多通道數據采集系統設計

劉舒拉

西安航專電氣工程系，陜西西安 710077

多通道數據采集系統設計

劉舒拉

西安航專電氣工程系，陜西西安 710077

本系統利用A/D轉換器件采集三個通道的模擬信號并轉換為數字信號，下位機讀取數字信號并將采集次數信息連同得到的數字信號一起保存在片外存儲器中。上位機讀取鍵盤信息，如果需要顯示數據，就向下位機發送請求信號，下位機再從片外存儲器讀取相應的數據傳遞給上位機，上位機則將數據送入液晶顯示器進行顯示。

巡回檢測；雙機通信；片外存儲器；液晶顯示

scan test; Dual machine communication; external memory; LCD

1、系統組成

該數據采集系統的框圖如圖1所示。該系統主要由A/D轉換電路、下位機、上位機、片外存儲器、LCD顯示器、鍵盤等部分構成。共同完成三路數據的采集和存儲及顯示工作。

圖1 系統框圖

2、硬件電路設計

硬件電路主要包括：A/D轉換電路、外部存儲器電路、LCD顯示電路、鍵盤電路，它們都以單片機為核心，現在分別進行介紹。

2.1 A/D轉換電路

該電路主要完成將三個通道的模擬量轉換為數字量，采用ADC0809作為轉換器件。三個模擬量均為電壓信號，其值都在0～5V之間，如果是其他形式的模擬量，需要先轉換為電壓信號，三個模擬量分別加在IN0、IN1、IN2三個模擬量輸入端，如圖2所示。

圖2 ADC0809與單片機的連接

2.2 外部存儲器電路

外部存儲器采用24C128，該芯片是一個128K位的串行CMOS E2PROM。內部包含16384個字節，每個字節8位，該芯片采用CATALYST公司的先進CMOS技術，減少了器件的功耗。該器件通過I2C總線接口進行操作。24C128的管腳較少，與控制器件的連接十分簡單，采用單電源供電，使用方便。24C128與下位機的連接如圖3所示。

圖3 24C128與下位機的連接

圖7 軟件流程圖

下位機采用單片機89C51，將24C128的SDA端與下位機的P1.0連接，實現串行地址和數據的發送，將24C128的SCL端與下位機的P1.1連接，用下位機的P1.1作為24C128的串行時鐘。

2.3 雙機通信電路

雙機通信實現下位機與上位機的雙向數據傳送，如圖4所示。

圖4 雙機通信電路

雙機通信利用單片機的串行口進行，上位機向下位機發送啟動信號及讀取數據請求信號，下位機收到信號后，進行相應的操作。

2.4 LCD顯示電路

LCD顯示電路依次顯示三個通道的數據，顯示的格式是：

其中“N O”表示采集次數；“C H”表示 通道號；“X.X”表示電壓值（一位整數，一位小數）。

顯示電路如圖5所示：

圖5 LCD顯示電路

L C D顯示電路采用液晶顯示器件RT12864M，RT12864M是一種圖形液晶顯示器，它主要由行驅動/列驅動和128*64全點陣液晶顯示器組成。可完成圖形顯示，也可顯示8*4個（16*16點陣）漢字。內置8192個中文漢字庫，RT12864提供了并口和串口兩種數據傳輸的接口方式。這里采用串口方式。

2.5 鍵盤電路

鍵盤電路包括啟動鍵，顯示鍵，如圖6所示：

圖6 鍵盤電路

該電路由四個獨立式按鍵組成，其中S1為啟動采集鍵，按下時表示開始對三個通道分別采集一次；S2為顯示鍵，按下時表示要將測試結果顯示在LCD上，至于要顯示第幾次采集的結果則由S3表示；S3為加一按鈕，每按下一次會自動加一，次數在0～9之間巡回變化。如果需要顯示的次數大于采集到的次數，下位機將返回出錯信息；S4為確認鍵，當按下時上位機就將需要顯示的信息通知下位機，下位機則將數據從片外存儲器中取出送到上位機，并由上位機送到LCD進行顯示。

3、軟件設計

軟件包括上位機程序和下位機程序兩部分，流程圖如圖7所示。

4、結束語

多通道數據采集系統能實現數據的多次采集，分批存儲，具有結構簡單，使用方便的特點，不僅可以顯示當前的多通道數據信息，還能顯示前幾次的數據，而且通過對軟件的升級，還能實現平均值，最大、最小值的顯示，具有一定的可擴展性。

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[2]馬家辰,孫玉德,張穎.MCS-51單片機原理及接口技術.哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社. 1998

[3]強錫富.傳感器.北京:機械工業出版社. 2001

[4]謝志萍.傳感器與檢測技術.北京:電子工業出版社.2004

Multi-channel data acquisition system design

Liu Shu la
Xi’an Aero technical college, Shann’ xain, Xi710077

This system uses A/D conversion device to acquisitive three channel simulation signals and convert them to digital signals. The lower level computer reads digital signal and saves it into external memory, the upper computer reads keyboard information and transmits requisition information to the lower level computer if the signal needed to display, if it is true, the lower level computer will read the corresponding data and transfer it to the upper computer, then the upper computer will send the data into LCD to display.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.050