毕业设计论文基于单片机的多通道数据监测系统

基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统摘要随着科技的发展和应用范围的扩大，对于多通道高分辨率的数据采集系统的需求也越来越大。

本论文设计了一种基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统，可以同时采集多个通道的数据，并且具有高分辨率和高精度的特点。

本系统的硬件主要由单片机、ADC芯片、数据存储器组成，软件则由嵌入式C语言编写。

实验结果表明，本系统具有很高的采样精度和稳定性，并且能够满足高分辨率多通道数据采集的需求。

AbstractKeywords: single-chip microcontroller; high resolution; multi-channel; data acquisition system一、引言数据采集是各行各业领域中不可缺少的一部分，尤其在科研、医疗、环保等行业中更显得至关重要。

随着科技的发展和应用范围的扩大，对于高分辨率多通道的数据采集系统的需求也越来越大。

一般的数据采集系统，采样精度和数据处理速度都较低，无法满足需要高分辨率、高精度、多通道同时采集的应用需求。

二、系统设计本系统主要由硬件和软件两部分组成。

硬件包括单片机、ADC芯片和数据存储器，软件则由嵌入式C语言编写。

（一）硬件设计1. 单片机本系统采用STM32F103系列单片机，具有较高的性能和稳定性。

STM32F103系列单片机集成了256KB Flash存储器、 64KB SRAM存储空间、12位ADC、DAC、SPI、I2C等多个外设，且引脚数目较多，可以满足多通道数据采集的需求。

2. ADC芯片本系统采用ADS1256，一款高精度的24位ADC芯片，可以实现最高30kSPS的采样率。

ADS1256具有较低的噪声和失调，是进行高精度和高分辨率数据采集的理想选择。

3. 数据存储器本系统采用Micro SD卡作为数据存储器，通过SPI接口与单片机连接。

Micro SD卡存储容量大，速度快，易于连接和操作，适用于数据采集系统。

1 引言在现实世界中要通过计算机对现实世界中的信息进行处理和显示，首先必须将计算机和现实世界联系起来，这需要将真实世界中的各种信号(称为模拟信号)转化为计算机可以识别、存储的信号(称为数字信号)，这一过程即是数据采集。

数据采集技术是以前端的模拟信号处理、模拟信号数字化、数字信号处理和计算机控制技术等高科技为基础而形成的综合技术。

它在许多领域得到了广泛的应用[1]。

数字技术促进了上述这些领域的发展，而反过来又对数据采集系统提出了愈来愈高的要求。

随着计算机技术的发展和计算机技术在信号处理中的广泛应用，现代的测量系统在数字信号处理方面的能力也大大加强了，形成了所谓的数字化测量技术．数字化测量就是借助于各种类型的传感器检测外部世界的各种信号，并转换成电信号，然后进行信号调理和A/D转换，使之转换成为能够在数字系统中进—步处理的数字信号。

具体来说，就是将电压、电流、温度、压力等物理信号转化为数字量并传递到计算机中。

本文在研究单片机技术、单片机数据采集及单片机通信技术的基础上，设计并实现了基于单片机的多通道数据采集系统，该系统具有构造简单、性能稳定、造价低廉、便于维护等特点，可广泛应用于工业控制、仪器、仪表、机电一体化、智能家居等诸多领域[2]。

1.1 课题研究的背景及意义数据采集系统的任务，就是采集传感器输出的模拟信号转换成计算机能识别的信号，并送入计算机，然后将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监测，其中一些数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。

数据采集系统的市场需求量大，特别是随着技术的发展，可用数据器为核心构成一个小系统,而目前国内生产的主要是数据采集卡，存在无显示功能、无记忆存储功能等问题，其应用有很大的局限性，所以开发高性能的，具有存储功能的数据采集产品具有很大的市场前景[3] 。

随着电子技术的迅速发展，，一些高性能的电子芯片不断推出，为我们进行电子系统设计提供的更多的选择和更多的方便，单片机具有体积小、低功耗、使用方便、处理精度高、性价比高等优点，这些都使得越来越广泛的选用单片机作为数据采集系统的核心处理器。

基于单片机的多路数据采集系统设计毕业论文————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：基于单片机的多路数据采集系统设计The Design Of Multi—channel Data Acquisition SystemBased On SCM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.关键词:数据采集 89C52单片机 ADC0809 MAX232AbstractThis article describes the hardware design and software design of the data on which based on signal—chip microcomputer 。

The data collection system is the link between the digital domain and analog domain. It has an very important function。

基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统摘要：随着科学技术的不断发展，数据采集系统在各个领域都扮演着重要的角色。

