基于AVR的多通道模拟量采集系统设计

基于AVR单片机的数据采集系统的设计叶军【期刊名称】《大众科技》【年(卷),期】2013(000)009【摘要】介绍了基于AVR单片机的数据采集系统的硬件和软件设计。

该系统分为数据采集传输和数据显示两部分。

数据采集以ATMEGA328P为核心，利用该单片机进行多路数据采集。

通过CH340T芯片的USB转串口的功能，实现AVR单片机与PC机间采集数据的传输。

数据显示模块，通过Visual studio开发环境下的C#语言，运用.Net Framework提供的SerialPort类实现上位机采集数据的收集和显示。

%The paper introduces the hardware design and the software design of a data acquisition system based on AVR Microcontroller. The whole system can be divided into data acquisition module and data display module. In data acquisition module, ATMEGA328P is used to collect data in multi-channels. In order to send the converted data to PC port, the communication between AVR microcontroller and pc is achieved by utilizing the serial port function of CH340T chip. In the data display module, data is collected by and displayed in Visual studio environment.【总页数】3页(P15-16,3)【作者】叶军【作者单位】天津工业大学电子与信息工程学院，天津300387【正文语种】中文【中图分类】TP33【相关文献】1.基于AVR单片机的数据采集系统设计 [J], 李向江;樊京2.基于AVR单片机和MCP3302的数据采集系统 [J], 陈江烨;乔悦峰;高岩;张裔;高振涛3.基于AVR单片机大容量数据采集系统的设计 [J], 索亮;梁芳4.基干AVR单片机的海流计数据采集系统设计 [J], 陈长安;吴建岚;王升5.基于AVR单片机的智能数据采集系统 [J], 邵岩; 孙晓东; 薛建清因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1 绪论课题来源及研究的目的和意义近年来，数据采集与处理的新技术、新方法，直接或间接地引发其革新和变化，实时监控(远程监控)与仿真技术(包括传感器、数据采集、微机芯片数据、可编程控制器PLC、现场总线处理、流程控制、曲线与动画显示、自动故障诊断与报表输出等)把数据采集与处理技术提高到一个崭新的水平。

“数据采集”是指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。

相应的系统称为数据采集系统。

从严格意义上说，数据采集系统应该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。

总之，不论在哪个应用领域中，数据的采集与处理越及时，工作效率就越高，取得的经济效益就越大。

数据采集系统的任务，具体地说，就是传感器从被测对象获取有用信息，并将其输出信号转换为计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的处理，得出所需的数据。

同时，将计算得到的数据进行显示、储存或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来进行某些物理量的控制。

数据采集系统性能的好坏，主要取决于它的精度和速度。

在保证精度的条件下，应有尽可能高的采样速度，以满足实时采集、实时处理和实时控制的要求[1]。

现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)的出现是超大规模集成电路(VLSI)技术和计算机辅助设计(CAD)技术发展的结果，是当代电子设计领域中最具活力和发展前途的一项技术，它的硬件描述语言的可修改性、高集成性、高速低功耗、开发周期短、硬件与软件并行性决定了它的崛起是必然的趋势。

现场可编程门阵列FPGA器件是Xilinx公司1985年首家推出的，它是一种新型的高密度PLD，采用CMOS-SRAM工艺制作，其内部由许多独立的可编程逻辑模块(CLB)组成，逻辑块之间可以灵活的相互连接。

基于AVR单片机和MCP3302的数据采集系统陈江烨;乔悦峰;高岩;张裔;高振涛【摘要】介绍一种由AVR片机和A/D转换器MCP3302组成的数据采集系统,介绍了系统的硬件、软件设计.该系统可以进行多路数据采集.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2012(000)010【总页数】2页(P40-41)【关键词】AVR;单片机;多通道;串行;A/D转换器【作者】陈江烨;乔悦峰;高岩;张裔;高振涛【作者单位】常州大学信息科学与工程学院;华北石化公司机动设备处;中国石油北京油气调控中心;华北油田公司采油四厂;华北油田公司采油工艺研究院【正文语种】中文1.引言数据采集系统在国民经济各领域的应用日益广泛。

AVR系列单片机一直以功能强、可靠性高、速度快和功耗低等特点而得到广泛应用；MCP3302是一种多通道输入、低功耗、带有SPI串行接口的A/D转换器。

用AVR单片机和MCP3302组成的数据采集系统成功用于生产实际，完成对两路参数的数据采集，取得了较好的效果。

2.总体设计该数据采集系统是为监测压力和温度两个参数而设计的，总体设计框图见图1。

3.硬件设计3.1 单片机选型单片机是该数据采集系统的核心，选用了AVR单片机ATmega 16，ATmega 16是Atmel公司生产的8位嵌入式单片机，它是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。

