PROTEL99SE主要包含以下俩大部分和6个功能模块。1、电路工程设计部分1电路原理设计部分（ADVANCEDSCHEMATIC99）电路原理图设计部分包括电路图编辑器（简称SCH

37、编辑器）、电路图零件库编辑器（简称SCHLIB编辑器）和各种文本编辑器。本系统的主要功能是绘制、修改和编辑电路原理图；更新和修改电路图零件库；查看和编辑有关电路图和零件库的各种报表。石家庄铁道大学毕业设计（2）印刷电路板设计系统（ADVANCEDPCB99）印刷电路板设计系统包括印刷电路板编辑器（简称PCB编辑器）、零件封装编辑器（简称PCBLIB编辑器）和电路板组件管理器。本系统的主要功能是绘制、修改和编辑电路板；更新和修改零件封装；管理电路板组件。（3）自动布线系统（ADVANCEDROUTE99）本系统包含一个基于形状（SHAPEBASED）的无栅格自动布线器，用于印刷电路板的自动布线，

38、以实现PCB设计的自动化。2、电路仿真与PLD部分（1）电路模拟仿真系统（ADVANCEDSIM99）电路模拟仿真系统包含一个数字/模拟信号仿真器，可提供连续的数字信号和模拟信号，以便对电路原理图进行信号模拟仿真，从而验证其正确性和可行性。（2）可编程逻辑设计系统（ADVANCEDPLD99）可编程逻辑设计系统包含一个有语法功能的文本编辑器和一个波形编辑器（WAVEFORM）。本系统的主要功能是；对逻辑电路进行分析、综合；观察信号的波形。利用PLD系统可以最大限度的精简逻辑部件，使数字电路设计达到最简化。（3）高级信号完整性分析系统（ADVANCEDINTEGRITY99）信号完整性分析系统提

39、供了一个精确的信号完整性模拟器，可用来分析PCB设计、检查电路设计参数、实验超调量、阻抗和信号谐波要求等。PROTEL99SE的功能特性1、开放式集成化的设计管理体系2、超强功能的、修改与编辑功能3、强大的设计自动化功能23MICROSOFTVISUALSTUDIO2005介绍MICROSOFTVISUALSTUDIO2005是基于NET20框架的。它同时也能开发跨平台的应用程序，如开发使用微软操作系统的手机的程序等。总体来说是一个非常庞大的软件，甚至包含代码测试功能。这个版本的VISUALSTUDIO包含有众多版本，分别面向不同的开发角色。MICROSOFTVISUALSTUDIO2005开

40、发系统是一个完整的开发工具系列，旨在为MICROSOFTWINDOWS操作系统、WEB和移动设备快速构建和部署各种应用程序。石家庄铁道大学毕业设计MICROSOFTVISUALSTUDIO2005产品能为各类开发人员提供更广阔的开发空间和更先进的设计体验。其特点有1、支持VISUALBASIC、C、C和J语言。2、开发和部署基于客户端服务器结构的WINDOWS应用程序、WEB应用程序、SMARTPHONE和POCKETPC应用程序。3、几乎适用于任何类型应用程序的“拖放式”用户界面设计器。4、包含一个用于测试WEB应用程序的内置WEB服务器，无需IIS。5、支持母板页，用于跨WEB应用程序维护

41、一致的外观。6、用于简单、直观地进行调试的“编辑并继续”功能22KEILUVISION3介绍KEILSOFTWARE公司推出的UVISION3是一款可用于多种8051MCU的集成开发环境IDE，该IDE同时也是PK51及其它开发套件的一个重要组件。除增加了源代码、功能导航器、模板编辑以及改进的搜索功能外，UVISION3还提供了一个配置向导功能，加速了启动代码和配置文件的生成。此外其内置的仿真器可模拟目标MCU，包括指令集、片上外围设备及外部信号等。UVISION3提供逻辑分析器，可监控基于MCUI/O引脚和外设状态变化下的程序变量。KEIL提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能

42、强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（UVISION）将这些组合在一起。KEIL有以下几个特点7、全功能的源代码编辑器；8、器件库用来配置开发工具设置；9、项目管理器用来创建和维护用户的项目；10、集成的MAKE工具可以汇编、编译和连接用户嵌入式应用；11、所有开发工具的设置都是对话框形式的；12、真正的源代码级的对CPU和外围器件的调试器；13、高级GDIAGDI接口用来在目标硬件上进行软件调试以及和MONITOR51进行通信24其它STCISPV480NOTSETUP单片机下载驱动软件将KEIL软件编程代码通过USB石家庄铁道大学毕业设计接口下载到主芯片STC89C5

43、2中，从而实现数据采集系统的电压数据采集工作。串口调试助手V22串口调试助手V22支持常用的300115200BPS波特率，能设置校验、数据位和停止位，能以ASCII码或十六进制接收或发送任何数据或字符（包括中文），可以任意设定自动发送周期,并能将接收数据保存成文本文件，能发送任意大小的文本文件。硬件连接方面，传统台式PC机支持标准RS232接口，当下带有串口的PC很少见，所以需要USB/232转换接口，并且安装相应驱动程序。第三章数据采集31数据采集系统数据采集，又称数据获取，是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口。数据采集技术广泛引用在各个领域。70年代初，随着计算机

