1、数据采集系统的结构形式多种多样，用途和功能也各不相同，常见的分类方法有以下几种，根据数据采集系统的功能分类：数据收集和数据分配；根据数据采集系统适应环境分类：隔离型和非隔离型，集中式和分布式，高速、中速和低速型；根据数据采集系统的控制功能分类：智能化数据采集系统，非智能化数据采集系统；根据模拟信号的性质分类：电压信号和电流信号，高电平信号和低电平信号，单端输入（SE）和差动输入（DE），单极性和双极性；根据信号通道的结构方式分类：单通道方式，多通道方式。数据采集系统的任务，具体地说，就是采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机，根据不同的需要由计算机进行相应的计算
2、和处理，得出所需的数据。与此同时，将计算得到的数根进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监视从硬件力向来看，白前数据采集系统的结构形式主要有两种：一种是微型计算机数据采集系统；另一种是集散型数据采集系统。微型计算机数据采集系统是由传感器、模拟多路开关、程控放大器、采样/保持器、AD转换器、计算机及外设等部分组成。集散型数据采集系统是计算机网络技术的产物，它由若干个“数据采集站”和一台上位机及通信线路组成。数据采集站一般是由单片机数据采集装置组成。位于生产设备附近，可独立完成数据采集和预处理任务，还可将数据以数字信号的形式传送给上位机。微电子技术的一系列成就以及微型计算机的广泛应用，不仅为数据采
3、集系统的应用开拓了广阔的前景，也对数据采集技术的发展产生了深刻的影响。 2、功能及系统要求（1）新型快速、高分辨率的数据转换部件不断涌现，大大提高了数据采集系统的性能。（2）高性能单片机的问世和各种数字信号处理器的涌现，进一步推动了数据采集系统的广泛应用。（3）智能化传感器（Smartsnor）的发展，必将对今后数据采集系统的发展产生深远的影响。（4）与微型机配套的数据采集部件的大量问世，方便了数据采集系统在各个领域里应用并有利于促进数据采集系统技术的进一步发展。（5）分布式数据采集是数据采集系统发展的一个重要趋势数据采集器是一种具有现场记录、分析功能的设备或现场记录、离线分析机器设备等状态数
4、据功能的便携式分析仪器。它把安装在机器设备上的震动传感器和过程传感器等所测得的信号作为输入，配以各种测量分析技术以及多样化的显示格式所组成的一个检测系统，主要应用于对机器设备进行定期巡回状态监测和故障诊断等多种领域。它能和计算机一起组成独立的监测诊断系统，是机器设备的计算机辅助诊断手段之一2、 AT89C51多路模拟开关介绍 单片机89C51的引脚图与功能介绍 选择8位单片机AT89C51，其工作电压为2.76V，具有低电压低功耗性能和高性价比，兼容标准MCS-51指令系统，4Kbytes的PEROM和128bytes的RAM，片内置通用的8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元。AT89
5、C51是一种带有4KB闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，可为很多嵌入式控制系统提供灵活且价廉的方案。所以，本设计采用ATMEL公司的AT89C51作为程序的主控芯片。AT89C51数据总线是由P0口提供的，P0口本身能以多种方式提供数据总线和地址总线。当ALE输出信号为高电平时，P0将输出的数据锁入总线驱动器中作为地址的低8位，然后和P2送出来的高8位地址一起组成一个完整的16位地址，以寻址到外部的64KB的地址空间。AT89C51的地址总线比较简单（只有3个：RD、WR、PSEN），其中RD是用来读取外部数据内存的控制线，WR是用来写数据到外部数据内存的控制线，
6、PSEN是用来存取外部程序内存的读取控制线。引脚说明：VCC：电源电压GND:地P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，作为输出口用时，每个引脚能驱动8个TTL逻辑门电路。当对0端口写入1时，可以作为高阻抗输入端使用。当P0口访问外部程序存储器或数据存储器时，它还可设定成地址数据总线复用的形式。在这种模式下，P0口具有内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，同时输出指令字节在程序校验时。程序校验时需要外接上拉电阻。P1口：P1口是一带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1口的输出缓冲能接受或输出4个TTL逻辑门电路。当对P1口写1时，它们被内部的上拉电阻拉升为高电平，此时