特点为：16K字节的系统内可编程Flash，512字节EEPROM，1K字节SRAM，32个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，用于边界扫描的JTAG接口，支持片内调试与编程，3个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C)，片内/外中断，1个可编程串行USART，1个SPI串行端口等，硬件资源非常丰富。

3.2 模数转换器MCP3302MCP3302是一种13位差分输入、低功耗、带有SPI串行接口的A/D转换器。

有以下特点：单电源工作，工作电压范围宽，可在2.7～5.5V电压间工作；功耗低，激活工作电流仅为450μA，而维持电流小于1μA；工作方式灵活，单端输入工作方式和差分输入工作方式可通过命令设置，其中差分输入工作方式能有效抑制输入端共模干扰的影响；与微处理器可以采用SPI接口总线通讯，为微处理器节约口线，同时，也使数据采集更加方便；几乎无外围器件，从而减少了由于外围器件而引入的干扰和误差，提高了可靠性；（1）MCP3302引脚功能CH0-CH3：模拟信号输入端NC：保留未用端子DGND：数字地CS/SHDN：片选/关闭输入DIN：串行数据输入端DOUT：串行数据输出端CLK：串行时钟AGND：模拟地VREF：参考电压输入VDD：电源电压（2）MCP3302的简要操作过程微处理器对MCP3302的操作控制按照MCP3302工作时序进行，MCP3302的工作时序见图3。

基于BASCOM-AVR的多路数据采集系统
吴龙庭;曹顺安;李斯凯;卢万里
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2006(19)1
【摘要】介绍了一种使用BASCOM-AVR软件仿真平台开发的总线型数据采集系统.包括上位机PC一台和下位机AT89c52若干.上位机通过用LabVIEW设计的软件模板控制下位机进行数据采集和测量.下位机可以单独测量也可以与上位机组成网络进行远程测量.上位机与下位机之间既可通过RS485口通讯,也可以通过USB 接口通讯.
【总页数】2页(P56-57)
【作者】吴龙庭;曹顺安;李斯凯;卢万里
【作者单位】武汉大学动力与机械学院,湖北,武汉,430072;武汉大学动力与机械学院,湖北,武汉,430072;湖北凯迪电力有限公司,湖北,武汉,430000;武汉大学动力与机械学院,湖北,武汉,430072
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于FPGA的多路高速数据采集系统的设计 [J], 吴居娟
2.基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计构想 [J], 霍海波
3.基于LabVIEW多路数据采集系统的设计与实现 [J], 于亚萍; 董桂梅; 杨仁杰; 李
留安; 靳皓
4.基于FPGA+ARM的多路光栅数据采集系统设计 [J], 张立;李少康;李高益
5.基于STM32的多路传感器数据采集系统设计 [J], 过怡;张振;张棋
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

A VR采集数据软硬件设计一、概述该部分将前部分得到的模拟信号进行AD转换，用数码管进行显示。

采用Atmel公司的ATMEGA128 单片机做控制器，利用其自带的10 位精度的模数转换器，免去外部ADC 芯片，在提高采样精度的同时降低硬件成本，设计采用过采样技术，将mega128单片机自带的10 位AD转换器的精度提高到12 位。

依据过采样原理的限制条件，为了保证过采样原理应用的可靠性，设计引入了噪声激励信号。

为了避免噪声激励可能出现的偏差，使用了mega128 自身的计数器来生成噪声，来满足实验要求。

二、系统要求ADC 转换时可能引入很多种噪声，例如热噪声、杂色噪声、电源电压变化、参考电压变化、由采样时钟抖动引起的相位噪声以及由量化误差引起的量化噪声。

有很多技术可用于减小噪声，例如精心设计电路板和在参考电压信号线上加旁路电容等，但是ADC 总是存在量化噪声的，所以一个给定位数的数据转换器的最大SNR 由量化噪声定义。

在一定条件下过采样和求均值会减小噪声和改善SNR，这将有效地提高测量分辨率。

过采样指对某个待测参数，进行多次采样，得到一组样本，然后对这些样本累计求和并对这些样本进行均值滤波、减小噪声而得到一个采样结果。

要准确采集到微弱信号可以提高ADC的分辨率，而高分辨率的ADC价格较为昂贵，并且它是用速度换取的高精度，导致采样率不高，特别是用于多通道采样时，由于建立时间长，采样率还会显著降低。