为了满足对高分辨率、多通道数据采集的需求，本文设计了一种基于单片机的数据采集系统。

通过对系统硬件和软件进行详细的介绍和分析，展现了该系统在多通道数据采集方面的优势和应用前景。

二、系统硬件设计1. 单片机选择在本系统中，我们选择了一款性能较为优秀的ARM Cortex-M系列单片机作为系统的核心控制器。

该单片机具有较高的运算速度和存储容量，适合于处理高分辨率的数据。

其丰富的外设接口也能够满足多通道数据采集的需求。

2. 传感器接口为了实现多通道数据采集，系统设计了多个传感器接口，包括模拟信号输入接口和数字信号输入接口。

模拟信号输入接口采用了高精度的ADC芯片，能够实现对模拟信号的高分辨率采集。

数字信号输入接口采用了高速的IO口，能够实现对数字信号的高速采集。

通过这些接口，系统能够满足不同类型信号的采集需求。

3. 存储器为了实现对大量数据的存储，系统设计了较大容量的存储器，包括外部Flash存储器和SD卡存储器。

外部Flash存储器能够满足系统的运行需求，而SD卡存储器能够满足系统的数据存储需求。

这样一来，系统能够实现对大量数据的高速采集和储存。

4. 数据通信接口为了实现对采集数据的实时传输，系统设计了多种数据通信接口，包括USB接口、以太网接口和无线通信接口。

通过这些接口，系统能够实现与外部设备的高速数据通信，满足实时数据监测和分析的需求。

三、系统软件设计1. 系统初始化在系统初始化阶段，需要对单片机各个外设进行初始化配置，包括ADC芯片、存储器、数据通信接口等。

通过软件初始化，能够保证系统各个功能模块的正常运行，为后续的数据采集和处理提供基础。

2. 数据采集在数据采集阶段，系统通过ADC芯片对模拟信号进行高速高精度的采集，并通过IO口对数字信号进行高速采集。

采集到的数据通过DMA技术直接传输至存储器中，保证数据的高速存储。

基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统随着科学技术的不断发展，数据采集系统在各个领域的应用变得越来越广泛。

基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统因其可靠稳定、成本低廉、易于集成和扩展等优势，已成为各种数据采集系统中最受欢迎的选择之一。

本文将介绍基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统的设计原理、硬件和软件实现以及应用前景。

一、设计原理1.1 数据采集系统的基本原理数据采集系统是将模拟信号转换成数字信号并存储起来的系统。

它由信号采集模块、数据处理模块和数据存储模块组成。

信号采集模块负责将模拟信号转换成数字信号，数据处理模块对采集到的数据进行处理，数据存储模块将处理过的数据存储起来。

基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统通常采用模数转换器（ADC）将模拟信号转换成数字信号，然后通过串行或并行接口将数字信号传输到单片机中进行处理，最后将处理好的数据存储到存储器中。

系统一般会采用多路复用器将多个模拟信号输入到ADC中进行采集，实现多通道数据采集。

二、硬件实现2.1 系统框图基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统的硬件主要包括模拟信号采集模块、ADC 模块、单片机、存储器和数据通信接口。

