【摘要】現(xiàn)代經(jīng)濟科技的快速繁榮發(fā)達(dá)，促進(jìn)了用電設(shè)備逐漸向快速化、自動化、復(fù)雜化的方向轉(zhuǎn)變，因此很容易出現(xiàn)使用設(shè)備一旦故障就會帶來巨大的經(jīng)濟損失。所以，需要對機器設(shè)備和應(yīng)用環(huán)境的數(shù)據(jù)及自然界中各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一采集和分析處理。在控制器的經(jīng)濟性和應(yīng)用的穩(wěn)定可靠性思想考慮，單片機是最佳的首選，投入小，故障率低，后期的維修改進(jìn)易于實施的，所以基于AT89C52單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有更為廣泛的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】AT89C52單片機;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);ADC0809轉(zhuǎn)換器

1.引言

在大自然和日常生活中信號無處不在，它們以很多種形式存在，比如：位移、光強、流量、電磁場強度、速度、壓力和溫度等，無法用數(shù)據(jù)進(jìn)行直接統(tǒng)計和記錄分析。為了將這些信息被人類認(rèn)知，幫助改造自然，需要將這些信號信息轉(zhuǎn)換成人類能夠懂得理解的數(shù)字表格，這就進(jìn)行了數(shù)據(jù)的采集。所以數(shù)據(jù)的采集及轉(zhuǎn)換是特別重要的，能更好了解生活和社會的變化，更能推動促進(jìn)其發(fā)展進(jìn)步。在自然界中的信號存在方式多種多樣，所以需要數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠首先采集到現(xiàn)場的信號的數(shù)據(jù)信息，然后進(jìn)行集中的轉(zhuǎn)換、傳輸、處理、存儲、顯示等具體操作，完成數(shù)據(jù)的采集為以后的控制管理打下堅實的基礎(chǔ)。

時間的前進(jìn)，使得科學(xué)技術(shù)獲得了更加迅速改進(jìn)和發(fā)展，同時人類對自然的好奇心的推動，信號數(shù)據(jù)信息的采集技術(shù)研究已經(jīng)成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究中核心的關(guān)鍵課題之一。所以，越來越多的學(xué)者和專家全心全力投入到這項研究中。尤其，在實際應(yīng)用中對于以單片機為控制器的的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究和開發(fā)獲得了更多的成果，成功地促進(jìn)加強了我國在數(shù)據(jù)信息采集方面的技術(shù)的發(fā)展革新。

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，傳感器具有舉足輕重的作用。其中傳感器是把的自然環(huán)境中的所有信息的信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字可識別的量值。用信號數(shù)據(jù)采集傳感器將信息收集到，之后將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸送到單片機中完成處理，最后進(jìn)行輸出，這就是完整的基于單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在該系統(tǒng)應(yīng)用中，集中介紹了一種基于AT89C52單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中溫度數(shù)據(jù)收集傳感器DS18B20采集環(huán)境溫度，其中的模數(shù)轉(zhuǎn)換部分由芯片ADC0809完成，將溫度信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓。

2.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要分為：信號收集、信號轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出四大部分。信號收集部分用DS18B20溫度傳感器采集溫度信號，信號轉(zhuǎn)換部分用ADC0809將溫度信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理是通過AT89C52單片機完成，數(shù)據(jù)輸出時通過數(shù)碼管顯示完成的。

為了增強系統(tǒng)的應(yīng)用性，還在虛擬儀器Labview上完成了上位機的設(shè)計，令其溫度數(shù)據(jù)信息的顯示更為直接了，方便后期的管理和維修。完整的系統(tǒng)都是由軟件部分和硬件部分共同組成的，硬件是基礎(chǔ)，軟件是核心，需要協(xié)作才能完成數(shù)據(jù)的采集處理，缺一不可。。

