一种基于单片机的多用途数据采集系统设计

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2007车第制期
中图分类罨:懈
文献标识码:B
文章编号:1009—2552似mJll—0131一∞
一种基于单片机的多用途数据采集系统设计
何家维,柯昕,魏件慧
(中国科学院长膏光学精密机械与物理研究所,长春l撕3)
摘要:介绍了一种低成本、离稳定性、多用途的数耱承壤系统的设计方法。谊系统以5l系列 单爱据楚鞍蛾棱心,吴备转发指夺、数据备龠厦传输、掇诈提示等琦毙,迸盛性较广,耪蹦连 夸于肆赞算瓠玲蚤漫参连蟹数据采纂和每静。 关键词;数据采集;单片瓤;黼一232
【4】燕振安,蘸霆燕.数据难囊系襞翁设静每窭残[蟠,l£簌;箍曩 出版社,∞05. 责任编辑:肖演
《上接第i∞页)采薅三麓一体静鸯式对猪离豹完整信 息进行旃验。
综上所述,该系统是一套完楚的绿色猪肉追踪 蓥营系统,是养殖技术与褒代辩学技寒耱缝合豹产 物。该慈统的管理软件使用visual C#.N1朋工具进 行开发,弗以sQL sER、匿R 2000作为后台数据库管 理系统,速就有囊予篱理较{孛翡第二次并发。磊置 该系统的设计思想可供其它相关饲养领域(如养牛 等)借撩。因此,对于这些领域,该系统具有很好的
子王韭继艘社,勰.
责任编辑:幺丽芊
万方数据
一133—
指导性。
参考文献:
C1]艋昌华,菊芳.胡肆农,替猪肉产品艘量安全生产可撼灏系统
联究【瓣j。£∞睡一。|一l’】.1婶:,抽槲,删嘶《涵+端。e《
n唧.n即?州=1906&ad;131. [2][德]Jdmw F址肌zk.射频识别(RFID)技术——无线电盛应的
应菩器襁非接触lc卡的颤理与应甩[M】.陈太才.译.j£皋;电
型号为L丑t【ice公司的
FⅡi.o,cPLD和液晶等外设之间的并行数据传输均通 过地址数据复用口P0传输。为了实现与外设的读写
同步,加入了门电路。比如,51的读信号和选中m
的地址信号经或门送给FⅡD的读使能端,这样,就可 以保证读写操作符合单片机的时序。
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——田 l 逻辑 f 1................一
DAr^
w晶液
模 块

图2硬件电路原理图
2.1兀lU
对E信号的时序要求和外设编址的要求。
F刀F-0是先进先出数据缓冲器,本设计采用 彤丌203芯片作为数据缓冲。Ⅲr7203的数据容量 是2048个9位数据,它具有高速存储的能力,12m 的数据接收时间可以使数据采集系统接收高速数
洲吼戢ld pc妇斑塔耐印蒯∞-h i8斑稻f‰e0珏ecdon躺d stD阻ge。f c。f叩雌漪‘e蝴ernaI丧弘i弘粥nt.
K盯w钟嫩:data couecti吼;SCM;Rs_232
O引言
莲羞电子技零戆飞速发聂,数攒慕蓑系统越来 越多的瘦弱予擞产和辩研壤域。数攮聚集系统的任 务是准确、稳定、高效的采集、保存、俺输外部数据源 产生的数据,使计算机对这些原始数据儆相应的处 理和分析。目前,外部数据源通常最传感器经模数 转换器(刖D)健送来的数据,由于刖D的限制,这些 数据鲮格式、赞羧速率遘孝与诗箕擞接稿苓匿琵,翔 舞挺这些数掇转换成}}算辊接日可按牧熬数器是数 据采集系统所簧解奂的主要问题。戴外,一个数据 采集系统还成潆虑数据备份、接收转发计算机指令 以及人性化操作等诸多问题。
本设计选用51系列单片机89s51作为系统控制
识别读取顺序,按图2的连接方式倒T7203的地址 核心。单片机与各外设的通信通过统一编址方式实
是7矸下H。
现。各外设的地址已在上文确定,这样,当单片机需
2.2 sRAM与液晶模块
在数据采集系统中设置数据备份功能是保证数
据稳定性的重要方式。本设计选用∞c199sB^M
A design for aU—purpose data coUectjon system b躺ed on SCM
眦Jia-wei,}Ⅲ)(iII,嘲Zhon肾硒
(a曲嵫湘mb蚰n如0f 0l咐璐,胁M删b龃Hi蕾删l畸苗匹,a睡n蹦e^】嘲蛔哿0fsd|嘣,a圳嘲咖m130033,alina)
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通过积实际系统中的成功成用可以证明.本文 介绍的数搬采集系统正作稳定可靠,成本低廉,是一 释台理可褥戆设计方察。 参考文虢:
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社。t蝴.
[3]张俊刚,孙克怕.嵌^斌系统中扩展串扦口的几种方涨cJ].电 子设计腹用,2∞6(7).