2.2 主要组成部分（1）模拟信号采集模块模拟信号采集模块一般由多路复用器和滤波电路组成，用于将要采集的模拟信号输入到ADC中进行采集。

多路复用器用于将多个模拟信号输入到ADC中，滤波电路用于对采集到的模拟信号进行滤波，以确保采集到的信号质量。

（2）ADC模块ADC模块负责将采集到的模拟信号转换成数字信号，并通过串行或并行接口传输给单片机。

ADC模块的性能将直接影响系统的精度和速度，因此在设计时需要根据实际需求选用合适的ADC模块。

（3）单片机单片机是整个数据采集系统的核心，负责对采集到的数字信号进行处理，并将处理好的数据存储到存储器中。

在选择单片机时，需要考虑其计算能力、存储能力、通信接口等方面的性能。

（4）存储器存储器用于存储处理好的数据，一般包括RAM和ROM两种类型。

基于STM32单片机的多路数据采集系统设计毕业设计摘要：本篇设计主要以STM32单片机为核心，设计了一个多路数据采集系统。

该系统能够实现多路模拟量和数字量信号的采集和显示，并通过串口与上位机进行通信，实现数据上传和控制。

设计中使用了STM32单片机的AD转换功能实现模拟量信号的采集，使用GPIO口实现数字量信号的采集，通过串口与上位机进行通信。

经过实验验证，该系统能够稳定地采集多路数据，并实现远程数据传输和控制功能，具有较高的可靠性和实用性。

关键词：STM32单片机，数据采集，模拟量信号，数字量信号，上位机通信一、引言随着科技的发展，数据采集系统在工业控制、环境监测、生物医学等领域得到了广泛的应用。

数据采集系统可以将现实世界中的模拟量信号和数字量信号转换为数字信号，并进行处理和存储。

针对这一需求，本文设计了一个基于STM32单片机的多路数据采集系统。

二、设计思路本系统的设计思路是通过STM32单片机实现多路模拟量和数字量信号的采集和显示，并通过串口与上位机进行通信，实现数据上传和控制。

该系统采用了模块化设计方法，将系统分为采集模块、显示模块和通信模块。

1.采集模块采集模块通过STM32单片机的AD转换功能实现模拟量信号的采集，通过GPIO口实现数字量信号的采集。

通过在程序中设置采样频率和采样精度，可以对不同类型的信号进行稳定和准确的采集。

2.显示模块显示模块通过LCD显示屏显示采集到的数据。

通过程序设计，可以实现数据的实时显示和曲线绘制，使得用户可以直观地观察到采集数据的变化。

3.通信模块通信模块通过串口与上位机进行通信。

上位机通过串口发送控制命令给STM32单片机，实现对系统的远程控制。

同时，STM32单片机可以将采集到的数据通过串口发送给上位机，实现数据的远程传输。

三、实验结果与分析通过实验验证，本系统能够稳定地采集多路模拟量和数字量信号，并通过串口与上位机进行通信。

系统能够将采集到的数据实时显示在LCD屏幕上，并通过串口传输给上位机。

基于单片机的多路温度测控系统设计毕业论文基于单片机的多路温度测控系统设计摘要随着社会的发展，温度的测量及控制变得越来越重要，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数。

本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一多路温度监控系统。

本文详细地讲述了基于AT89S52单片机和温度传感器DS18B20的温度监控系统的设计方案与软硬件实现方案。

温度采集采用数字温度传感器DS18B20采集环境温度，采集到的温度通过LCD1602液晶显示器显示温度数据，数据显示精度达到0.1?，通过按键可以1?的步进改变温度设定值，设置温度的上下限。

当温度低于设定的下限温度或者高于设定的上限温度时蜂鸣器发声和LED发光报警。

本文设计出了系统总体框架，电路图及程序，经过调试并在硬件平台上实现了所设计的功能。

关键词单片机多路温度测量温度控制 DS18B20温度传感器temperature detecting system design Based on MCUWith the society’s development, control and measuring temperatureis becoming Abstractmore and more important as temperature is an general and signal physical parameter. This article exploits and designs a temperature monitoring system through the technology of combined with sensor. It describes the design & achieving scheme of temperature monitoring system basing on AT89S52 and temperature sensor DS18B20. device takes use of digital temperature sensor DS18B20. The main from shows the figure through LCD1602, and change?the set value of temperature by 1 via key to set the bound. Whenthe actual temperaturevalue is lower than the lower limit or higher than the upper limit, buzzer sounds with LED flashes. The essay gives a general fame work of the system, circuit diagram and procedure, and after debugging it achieves all designed functions on hardware platform.Keywords MCU, temperature monitoring system, temperature detection，temperaturesensorDS18B20,目录1 引言 ..................................................................... .. (5)2 概述 ..................................................................... (6)2(1 课题背景与研究意义 ..............................................6 2(2 系统设计要求 ....................................................6 2(3 系统设计方案 ....................................................72.3.1 系统设计方案论证 ............................................72.3.2 系统设计方案硬件实现框图 ....................................73系统硬件电路设计 ..................................................................... . (9)3(1 系统元器件选型及参数介绍 ........................................93.1.1 系统单片机选型 ..............................................93.1.2 系统温度传感器选型与介绍 ...................................103.1.3 系统显示器的选型与介绍 .....................................12 3(2 系统硬件电路分析 ................................................133.2.1 系统单片机主控电路分析 .....................................133.2.2 系统温度采集部分电路分析 ...................................153.2.3 系统显示部分电路分析 .......................................153.2.4 系统报警提示部分电路分析 ...................................16 3(3 系统硬件电路绘制与PCB线路板制作 ................................183.3.1 Protel99SE软件介绍 (18)3.3.2 系统原理图绘制与印刷线路板制作 .............................184系统软件设计分析 ..................................................................... .. (21)4(1 系统软件编程环境介绍 ............................................21 4(2 系统软件实现功能要求 ............................................21 4(3 系统主程序流程图 ................................................22 4(4 系统温度采集的实现 ..............................................234.4.1 DS18B20初始化时序 (23)4.4.2 DS18B20写时序 ..............................................244.4.3 DS18B20读时序 ..............................................24 4(5 系统液晶显示部分的实现 ..........................................255 系统的制作安装于调试 ..................................................................... (27)5.1实物电路的绘制与PCB板的制作 (27)5.2实物元件的安装与焊接 (28)结论 ..................................................................... (29)致谢 ..................................................................... (30)参考文献...................................................................... .. (31)引言微电子技术、自动控制技术与计算机技术的发展将人类社会带入了一个电子信息世界。