44、技术及大规模集成电路的发展，特别是微处理器及高速A/D转换器的出现，数据采集系统结构发生了重大变革。原来由小规模集成的数字逻辑电路及硬件程序控制器组成的采集系统被微处理器控制的采集系统所代替。由微处理器去完成程序控制，数据处理及大部分逻辑操作，使系统的灵活性和可靠性大大地提高，系统硬件成本和系统的重建费用大大地降低。在该系统中需要将模拟量转换为数据量，而A/D是将模拟量转换为数字量的器件，他需要考虑的指标有分辨率、转换时间、转换误差等等。而单片机是该系统的基本的微处理系统，它完成数据读取、处理及逻辑控制，数据传输等一系列的任务。在该系统中采用的是PCF8591系列的单片机。双机通信有两种方式R

45、S232标准接口串行通信和PL2303USBUART通信，由芯片RS232实现双机的通信。而数据的显示则采用的是LED数码管，该器件比较简单，在生活中接触也较多。数据采集系统一般由信号调理电路，多路切换电路，采样保持电路，A/D,单片机等组成。完成毕业设计所需要的系统框图如图31所示石家庄铁道大学毕业设计图31系统框图22方案论证221A/D模数转换的选择A/D转换器的种类很多，就位数来说，可以分为8位、10位、12位和16位等。位数越高其分辨率就越高，价格也就越贵。A/D转换器型号很多，而其转换时间和转换误差也各不相同。1逐渐逼近式A/D转换器它是一种速度快、精度较高、成本较低的直接式转换器

46、，其转换时间在几微秒到几百微秒之间。2双积分A/D转换器它是一种间接式的A/D转换器，优点是抗干扰能力强，精度比较高，缺点是数度很慢，适用于对转换数度要求不高的系统。3并行式A/D转换器它又被称为FLASH（快速）型，它的转换数度很高，但她采用了很多个比较器，而N位的转换就需要2N1个比较器，因此电路规模也极大，价格也很贵，只适用于视频A/D转换器等数度特别高的领域。鉴于上面三种方案，在价格、转换速度及应用程度等多种标准考量下，在本设计选用的是逐渐逼近式A/D转换器PCF8591222单片机的选择A/D转换器单片机单片机LED显示器滑动变阻器调节按键RS232或PL2303采集信号石家庄铁道大

47、学毕业设计单片机是一种面向大规模的集成电路芯片，是微型计算机中的一个重要的分支。此系统是由CPU、随即存取数据存储器、只读程序存储器、输入输出电路（I/O口），还有可能包括定时/计数器、串行通信口、USB接口、显示驱动电路（LCD和LED驱动电路）、脉宽调制电路、模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一个单块芯片上，构成了一个最小但完善的计算机任务。单片机要使用特定的组译和编译软件编译程序，再用KEILUVISION3把程序下载到单片机内。而本设计选用的是STC89C52223串行口的选择串行口我选用了标准RS232C接口，它是电平与TTL电平转换驱动电路。常用的芯片是MAX232，MAX2

48、32的优点是（1）一片芯片可以完成发送转换和接收转换的双重功能。（2）单一电源5V供电（3）它的电路设计与连接比较简单而且功能齐全。我们还采用了USBUART转换电路进行通行，USB接口既可以为单片机提供电源也可以实现单片机与PC机的的连接从而实现电压值的接受与转换。224LED显示部分LED数码显示管是一种由LED发光二极管组合显示字符的显示器件。它使用了8个LED显示管，其中7个用于显示字符，1个用来显示小数点，故通常称之为八段发光二极管数码显示器。对LED数码显示器的控制可以采用按时间向它提供具有一定驱动能力的位选和段选信号。LED数码显示有动态扫描显示法和静态显示。在单片机中，为了节省

49、硬件资源，多采用动态扫描显示法。225按键单片机中的复位方式有三种手动按钮复位、上电复位、积分型上电复位。我们采用的是手动复位，把单片机内部电路设置成为一个确定的状态，所有的寄存器初始化。通过复位可以瞬间让单片机处于初始状态，转动滑动变阻器后按复位键，电压值会相应的变为正确的电压值。226通信方式计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行石家庄铁道大学毕业设计通讯二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。RS232C接口（又称EIARS232C）是目前最常用的一种串行通讯接口。常用的串行通信方式有UART异步串行通信、I2C总线串行同步通信、SPI串行总线同步通信。本实验中我们采用的是I2C通信。1）UART是单片机与PC之间的最简单的通信方式之一，也是单片机之间常用通信。2）I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。I2C总线在传送数据过程中共有三种特殊类型信号，它们分别是开始信号、结束信号和应答信号。SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号；SCL线为高电平期间，SDA线由低电平向高电平的变化表示终止信号。SCL为高电平期间，数据