基于微機控制通信的單片機通用數據采集系統研究

尚瑾

摘要：本文介紹了通用數據采集系統，分析了系統的設計思路與方法，研究了微機控制通信系統的編程。

關鍵詞：微機控制通信；單片機；通用數據采集系統

中圖分類號：TP274.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）12-0019-02

數據信息采集是當前工業生產、消防等領域，應用效果明顯。在未來一段時間內，數據采集系統將得到進一步改進與完善，朝向智能化的方向發展。微機控制通信的單片機數據采集系統，為確保PC與PC，PC與單片機之間完成數據交換，則選擇串行通信，實現數據交換。但，傳統的數據采集系統往往是針對特定領域構建，容易造成數據采集系統的通用性受到制約。基于此，本文對數據采集系統展開研究，并對基于微機控制通信的單片機通用數據采集系統展開研究，詳細內容如下。

1 通用數據采集系統

數據采集系統，是借助一種裝置，從外部獲取數據，并傳遞到系統內部。當前，人們對數據采集系統的重視程度相對較高，且對其的研究也較為深入，對推動系統功能提升打下基礎。通常情況下，數據采集系統是借助單片機與PC構建的。系統能夠的完成采集、處理、顯示和控制等功能，并順利完成PC與PC間通信，PC與單片機間的通信。此外，系統模擬量的轉化，主要是借助A/D轉換，器可有效將模擬量轉為數字量。但是，一些數據采集系統構建中，往往以適合對應領域的設計方式，通用效果不夠理想。通用數據采集系統，在實際應用中，可直接運用到其他領域，減少系統重構的繁瑣程序，滿足數據采集的需求，推動相關行業發展。

2 系統的設計思路與方法

2.1 實時性研究

正常情況下，單片機對輸入的模擬量展開采集工作，并將采集的到信息傳遞到的PC端，游PC對采集的數據進行處理。鑒于串行通信的接線少和傳輸距離的特點，可用于數據采集的通信中。但，一旦為多路模擬量輸入系統，則容易出現濾波和串行傳送耗時的情況。數字濾波器是數據采集系統的關鍵，期主要是用于對數據信息進行過濾波的作用，其可保障數字量的平滑性與真實性。對于由單片機與PC組成的通信系統，單片機采集的數據信息不能不經過數字濾波。在具體的采集過程中，每采集一個模擬量所消耗的時間為μs級，在串行通信過程中，每組數據的發送時間為ms。如果未經過濾波處理，則會造成數據傳遞效率延時較為嚴重。

2.2 數據整合周期

現設有N路模擬量需進行采集，對N路模擬量展開采集和濾波展開整合處理，每一次整合所耗費的時間為一個整合周期。其受到A/D轉換器一次轉換時間和濾波方式等的影響。故此，如下以平均值濾波為例展開研究。現設共有8路的A/D轉換，每路取6次平均，a（i）用于存放累加和，其中i=1，…8。現對具體的整合過程展開研究具體為：

（1）對所有模擬量進行一次掃描采集，再由A/D轉換后的數據與前一次的整合值展開比較。（2）比較后，如果值正常，則用a（i），展開對位累加。（3）按照上述模式，連續掃描6次，得到結果，進而得到平均值濾波，最后得到采集數據為：

B（i）=a（i）÷6（i=1，2…6） （1）

設一路模擬量進行一次采集和處理時間可以理解為：t=200μs，其中整合周期可用如下公式表示：

T=t×路數×采集次數 （2）

按照上述方式展開計算，可以得到具體的整合周期為T=9600μs。且由整合周期可對系統的實時性具有直接影響，主要影響因素為整合周期長短。

2.3 串行通信方式選擇

具體串行通信方式選擇，本文選擇適宜的利用方式，提升整合數據利用率。兩種方案分別為：（1）單片機開放串行中斷，如果單片機在當前整合周期完成后未申請中斷，則進行下移輪整合周期。當微機需要數據時，則向單片機發送信號，接受到申請后，其停止整合，并進入中斷處理子程序發送RAM中存儲上一次整合數據。（2）后臺微機也工作于串行中斷方式。當整合完成后，向PC發送完成標志，且其處于待機狀態。

將上述兩種串行方式方案一單片機利用效率較低，且工作效率較低，A/D轉換可被中斷延時，干擾數據效果。對于方案2可更為適應多路數據采集系統。

3 微機控制通信系統的編程

單片機具有簡單和控制效果顯著，但是，單片機的數據處理、顯示等的效果不夠顯著。故此，可借助計算機編程的方式，促使操作更為可靠。本文主要以Windows操作系統條件下，運用Visual C++進行編程。運用Windows API有關的串行通信函數結合Active X控件。具體的編程方式如：

（1）擇取MFC構建基本對話框，使且支持Active X，設定名稱，再添加控件，如表1所示。（2）完成后，再添加系統注冊過Microsoft communications control，合理對其屬性進行設置，其余參數選擇默認值。（3）向Class Wizard中添加變量及函數。通過上述方式，可完成對多路溫度檢測，多路壓力檢測。其中由于Windows API提供了標準串行，能夠得到系統的利用率和通用性，且能夠完成對不同模擬量的采集，效果顯著。本文主要選擇AT89c51為核心，輔以TLC0838、X25045。具體的單片機程序流程圖如圖1所示。

4 結語

基于微機控制通信的單片機通用數據采集系統，可有效改善數據采集系統通用性，保障系統的整體功能，可實現多路數據采集和傳遞，增強采集的利用率和通用性，并對預先編制好的程序進行簡單修改，則可完成移植，具有極高的重復利用價值。

參考文獻

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Abstract：This paper introduces the general data acquisition system， analyzes the design ideas and methods of the system， and studies the programming of the microcomputer controlled communication system.

Key words：microcomputer controlled communication； single chip microcomputer； general data acquisition systemendprint