基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统随着科学技术的不断进步，各行各业对数据的需求也越来越大，数据采集系统作为信息的重要来源，扮演着至关重要的角色。

而基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统正是应运而生，它采用单片机作为主控制器，具有高分辨率和多通道的特点，可以满足不同领域对数据采集的需求，包括工业自动化、医疗设备、仪器仪表、环境监测等领域。

本文将对基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统进行详细介绍。

一、系统结构与工作原理基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统主要由传感器、放大器、模数转换器、单片机、存储器和通信接口等组成。

其工作原理是通过传感器采集外部信号，通过放大器将微弱的信号放大，再经过模数转换器转换成数字信号，通过单片机对数据进行处理和存储，最后通过通信接口将数据传输到外部设备或者云端。

二、系统设计1. 传感器和放大器设计传感器是系统的重要组成部分，其选择和设计对系统的性能有着重要的影响。

对于不同的数据采集需求，可以选择不同类型的传感器，如温度传感器、压力传感器、速度传感器等。

而放大器的设计则是为了将传感器输出的微弱信号放大到适合模数转换器输入的范围。

2. 模数转换器选择和设计模数转换器是将模拟信号转换为数字信号的重要组成部分，其选择和设计直接影响着数据采集系统的分辨率和精度。

通常可以选择高精度的模数转换器，以满足系统对数据精度的要求。

3. 单片机的选择单片机是数据采集系统的主控制器，其性能和功能对整个系统的稳定性和可靠性有着重要的影响。

可以选择性能强大、具有丰富外设和通信接口的单片机，以满足系统对高分辨率和多通道数据采集的要求。

4. 存储器和通信接口设计存储器用于存储采集到的数据，可以选择EEPROM、SD卡或者Flash等存储设备。

通信接口则是将数据传输到外部设备或者云端的关键环节，可以选择串口、网络接口或者无线通信模块等通信方式。

三、系统实现系统的实现主要分为硬件设计和软件编程两个部分。

基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统一、引言随着科技的进步，数据采集系统的需求越来越广泛。

在许多领域，例如医学、军事、环境监测、工程控制等方面，都需要高分辨率多通道数据采集系统来采集各种参数数据。

基于单片机的数据采集系统具有体积小、功耗低、成本低、集成度高等优点，因此在实际应用中得到了广泛的应用。

本文将介绍一种基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统的设计与实现。

二、系统设计1. 系统框架基于单片机的高分辨率多通道数据采集系统的框架主要包括信号采集模块、信号处理模块和数据存储模块。

信号采集模块负责采集外部传感器产生的模拟信号，信号处理模块对采集的模拟信号进行放大滤波等处理，数据存储模块将处理后的数据存储到存储器中。

2. 信号采集模块信号采集模块的主要任务是将外部传感器产生的模拟信号转换成数字信号，以便单片机进行处理。

常用的模拟信号转换器包括ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器），在本系统中我们使用ADC来完成这一任务。

ADC的主要参数包括分辨率、采样率、输入范围等。

在高分辨率多通道数据采集系统中，我们需要选择分辨率高、采样率快的ADC，以保证数据采集的精度和速度。

信号处理模块主要负责对采集的模拟信号进行放大、滤波等处理，以保证数据的准确性和稳定性。

在设计信号处理模块时，需要考虑模拟信号的幅度范围、频率范围以及噪声等因素，选择合适的放大器、滤波器等电路元件来完成信号处理的任务。

4. 数据存储模块数据存储模块的主要任务是将处理后的数据存储到存储器中，以备后续的处理和分析。

常用的存储器包括内部闪存、外部存储卡等，选择合适的存储器可以根据系统的需求和成本考虑。

三、系统实现我们以一种基于STM32单片机的高分辨率多通道数据采集系统为例，介绍系统的具体实现过程。

1. 硬件设计硬件设计包括电路设计和PCB设计两个方面。

在电路设计方面，我们需要选择合适的ADC、放大器、滤波器等元件，并设计这些元件的连接方式和参数。

××学院毕业设计（论文）题目：基于单片机的多功能环境检测系统设计作者：指导教师：专业：电气自动化时间：××学院毕业论文基于单片机的多功能环境监测系统设计——串口通信与界面设计The design of multifunction environmental monitoring based on single-chip——Serial communications and interfacedesign摘要随着工业技术的发展，环境问题已经成为全世界关注的问题。