利用AVR单片机内部集成的ADC转换器可大大减少硬件开支。

Atmel 的AVR 单片机提供了10 位精度的模数转换器。

在大多数情况10 位精度已经足够了，但是某些情况下需要更高的精度。

我们可以使用特殊的信号处理技术来提高测量的精度。

使用这种方法可以得到较高的精度，不需要使用外部的ADC。

可以有效地利用片上资源，降低硬件成本。

三、过采样技术原理过采样技术是以远高于奈奎斯特采样频率的频率对模拟信号采样。

，由信号采样量化理论可知，若输入信号的最小幅度大于量化阶梯Δ,并且输入信号的幅度随机分布,则量化噪声的总功率为一个常数，与采样频率fs 无关,且在0~fs 的频带范围内均匀分布。

基于单片机的模拟量数据采集系统设计摘要随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统也得到了广泛的应用。

微机在通用自动化、信息处理、信息系统等方面得到广泛的应用。

在冶金、化工、医疗等应用场合，需要对很多信号进行采集，预处理，暂存和对上位机的传输。

再由上位机对数据进行分析处理。

本文设计的模拟量采集系统采用上位机、下位机通信方式运行。

由上位机实现对下位机的控制和数据采集的显示，下位机实现模拟量的采集过程。

下位机硬件设计采用AT89C52单片机为控制核心，采用ADC0808将模拟量进行转化为数字量进行采集,完成了模拟量采集系统的硬件设计。

采用RS-232进行串口通信。

结果证明，该设计方法可行，实现了离散量采集系统的自动化，克服了传统数据采集的弊端，应用具有良好的前景和使用价值。

关键词：模拟量采集系统；单片机；通信AbstractAlong with the rapid development of computer technology and popularization, data acquisition system is also widely application. Microcomputer is widely applied in general automation, information processing and information system etc . Signal acquisition, pretreatment, temporary and PC transmission is needed by metallurgy, chemical, medical care and other applications。

The design is a discrete variables acquisition system with upper and lower operating mode. The PC machine controls the lower machine and display the date, and the lower machine realizes data collection. Hardware design of digital machines AT89C52 single-chip design Used for RS-232 serial communication, you can relay through the computer to control the realization of the bright lights out billiards control and manual control switch can monitor. The results proved that the design method is feasible to achieve a billiards automated agency management system to overcome the drawbacks of traditional management methods, the application system; communication目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (3)1.2 课题相关技术 (4)1.3 课题任务及要求 (9)1.4 课题内容及安排 (10)2 系统方案设计 (12)2.1 方案设计原则 (12)2.2 方案设计 (13)3 系统硬件设计与设备选型 (15)3.1 单片机模块 (15)3. 1.1 AT89C52介绍 (16)3.1.2 单片机最小系统 (27)3.2 AD转换模块 (30)3.2.1 AD转换 (30)3.2.2 ADC0808介绍 (30)3.3 输入模块 (35)3.4 串口模块 (36)3.5 电源模块 (41)3.6 设备选型 (43)4 系统软件设计与实现 (44)4.1 软件编程介绍 (45)4.2 系统软件方案设计 (48)4.2.1上位机设计部分 (48)4.2.2 下位机设计部分 (50)5 系统集成与调试 (51)5.1 Keil软件开发平台介绍 (51)5.2 调试分析 (52)5.3 调试步骤 (53)5.4 故障调试及解决方式 (54)5.5 联调结果 (55)结论 (56)社会经济效益分析 (57)参考文献 (59)致谢 (62)附录Ⅰ原理图 (64)附录Ⅱ元器件清单 (65)附录Ⅲ程序清单 (66)1 绪论目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。

