基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)

馬凱

【摘要】 隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，機(jī)電設(shè)備向著大型化、自動(dòng)化、復(fù)雜化、高速化的方向發(fā)展。一旦這些設(shè)備發(fā)生故障，將會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，因此對(duì)設(shè)備運(yùn)行故障進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析的數(shù)據(jù)采集控制器提出了更高的要求。因此本文就基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)進(jìn)行了綜述。

【關(guān)鍵詞】 單片機(jī) 數(shù)據(jù)采集 控制系統(tǒng)

一、前言

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是將現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、傳輸、存儲(chǔ)、顯示等操作。在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的大背景下，數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)被公認(rèn)為時(shí)現(xiàn)代科學(xué)研究以及技術(shù)發(fā)展的重要課題之一。當(dāng)前，許多學(xué)者與專家都投身于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)當(dāng)中，并取得了一些成果，有力的推動(dòng)了我國(guó)數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展。

二、我夠基于單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

2.1 基于AT89C52單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與LED顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

集美大學(xué)周海峰等人利用AT89C52單片機(jī)作為控制核心研發(fā)了一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并將采集到并轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)用LED進(jìn)行顯示。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、系統(tǒng)控制模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊和鍵盤(pán)模塊等幾個(gè)部分組成。在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方面，該系統(tǒng)利用AT89C52單片機(jī)作為中心控制單元，采用變電阻箱模擬溫度信號(hào)，再利用數(shù)據(jù)采集卡完成四路數(shù)據(jù)采集，并且以特定的通訊協(xié)議采用RS-232串行方式與單片機(jī)進(jìn)行通訊，再通過(guò)串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302記錄數(shù)據(jù)出現(xiàn)的時(shí)間，利用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件X25265進(jìn)行暫時(shí)儲(chǔ)存，之后將儲(chǔ)存數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后顯示在LED平上。切換采集數(shù)據(jù)出現(xiàn)時(shí)間與數(shù)據(jù)值可以由鍵盤(pán)控制實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)利用的是匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，主要功能有串口收發(fā)、4路A/D顯示、LED顯示等。其中LED顯示是經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化后的采樣值，并且通過(guò)串口機(jī)進(jìn)行通訊。經(jīng)過(guò)對(duì)軟硬件進(jìn)行綜合調(diào)試與測(cè)試后表明，該系統(tǒng)仿真基本能夠達(dá)到要求，很好的實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)功能。

2.2 基于MCS-51系列單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)

伍道明利用MCS-51系列單片機(jī)作為主機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了一種單回路控制器系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與控制工作。該系統(tǒng)采用常規(guī)單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)方法，利用V/F變換器替代A/D變換器，并且同時(shí)具有LED動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)的功能，并且能夠配備手動(dòng)鍵盤(pán)操作。由于該設(shè)計(jì)的目的就是想通過(guò)接不同的傳感器采集各種非電物理量，從而能夠使其擁有更廣闊的使用空間，因此傳感器是該系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。該系統(tǒng)還進(jìn)行了系統(tǒng)的軟件抗干擾設(shè)計(jì)，很好的補(bǔ)充和完善了硬件抗干擾功能，這使得該系統(tǒng)在噪聲環(huán)境下能夠順利運(yùn)行。該系統(tǒng)中的軟件抗干擾包括數(shù)據(jù)采集中的軟件抗干擾、控制失靈的軟件抗干擾以及程序運(yùn)行失常的軟件抗干擾三類。經(jīng)過(guò)測(cè)試表面，該系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)用的基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。

2.3 基于Atmega單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)

廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院的陳宇珂等人以單片機(jī)Atmega為核心開(kāi)發(fā)了一種串行數(shù)據(jù)采集機(jī)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠利用串行口語(yǔ)具備串行口的醫(yī)療設(shè)備通信，從而控制系統(tǒng)可發(fā)指令給醫(yī)療設(shè)備實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。該系統(tǒng)利用Atmega的串行口實(shí)現(xiàn)串行通訊，因此具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速度，能夠很好的滿足數(shù)據(jù)及質(zhì)量的快速傳輸。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，并且充分發(fā)揮單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單實(shí)用，體積小，功耗低，并且擁有很好的性價(jià)比，因此在小型便攜式醫(yī)學(xué)儀器的開(kāi)發(fā)上有很好的應(yīng)用前景。

2.4 基于單片機(jī)C8051F005數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)

第二炮兵青州士官學(xué)校的董巍巍等人基于高速單片機(jī)C8051F005設(shè)計(jì)了一種功能齊全，數(shù)據(jù)處理方式靈活的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括前端傳感器、單片機(jī)、液晶顯示器以及USB通信接口幾個(gè)部分。其中單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，通過(guò)內(nèi)部集成的單片機(jī)完成信號(hào)轉(zhuǎn)換，再通過(guò)數(shù)字量進(jìn)行運(yùn)算處理，從而控制液晶顯示器進(jìn)行顯示。所具備的USB通信接口是對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的擴(kuò)展功能，使得可以與PC相連，同時(shí)還可以提供電源。另外，該系統(tǒng)應(yīng)用程序是處于應(yīng)用層的上層軟件，向用戶提供了用戶界面，從而使的通過(guò)應(yīng)用程序?qū)υO(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

三、結(jié)束語(yǔ)

基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮單片機(jī)的強(qiáng)大功能，具有可靠、靈活、易開(kāi)發(fā)、便于擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì)，因此，基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)仍然是一個(gè)火熱的課題，將會(huì)在推動(dòng)我國(guó)高新企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展發(fā)揮非常重要的作用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 樓然苗，李光飛.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003

[2] 靳達(dá). 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例導(dǎo)航[M]. 北京：人民郵電出版社，2003

[3] 李朝青. 單片微機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)[M]. 天津：南開(kāi)大學(xué)出版社，1999