7、可以作为输入端使用。当作为输入端使用时，P1口因为内部存在上拉电阻，所以当外部被拉低时会输出一个低电流（IIL）。P2口：P2是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。P2口的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。当向P2口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。作为输入口，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出电流（IIL）。P2口在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如MOVXDPTR）时，P2口送出高8位地址数据。在这种情况下，P2口使用强大的内部上拉电阻功能当输出1时。当利用8位地址线访问外部数据存储器时（例MOVXR1），P2口输出特
8、殊功能寄存器的内容。当Flash编程或校验时，P2口同时接收高8位地址和一些控制信号。P3口：P3是一带有内部上拉电阻的8位双向的I/O端口。P3口的输出缓冲能驱动4个TTL逻辑门电路。当向P3口写1时，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可以用作输入口。P3口同时具有AT89C51的多种特殊功能。（1）AT89C51时序逻辑的实现：通过硬件的连接，将PC接口的5个管脚分别与AT89C51芯片的CLK、OE、EOC、START、ALE管脚相连接。PC接口的另外8个管脚分别与ADC的D7-D0口连接。通过软件的编程模拟产生时序，使STM32的管脚输出的信号符合ADC芯片采集的时序逻辑，实现转换
9、信号的功能。（2）AT89C51数据循环采集功能的实现：将PC接口的其他3个管脚与AT89C51芯片的ADC_A、ADC_B、ADC_C管脚相连接。通过编程设置通道数，实现复位之后开始循环采集把通道数付给ADC_A、ADC_B、ADC_C。当通道数达到8时，再将通道数清零，从而达到ADC自动循环采集数据。（3）AT89C51数据单路采集功能的实现：通过调用串口函数，设置一个串口接收的函数，当通过串口输入0-7不同的值时，将该值赋给选择ADC通道的函数来设置通道数的值，就可以选通数值所对应的通道，实现选择不同通道的功能。模拟输入通道的选择可以相对于转换开始操作独立地进行，然而通常是把通道选择和启
10、动转换结合起来完成。这样可以用一条写指令既选择模拟通道又启动转换。在与微机接口时，输入通道的选择可有两种方法，一种是通过地址总线选择，一种是通过数据总线选择。如用EOC信号去产生中断请求，要特别注意EOC的变低相对于启动信号有2s+8个时钟周期的延迟，要设法使它不致产生虚假的中断请求。为此，最好利用EOC上升沿产生中断请求，而不是靠高电平产生中断请求。具体如下表3-1所示。表4-1P3口的第二功能RST:复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。ALE/PROG:当访问外部存储器时，地址锁存允许是一输出脉冲，用以锁存地址的低8位字节。当在Flash编程时还可以
11、作为编程脉冲输出（PROG）。一般情况下，ALE是以晶振频率的1/6输出，可以用作外部时钟或定时目的。但也要注意，每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。PSEN：程序存储允许时外部程序存储器的读选通信号。当AT89C52执行外部程序存储器的指令时，每个机器周期PSEN两次有效，除了当访问外部数据存储器时，PSEN将跳过两个信号。EA/VPP:外部访问允许。为了使单片机能够有效的传送外部数据存储器从0000H到FFFH单元的指令，EA必须同GND相连接。需要主要的是，如果加密位1被编程，复位时EA端会自动内部锁存。当执行内部编程指令时，EA应该接到VCC端。XTAL1：振荡器反相放大器以
12、及内部时钟电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。数据采集系统的构成特点：（1）采集通道组成可多可少，应用灵活。如单参量采集采用单通道；多参量采集的大型试验，可用几百甚至几千个通道。通道有控制通道、顺序采集通道和同步采集通道，对成千上万个模拟信号和数字信号进行测量和采集，经过输出实施各种控制。（2）根据信号电平高低，数据采集系统可以灵活采用不同分辨率的A/D和D/A转换完成采集和控制功能。例如热电偶和应变片、位移电桥的输出都是低电平信号，其满量程一般都在5mV至20mV的范围。要求能测出和分辨出微幅级信号，就要用12位至14位ADC。对于温度计量或电子计量，为了保证精度要求，可用高