实现多路模拟量采集的方法在电气测控系统中，常常需要采集各种模拟量信号、数字量信号，并对它们进行相应的处理。

一般情况下，测控系统中用普通M C U ( 如5 1 、32等单片机或控制型 D S P ) 是可以完成系统任务的。

当要采集的信号量特别多时(特别是各种信号量、状态量 ) , 仅仅靠用普通 MCU资源就往往难以完成任务。

此时，只能采取多MCU 联机处理模式,或者靠其它芯片扩展系统资源来完成系统的监测任务。

这样做不仅增加了大量的外部电路和系统成本，且大大增加了系统的复杂性，因而系统的可靠性就会受一定的影响,这显然不是设计者所愿意看到的。

如果一个系统需要大量的模拟量数据采集，由一个主控制带上自己系统所需的模拟量采集板卡也是一个不错的选择。

模拟量采集板卡往往具有多路高精度AD输入，通过非常可靠的ModBus协议，能够扩展出数千路模拟量。

我使用的是成都亿佰特的一款AD采集板卡，效果还不错，它的modbus寄存器定义如下：地址字节变量名称类型说明40001 2 保留只读40002 2 保留只读40003 2 保留只读40004 2 保留只读40005 2 保留只读40006 2 保留 只读 40007 2 保留 只读 40008 2 保留 只读 40009 2 保留 只读 40010 2 保留 只读 40011 2 保留 只读 40012 2 保留 只读 40013 2 AI1输入量 只读 单位0.001mA40014 2 AI2输入量 只读 40015 2 AI3输入量 只读 40016 2 AI4输入量 只读 40019 2 保留 读/写 40020 2 保留 读/写 40021 2 保留 读/写 40022 2 保留 读/写 40023 2 保留 读/写 40024 2 保留 读/写 40025 2 保留 读/写 40026 2 保留 读/写 40027 2 保留 读/写 40028 2 保留 读/写 40029保留读/写40030 2 保留读/写40031 2 通道1参考电压读/写40032 2 通道2参考电压读/写40033 2 通道3参考电压读/写40034 2 通道4参考电压读/写40035 2 ModeBus地址读/写40036 2 波特率读/写40037 2 校验位读/写40038 2 下限寄存器读/写0-65535 40039 2 上限寄存器读/写40040 2 通道1转换值只读40041 2 通道2转换值只读40042 2 通道3转换值只读40043 2 通道4转换值只读波特率代码表校验位码表0 1200 0（默认）无校验1 2400 1 偶校验2 4800 2 奇校验3（默认）96004 192005 384006 576007 115200如上图所示，这种板卡的测量精度还是很不错的，由于厂家已经做好了相关硬件与软件的设计，通过Modbus协议，便可“拿上就用”，省时省力。

本文介绍了一套基于Matlab 环境下的AVR 单片机数据采集系统，其特点是成本低，采集数据速度快，实时性好。

本采集系统使用了带有10位分辨率AD 的微型处理器，接口电路采用USB 接口，DA 输出电路采用spi 关键词：摘要：李向江樊京（南阳理工学院南阳473004）基于AVR 单片机的数据采集系统设计信息技术与网络服务本文介绍了一套基于Matlab 环境下的A VR 单片机数据采集系统。

使用A VR 系列的单片机中的ATmega16作为微控制器，提高了系统运行速度。

同时它内部带有8通道独立的10位精度A/D 接口，工作于降噪声模式，增强了抗干扰能力并降低了成本。

信号采集结果通过USB 接口直接送入matlab 的工作空间并使用matlab 的GUI 界面显示，便于信号的分析与处理。

1整体硬件方案框图基于A VR 单片机的数据采集系统工作原理结构图如下图1所示。

进行数据采集时其工作流程为：被测信号经过运放进行1:1放大后，从模拟信号输入通道输入，送到ATmega16的ADC 模块，ADC 模块内嵌在A VR 单片机内部，可以通过编程实现ADC 转换；转换结束以后把结果发送到PDIUSBD12的数据缓冲区中；当PDIUSBD12接收到上位机发出的读数据请求时，就把数据发送到PC 机端；而DAC 部分就是当接收到上机发来的DAC 转换请求命令和转换数据时，ATmega16就会启动，控制DA 芯片TLV5617，开始进行DAC 转换。

其中系统中ADC 电路含4路输入，DAC 电路含2路输出，且ADC 的前两路输入增益可通过反馈电阻值来调节。

AD DAAVR 数据来集板USB 传输操作系统(CPC 机)Matlab 显示面板图1基于AVR 数据采集系统结框图2USB 接口电路USB 接口电路主要是完成上位机和数据采集设备之间的数据传输功能。

它的最大速度能达到12Mb/s ，数据的传输决定权完全由上位机来控制。

多通道模拟量数据采集系统设计
李瑞;杨启帆;雷文龙;刘力
【期刊名称】《长江信息通信》
【年(卷),期】2022(35)3
【摘要】针对控制系统中所需采集信号种类和数量越来越多的需求,给出一套多通道模拟量采集方案。