说,根删据内图数2的据连的接地方址式是可以B8确00定H, 一对硎于;单液片晶机模来
块的指令口写地址为舢H,指令口读地址为
.F猢H,数据口写地址F200H,数据口读地址是
据。本系统只接收xRD4460的高8位数据,所以只
F600H。
需使用IDrr7203的高8位数据线。单片机读即10 2.3单片机
通过统一编址用MOvx语句读外设实现,唧自动
要对某一个外部芯片或设备进行数据读写操作时,可 以不影响其他设备地在读写时序内完成。当Movx 指令发出的同时,地址和数据按着单片机标准读写时
芯片进行数据备份。2048个数据需要1l位地址,此 序发出,从而区分不同外设进行操作。单片机与
外CY7C199的CE选通也参与编址。在读写sRAM
的过程中,单片机的P0口是作为数据地址口复用 的,所以需要锁存器暂存P0口地址。为了系统扩
ⅣD转揍器害嗣于线阵ccD嚣箨静模数转换。
2硬件设计 硬件电路的设计原理如图2所示。
收藕日黼:∞叮一0|一24 作者简舟:何索维(1982一),男,毕业乎畸尔蔟工程大学,主要研究
方向为数字系统谩骨。
一13|一
万方数据
FIFo
5l单片机
sRAM
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口=
P2 4
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指令数据
R弛缓砖器之内。姿诗篓矾发熬搓令我玛#飚l
对,藏晶摄示&础ng d舭a,表示拦在传送数堪,之后
第一包1024字节送入计算机,j巍时再发指令代码 #FcH,第二包1024警节数据被发送,渡晶显承Da£& Suc。—繇,表示数据发送完毕。魏果需要对光谱分 析仪的线阵ccD重新设置增益偏凝,则计算机发送
指令#FD}l,这时液晶提示操作者发送增偏数摄,按 溉穿发瘩矮益_饔绱置数据后,菠藩轻示这嚣个数据, 以便校对,同时单片机自动发出启动信号,光谱分析 仪重新开始采集光谱数据。在采集过程中,祭统工 终稳定,瀵是7设诗簧求。
的接法,P2.3在高电平时才能选中液晶,但出于编
本系统的程序包括主程序和中断服务程序,由
址方便的考虑,本设计编址方案设定低电平选中液 于采用中断的方式来处理计算机发来的指令,所以
晶,所以,给P2.3口增加了非门,这样就兼顾了液晶
主程序主要是初始化,其中包括定义液晶各个端口
~132一 万方数据
地址的伪指令、串鼹王作方式的设定、定时器设定、 中瑟设寝瑷及渡持举翡设定。
圈,中断服务程序梳翟圈
当计算机通过串口发指令时,串口中断响应,转 天中敝凝务程序。在孛颤驻务程序疼翔叛攫令类 型,并根据指令转向相应处理稔序。图3怒中断服 务程序流程图。在流程图中。#FⅡ{,#种峨,#FcH 分别是器魇指令A,数据采集开始秘备用攒令B这 三个指令的指令代秘。
两个备用指令用于适应不同的前端系统。比如 绘翦部黎统发出开娥命令或设鬣工作参数莓,这鹾 个备蔗糖夸在确定与翦部系统的通信豫议矮也可以 参与编址。2048字节对于串口传送来说数据量较 大,为了降低误码零,这里采用丁分两包每次发送 1024字节懿方法采发送数据。如果对传输速度霞 先要求,也可以一次发送完毕。
isp【s11024。
设计采用精电蓬远公司的Scl62sYD—03AIⅥe 液晶模块作为显示单元。需要说明的是,连接液晶 模块选通端E采用了与手册不同的接法。按手册
串行通信采用Rs一232标准,使用MAⅪ玛232 芯片实现,速率960Dbit,s。采用串口工作方式l,定 时器1,定时方式2。
3程序设计
l总体设诗方案
瓣l是该热囊栗集系统瓣蓉终方寨框蓬。
辨郏数据首先受辕l总人蒋数方据幕挺 缓嚣 冲器(脚),敷遗疲
商瀵输入数据的传输速率,单片机从邪m中读取这 些数据,送给sRAM进行备份,并将数据传送给计算 机。计算机发给前端系统的指令则是通过串口由单 片机接收并转发给前端系统。在数据采集传输过程
中文,设波定赫耱漫郄示鼗模器块塞给出彭操D转作换撼承器靼Ⅺ檀黼美发值鑫显,示这。本个
数据采集系统电路有多种实现方案,关键是根 据系统的嚣瑟逡撵佳馥毙高的设计方案。零文套绍 懿鼗据采集聚绫,滋§l岱一5l单冀撬为控裁菝心, 通过Rs一拐2举行接口与计算机通倍,实现了数据 的缓冲、备份和传输功能,并且可接收计算机指令并 转发,同时提供了人性化的液晶显乐功能。与其它 设计方案相比,该电路成本较低且预髓了适当的扩 展空闻,具有缀强的适应性。
4结束语
本数精采集系统调试完成瑶,甩既系统成功对 某型号的线阵ccD光谱分析仪实现了数据采集功 能,该光谱分析仪使用A,D转换嚣Ⅺm4460柞为转
换器季孛,一次光谱趋箍数据董燕勰鹅字节,数据速 率为1MbjI,s。具体工作过程如下:首先计算机通过 串行口给单片机发送指令代码#FEH(表示启动), 擎痔撬毅舞该撂令詹,翻薅备臻籀令矗绘懿部系统 发送启动信号,然后液晶显示s憾rI,表示目前处于开 始状态,光谱分析仪开始采集光谱数据,并写入