2.2 控制單片機芯片AT89C52

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心單片機選用最為常用的AT89S52芯片。該MSC-52系列的單片機能并行處理八位數(shù)據(jù)，實用性非常好，穩(wěn)定性也很好，故障率極小。自ATMEL公司收購了MSC-51單片機的框架后，對其進(jìn)行了內(nèi)核性能的深化，加入了很多新功能，使得應(yīng)用性更強，并且增大了芯片容量，還增加了Fash閃存功能等。因為51內(nèi)核的單片機的優(yōu)點有很多，所以不管是工業(yè)還是經(jīng)濟等領(lǐng)域的自動化控制中都獲得了較為長久廣泛的應(yīng)用，市場占有率居高不下。

AT89C52單片機芯片的實物頂面圖如2-1所示：共有32個引腳，也就是有32個I/O口，分為4組，分別是P0、P1、P2和P3，并且每組共有8個引腳。該單片機支持的最大外部存儲能夠擴展64K，并且還具有8Kb的Flash存儲區(qū)域。單片機的任何引腳不僅能完成普通的輸入及輸出，還具有第二功能，比如定時器、中斷等，能進(jìn)行引腳復(fù)用，同時還具有看門口、斷電保護(hù)和定/計時功能。通常情況下該單片機的工作電壓為+5V。在工作中要持續(xù)不斷給單片機供電。

圖2-1 AT89C52單片機界面

2.3 溫度傳感器

在對自然界中的溫度信號進(jìn)行收集時可以有很多種方法，以前較為常用的就是熱電偶法。但是實際應(yīng)用中，誤差較大，反應(yīng)較慢。而傳感器具有反應(yīng)快、精確的特點，在該系統(tǒng)中應(yīng)用DS18B20溫度傳感器收集溫度信號。該傳感器的總線為1-Wire類型，只需要一根信號線即可與單片機完成連接。該溫度傳感器的測量范圍為-55度～+125攝氏度，精確度為0.5攝氏度;并且工作電壓范圍較寬為3.0～5.5V。

2.4 ADC0809數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器

在信號采集過程中，較為重要的環(huán)節(jié)就是講收集到的溫度信號轉(zhuǎn)變成單片機可以識別處理的電壓信號。并且在單片機中沒有模數(shù)轉(zhuǎn)換器，只能通過外加轉(zhuǎn)換器才可以完成。該系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)化主要通過ADC0809實現(xiàn)的，經(jīng)過轉(zhuǎn)變期模擬數(shù)字電壓能較為準(zhǔn)確地反應(yīng)其溫度的高低強弱。

A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809屬于逐次逼近式轉(zhuǎn)換器。是8位處理器，即是測量精度最高位為參考電壓的二百五十五分之一。并且只有一個轉(zhuǎn)換器，但開關(guān)共8路，還具有8個通道，決定了芯片能夠完成8路模擬電壓的測量，但不能同時工作。

在工作中三態(tài)輸出鎖存器和OE端高低電平改變控制數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和輸出。

為了驗證系統(tǒng)設(shè)計的可行性，采用 Proteus進(jìn)行了模擬仿真，結(jié)果如圖2-2所示。在圖中選用滑動變阻器替代AD轉(zhuǎn)換后的電壓值，得知滑動變阻器改變時數(shù)碼管數(shù)據(jù)也會相應(yīng)變化，證明系統(tǒng)設(shè)計合理可靠。

圖2-2 ADC0809的Proteus仿真界圖

3.總結(jié)

在生活的地球中信號無處不在，如要準(zhǔn)確捕捉和測量這些信號，就要有可靠地數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，也就是基于單片機AT89C52的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

在系統(tǒng)中，信號轉(zhuǎn)換主要通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809實現(xiàn)的，還利用Labview完成PC端監(jiān)控界面的設(shè)計，提高數(shù)據(jù)的直觀性及便捷性。該系統(tǒng)充分發(fā)揮了單片機的所有功能，增強了系統(tǒng)的靈活性、可靠性、便于擴展性等。所以，基于單片機AT89C52的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有更為廣大的應(yīng)用前景和空間。

參考文獻(xiàn)

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