文中首先介绍了该模拟量采集系统的整体方案,然后对各模块的详细设计进行描述,并以电阻类型的PT100温度传感器信号处理和电压类型的-10V~10V差分电压信号处理为例,详细介绍了不同类型模拟量的处理方法,最后设计实验进行测试。

经实验证明,该文设计的方案能精确地实现多通道模拟量的采集,具有很强的现实意义,可广泛应用于航空航天、地质勘探、工业控制等多个领域。

【总页数】3页(P132-134)
【作者】李瑞;杨启帆;雷文龙;刘力
【作者单位】中航工业西安航空计算技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.基于单片机的模拟量数据采集系统设计
2.铁路安全监测多通道模拟量采集系统设计
3.基于AVR的多通道模拟量采集系统设计
4.基于ATmega16的AD7705多通道模拟量采集系统设计
5.基于Aurora的多通道高速可配置数据采集系统设计
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于AVR 和AD7705的信号采集系统黎芳芳,亓夫军,杨志明(中国海洋大学 山东青岛 266100)摘 要:提出一种基于AV R 单片机和A D7705相结合的信号采集系统设计方案,介绍芯片的特点及其系统软硬件具体实现。

在系统中采用A T mega16L 为主控芯片,以16位低功耗、高性能的A D7705为模/数转换器,两者通过SP I 接口进行通讯。

其设计简单、集成度高,有效降低了系统复杂度,提高抗干扰能力,并可实现高精度信号采集。

关键词:模/数转化;A V R;单片机;接口;信号采集;高精度中图分类号:T P216+ 2 文献标识码:B 文章编号:1004-373X(2008)06-036-02Signal Acquisition S ystem Based on the AVR and AD7705L I Fangfang ,Q I Fujun,Y A NG Zhiming(Ocean Uni v ersity o f Chi na,Q i ng dao,266100,Chi na)Abstract :A method of signal acquisition sy stem design based on t he unio n of A V R and A D7705is pr oposed,the feature of the chips and its concrete r ealization of hardwar e and softw are is int roduced.It s M CU is atmeg a16l,A D7705is a 16b low po wer and hig h perfo rmance,it s to ok as t he heart of A /D conver ter dev ice,SPI inter face is applied in the communicatio n pro -g ramme betw een both sides.T his design is f lex ible,hig h -interg rated,the co mplex ity of system is r educed,and t he ability of an -t-i jamming is raised,achieve a hig h pr ecision data acquisitio n.Keywords :ana log to dig ital converter ;A V R;sing le chip;inter face;sig nal acquisitio n;high degr ee of accur acy收稿日期:2007-09-24在高度自动化的工业生产和现场测试中,数据采集是其中一个重要的环节,其采集的数据精度和稳定性对测试生产有重要的意义。

基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统高分辨率多通道数据采集系统是一种基于单片机的数据采集系统，用于采集多个通道的高分辨率数据。

该系统可以应用于许多领域，如科学研究、医学监测、工业控制等。

系统由单片机、模拟信号输入模块、数据处理模块和数据存储模块等组成。

模拟信号输入模块负责将外部信号转换为数字信号，通常使用模数转换器（ADC）来完成这个过程。

数据处理模块负责对采集的数据进行处理和分析，可以进行滤波、平均、峰值检测等操作。

数据存储模块负责将处理后的数据保存到存储器中，可以选择使用闪存、SD卡等存储媒介。

在设计过程中，需要注意的几个关键问题。

首先是信号采集的精度和分辨率，这取决于ADC的位数和参考电压。

通常情况下，位数越高，分辨率越高，精度越高。

其次是采样率，它表示每秒采样的次数。

较高的采样率可以捕捉到更多细节信息，但会增加数据量。

然后是输入电路的设计，要保证输入信号的稳定性和抗干扰能力。

最后是数据处理和存储的算法设计，要根据具体应用需求选择合适的算法。

高分辨率多通道数据采集系统的应用非常广泛。

在科学研究领域，可以用于气象观测、地震监测等；在医学领域，可以用于心电图、血压监测等；在工业控制领域，可以用于传感器信号采集、生产过程监测等。

这些应用都需要高分辨率和多通道的数据采集系统来实现对复杂信号的准确采集和分析。

基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统是一种实现对多个通道高分辨率数据采集的重要工具。

它可以应用于许多领域，帮助人们获取准确的数据，并进行进一步的分析和应用。

随着科技的不断进步，数据采集系统的性能和功能也会不断提高，为各行各业的发展提供有力的支持。