近年来，水土流失、荒漠化、草原退化和物种减少；生态相当脆弱，自然灾害频繁；环境污染严重，直接危及社会、经济的发展。

人们已经认识到，为了保护环境，就将对环境的演化趋势、特点及存在的问题作进一步的细致的了解。

多功能环境监测是利用各种技术测定和分析生命系统各层次对自然或人为作用的反应或反馈效应的综合表征来判断和评价这些干扰对环境产生的影响、危害及其变化规律，为环境质量的评估、调控和环境管理提供科学依据。

本课题从国内外环境监测系统的研究现状出发，结合实际情况设计一个基于单片机的多功能环境监测系统。

本文主要负责串口通信及界面软件的设计。

其中，上位机软件主要以Windows XP为操作平台，采用Delphi7．0编写。

Delphi是一种可视化的、快速的应用程序，具有面向对象编程，支持团队开发，提供工程管理，对数据库的良好支持等特性，是一个集数据通信、存储、查询、处理于一体的综合性软件。

本设计能够实现以下功能：PC机通过串行口与下位机通信，将下位机采集到的温、湿度及光线数据在PC机上实时显示；对历史数据进行查询、分析、统计，并能将相应的结果打印出来。

关键词：温湿度；光线状况；上位机；串口通信AbstractWith the development of industrial technology, environmental issues have become the world's concern. In recent years, soil erosion, desertification, grassland degradation and loss of biodiversity; ecology very fragile and frequent natural disasters; environmental pollution, directly threatening the social and economic development. Environmental monitoring is the use of multi-function measurement and analysis technology system at all levels of life to natural or man-made role of response or feedback effects of the comprehensive characterization to determine and evaluate the impact of interference on the environment, endanger their trends, the environmental quality assessment, control and provide the scientific basis for environmental management.This topic embarks from the domestic and foreign environmental monitoring system's research present situation, the union actual situation designs one based on monolithic integrated circuit's multi-purpose environmental monitoring system. This article primary cognizance serial port correspondence and contact surface software's design. And, the superior machine software mainly take Windows XP as the service platform, uses the Delphi7.0 compilation. Delphi is one kind of visualization, the fast application procedure, has the object-oriented programming, supports the team to develop, provides the project management, to database characteristics and so on good support, is a collection data communication, the memory, the inquiry, processing in a body's comprehensive software.This design can realize the following function: PC machine through serial port and lower position machine correspondence, lower position machine gathering warm, humidity and optical fiber data on the PC machine real time display; Carries on the inquiry, the analysis, the statistics to the historical data, and can print the corresponding result.Key words：mperature and humidity；Lighting conditions；PC；Serial Communication目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2国内外环境监测现状及发展趋势 (2)1.2.1发展现状 (2)1.2.2发展趋势 (3)1.3本课题主要工作 (4)第二章系统设计总体方案 (5)2.1监测系统结构框图 (5)2.2监测终端的设计 (5)2.3通信方式的选择 (6)第三章上位机开发环境与主要技术 (8)3.1 上位机开发平台 (8)3.2 数据库方案的实现 (8)3.3 串口通信的实现方法 (9)3.3.1概述 (9)3.3.2串口通信API函数的实现原理 (11)3.3.2串口类的开发 (13)第四章使用SPComm控件实现串口通信 (14)4.1安装SPComm控件 (14)4.2 SPComm的主要属性,方法和事件 (14)4.2.1 属性 (14)4.2.2 方法 (15)4.2.3 事件 (15)4.3 SPComm的使用 (16)第五章上位机软件设计方案 (19)5.1系统设计概述 (19)5.2数据库平台的选择 (19)5.3串口通信在本系统中的实现 (20)5.3.1通信协议的设计 (20)5.3.2通信程序的开发 (24)5.4上位机程序的开发设计 (24)5.4.1系统登录模块 (25)5.4.2系统主界面模块 (26)5.4.3用户设置模块 (27)5.4.4历史数据查询模块 (28)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)附录 (34)第一章绪论1.1 课题背景随着人们对环境问题及其规律认识的不断深化，环境问题不再局限于排放污染物引起的健康问题，而且包括自然环境的保护、生态平衡和可持续发展的资源问题。