13、分辨率的16位或更高的A/D转换器。（3）能实现实时采样、实时处理、实时控制和实时显示。因为在实验过程中，要测量的信号点多，每一个点的测量时间不能过长。有的实验要采集瞬态过程的数据，这就要求有更高的采集速度，就要用特殊的存取电路和A/D、D/A转换电路，从软件和硬件上综合设计。（4）测量速度快、精度高。对于高精度测量，一般测量仪器是不难满足的，但对于高速度高精度的测量一般仪表是无法满足的。对于多点快速数据采集系统，一般精度可达0.1%，如精度有特殊需求，可用16位A/D转换器，精度可达0.01%。完成上述测量要求的方法比较多，现在广泛用A/D和D/A转换器组成的数据采集系统，可以提高测量和数据
14、采集的精度，提高数据处理速度。四、 系统电路图设AT89C51程序流程图ORG000H；8253三个CLK频率均为0.5MH，计数器0工作方式AJMPSTART为；频率发生器，每510us产生一个负脉冲0003HJMPE82550030HSTART:MOVDPTR，FFFFH；（89C51控制器地址）A，14H；计数器0，低8位单字节计数，方式2，二进制数OUTDPTR，A；控制字写入控制寄存器DPTR，E6FFH；计数器0地址A，FFH；计数器0的计数初值DPTR，A；计数值写入计数器0INTTUR:STEBITO；选择边沿触发方式SETBEACPU开中断EX0允许外部中断0中断HERE:S
15、JMPHERE等待中断数据处理程序乘法数据处理程序，得到数字量的标度变换除法处理程序，分离标度变换值的高位和地0100HDATAPROCE:B，5HA，R0MULABB，100R6，BR5，AR4，FFHDV:R7，#08H；移位次数装入R7SO:CLRC；清CA，R5；被除数低位存ARLC连同进位位循环左移1位R5，A；左移后回存AR6被除数高位存A连同进位位循环左移，被除数R6R5整数左移1位07H，C保留最高位清进位标志SUBBA，R4余数高位减去除数JBSI最高位为1转S1JNC没有借位转S1ADD产生借位，恢复余数S2转S2S1：INCR5产生商89C51:DPTR，#FEFF写方式
16、控制字（PA口方式0输入，PB口方式0输出）A，#98HMOVXDPTR，#F8FFPA口地址A，DPTRPA口内容读入累加器AR0累加器A内容暂存寄存器RETI中断返回 通过本次课后报告学习，我充分利用了计算机控制技术的原理，也逐步了解了机控知识，在课程设计中，学会了简单应用。这个阶段也许就是学习的初级阶段，最重要的是在枯燥中发现新奇，逐渐获得兴趣。学习的动力大部分来自信心，刚开始的时候不知道该怎么做，查了大量的芯片资料和相关课本知识，在设计过程中也加深了知识的理解，并且在摸索之中设计出原理图。在程序编写上，刚开始也不知道怎么下手，也查了8086的编程方法并且灵活运动到单片机89C51中，一
17、边编程一边思考，终于把程序编完整了。从中，我体会到抱以极大的信心，耐得住寂寞，并且持之以恒，对学习、工作有着巨大的意义的。在设计过程中，我也充分感受到了团队合作力量的强大，一个人想出了方案但可能不完美，相互补充就保证了电路原理图的严谨和完美。我们各人之间好好的配合，分工合作，设计过程没有一团乱麻。更为可贵的是，我们彼此鼓励，同舟共济地处理每个问题。因此加强团队合作精神，对工作有着重要意义。通过讨论与实践，我们加强对电子器件的了解。也增加了对电子设计的兴趣，对电子应用感到好奇。总之，我们做到理论联系实际，学过了计算机控制技术这门课程，而此次课程设计恰恰提供了一个好机会，让我们从实践中加深了对所学
18、知识的理解。因此这次课程设计收益匪浅。 经过这学期的课堂学习以及老师要求的课下阅读后，我对它有了一个初步的认识。虽然还没有精通它的强大功能，但至少可以在一些小型的实验中运用这些知识，这与我而言无疑是一个很大的进步。大一大二的时候感觉自己一直是迷茫的，不知道我的专业究竟是干什么的，所以虽然成绩还可以，但那都是为了应付考试，没有真正学到什么有用的东西。而这学期不同了，我接触到了书本上理论知识后面的实物，通过运用所学的知识来解决实际的问题，使我逐渐知道了那些细小的知识点到底是什么意思，也明白了什么叫“理论要与实际相结合”。我知道我才刚刚真正踏入测控专业的门槛，未来的路很远很艰辛，但我会不懈坚持，一点一点努力，从基础开始慢慢掌握，我相信凭借我的毅力我会实现我的梦想！
