【摘 要】本文主要從單片機(jī)的基本特征出發(fā)，結(jié)合數(shù)據(jù)測(cè)控的需求，采用多個(gè)單片機(jī)的聯(lián)合工作的方式，進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)控的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，力圖進(jìn)一步提高測(cè)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適用性。闡述其基本工作原理和設(shè)計(jì)思路以及實(shí)現(xiàn)方法最終得出基于多單片機(jī)的數(shù)據(jù)測(cè)控硬件系統(tǒng)的雛形。

【關(guān)鍵詞】多單片機(jī);數(shù)據(jù)測(cè)控;硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

伴隨著軟件系統(tǒng)開發(fā)以及芯片技術(shù)的日漸成熟，單片機(jī)的應(yīng)用更加廣泛，并且在長(zhǎng)期的實(shí)踐中日趨完善。市場(chǎng)上也涌現(xiàn)出了越來越多基于單片機(jī)的模塊化產(chǎn)品，功能強(qiáng)大的個(gè)中國(guó)單片機(jī)也在各自的領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，這些單片機(jī)的確減輕了設(shè)計(jì)人員的工作負(fù)擔(dān)，但是這其中也不可避免的存在著一些問題，比如在設(shè)計(jì)中只考慮了與單片機(jī)相適應(yīng)的硬件條件，而沒有考慮與之對(duì)應(yīng)的軟件條件，所以在設(shè)計(jì)中硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的分割較大，其次是在硬件選擇的過程中沒有將系統(tǒng)開發(fā)的周期和成本納入考慮范圍，從而大大降低了單片機(jī)的實(shí)效性。筆者將在下文中結(jié)合軟硬件綜合設(shè)計(jì)的思想，綜合多單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)控硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1.單片機(jī)的硬件特征

單片機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱，概括來說單片機(jī)具有體積小，質(zhì)量輕應(yīng)用方便的優(yōu)勢(shì)，具體來說單片機(jī)具有如下硬件特征：（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在使用中更加便捷并且能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的模塊化，是目前較為先進(jìn)的硬件設(shè)備；（2）可靠性和安全性高，從而為整體系統(tǒng)的穩(wěn)定提供了保障；（3）功能廣泛并且處理速度快，能夠較快對(duì)系統(tǒng)的工作和命令做出反應(yīng)，靈敏性較高；（4）能耗較低并且小巧，更加方便攜帶；（5）可控性高；（6）具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，因此其應(yīng)用范圍更加廣泛。

具體到數(shù)據(jù)測(cè)控當(dāng)中，單片機(jī)的應(yīng)用需要改變以往傳統(tǒng)醒目的孤立格局，應(yīng)該從具體的實(shí)施環(huán)境以及具體的操作要求出發(fā)，綜合多單片機(jī)進(jìn)行測(cè)控，達(dá)到更好的系統(tǒng)整合效果，形成一個(gè)基本的數(shù)據(jù)測(cè)控硬件系統(tǒng)平臺(tái)，主要包括了計(jì)算機(jī)、顯示器、鍵盤以及工業(yè)測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)，中間的數(shù)字量輸入輸出、模擬量輸入輸出等環(huán)節(jié)。

在生產(chǎn)過程的控制中，包括了信號(hào)的輸入和輸出兩個(gè)部分，單片機(jī)需要處理的則是包括了三類主要信號(hào)，分別是開關(guān)量信號(hào)以及模擬量信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，這三個(gè)信號(hào)分別對(duì)應(yīng)了生產(chǎn)過程的運(yùn)行情況以及工況。現(xiàn)場(chǎng)控制裝置和純數(shù)字設(shè)備的信號(hào)。具體來說針對(duì)第一類信號(hào)，通過單片機(jī)的測(cè)控能夠觀察被控設(shè)備的啟動(dòng)和使用狀態(tài)，并且能夠測(cè)控報(bào)警信號(hào)等。針對(duì)第二類的模擬量信號(hào)，主要是根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速、流量、壓力等反應(yīng)設(shè)備的使用情況。第三類的純數(shù)字設(shè)備的數(shù)字信號(hào)尅直接和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線或者接口相連，因?yàn)槠渫ㄓ眯暂^強(qiáng)，所以應(yīng)用比較方便。相比較前兩類信號(hào)，第三類數(shù)字信號(hào)更容易監(jiān)測(cè)，并且具有更加廣泛的應(yīng)用特征。

2.基于多單片機(jī)的數(shù)據(jù)測(cè)控硬件系統(tǒng)

2.1功能設(shè)計(jì)

（1）實(shí)現(xiàn)多單片機(jī)與生產(chǎn)過程之間的信息轉(zhuǎn)換，具體來說包括了AD轉(zhuǎn)換、電平轉(zhuǎn)換以及數(shù)字量的轉(zhuǎn)換等，這些信息傳遞和轉(zhuǎn)換是實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)測(cè)控的基礎(chǔ)。

（2）信息傳輸：信息傳輸是基于多單片機(jī)的數(shù)據(jù)測(cè)控硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，包括了多路信息的分時(shí)采集以及多路控制的分時(shí)操作等，對(duì)信息進(jìn)行綜合篩選以及傳送，最終傳輸大CPU主板上，最終實(shí)現(xiàn)信息顯示的功能。

（3）參數(shù)存儲(chǔ)：在實(shí)際運(yùn)用中基于多單片機(jī)的數(shù)據(jù)測(cè)控硬件系統(tǒng)還涵蓋了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能，通過對(duì)數(shù)據(jù)參數(shù)和信息進(jìn)行存儲(chǔ)，起到數(shù)據(jù)測(cè)控的參照兩和變量分析的作用。

2.2軟件硬件平臺(tái)綜合設(shè)計(jì)

基于多單片機(jī)的數(shù)據(jù)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要綜合硬件和軟件系統(tǒng)，其軟件系統(tǒng)主要分為兩個(gè)部分，一部分是主要用于硬件平臺(tái)上，其主要功能主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)采集和具體的數(shù)據(jù)運(yùn)算工作，其通過硬件皮昂太的軟件模塊有單片機(jī)的主程序共同組成一個(gè)系統(tǒng)軟件平臺(tái)，在這里實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的整合分析；另一部分是通訊軟件平臺(tái)，主要是起到傳遞數(shù)據(jù)以及傳達(dá)指令的作用。軟件系統(tǒng)是基于硬件系統(tǒng)的，在系統(tǒng)中發(fā)揮硬件平臺(tái)的潛力，并且在綜合利用現(xiàn)有硬件條件的前提下，讓系統(tǒng)測(cè)控的準(zhǔn)確性進(jìn)一步提高。

3.技術(shù)特點(diǎn)分析

基于多單片機(jī)的數(shù)據(jù)測(cè)控硬件系統(tǒng)是在綜合運(yùn)用了多個(gè)單片機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，通過對(duì)單片機(jī)的功能的進(jìn)一步完善補(bǔ)充，結(jié)合系統(tǒng)本身的硬件軟件綜合設(shè)計(jì)，筆者認(rèn)為其自身具有如下技術(shù)特點(diǎn)：

3.1開發(fā)的效率高

開發(fā)效率高主要是針對(duì)多單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)而言的，因?yàn)閱纹瑱C(jī)本身具有反應(yīng)靈敏、適應(yīng)性強(qiáng)以及可控性強(qiáng)和技術(shù)先進(jìn)的優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)的開發(fā)必然會(huì)大大提高工作效率，其使用的價(jià)值也較高，與此同時(shí)，用戶只需要適當(dāng)?shù)膶?duì)軟件進(jìn)行修改基于能夠生成相對(duì)應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)，因此可以說基于多單片機(jī)的數(shù)據(jù)測(cè)控硬件系統(tǒng)開發(fā)方便，可開發(fā)性高，具有較高的開發(fā)效率。

3.2具有良好的實(shí)時(shí)性

系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性特征是與測(cè)評(píng)系統(tǒng)直接關(guān)聯(lián)的，數(shù)據(jù)測(cè)控本身是一個(gè)可變性較大的工作項(xiàng)目，對(duì)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)把握是系統(tǒng)本身的一大優(yōu)勢(shì)。因?yàn)閱纹瑱C(jī)反應(yīng)靈敏的特征，系統(tǒng)雜實(shí)際運(yùn)用中具有良好的實(shí)效性，能夠及時(shí)準(zhǔn)確的反映生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)，通過信號(hào)的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的傳輸實(shí)現(xiàn)對(duì)整體工作狀況的把握，因此說基于多單片機(jī)的數(shù)據(jù)測(cè)控系統(tǒng)具有良好的實(shí)時(shí)性。

3.3提高工作效率

基于多單片機(jī)的數(shù)據(jù)測(cè)控系統(tǒng)具有較高的工作效率，因?yàn)橄到y(tǒng)本身的數(shù)據(jù)接收和傳輸?shù)臏?zhǔn)確性以及可靠性，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的安全，從而避免了在產(chǎn)品開發(fā)過程中的大量低水平的重復(fù)工作，一方面保證了平臺(tái)的可靠性的積累，一方面確保了平臺(tái)信息的準(zhǔn)確性、規(guī)范性和科學(xué)性。更加有力與對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)測(cè)控。

3.4安全性高

安全性主要是指保護(hù)數(shù)據(jù)的安全性，數(shù)據(jù)本身具有不可重復(fù)性，一旦數(shù)據(jù)丟失就無法找回，因此基于多單片機(jī)的數(shù)據(jù)測(cè)控因?yàn)閱纹瑱C(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，能夠進(jìn)一步確保數(shù)據(jù)的安全性。除此之外，在本次的數(shù)據(jù)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮了軟件系統(tǒng)，軟硬件系統(tǒng)的綜合應(yīng)用進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)的可靠性和安全性。同時(shí)采取了一系列的防干擾措施，避免了數(shù)據(jù)信號(hào)遭到破壞，進(jìn)一步確保了系統(tǒng)的安全性。

綜上所述，基于多單片機(jī)的數(shù)據(jù)測(cè)控技術(shù)能夠更加充分的發(fā)揮系統(tǒng)中的軟件和硬件資源，更進(jìn)一步提高資源的利用效率，為更好地進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和監(jiān)測(cè)創(chuàng)造條件。相信在未來，隨著單片機(jī)技術(shù)的日漸完善，其應(yīng)用范圍會(huì)更加廣闊，而數(shù)據(jù)測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅需要考慮硬件系統(tǒng)，還需要綜合軟件系統(tǒng)的功能，進(jìn)一步提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全性能。多單片機(jī)技術(shù)是單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用的延續(xù)和發(fā)展，在推動(dòng)單片機(jī)的應(yīng)用上又向前邁了一大步。

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