基于单片机的新型多路数据采集系统

摘要:系统结构紧凑，采用89C52单片机作为中心控制单元，应用12位高精度并行A/D转换芯片AD574和8通道故
障保护模拟开关MAX354实现8路数据采集;不仅记录采集的数据，而且利用串行实时时钟芯片DS1302记录数据出现的
时间，有利于用户准确了解和把握生产过程的状态;与上位机进行通讯，将采样数据和采样时间存储在上位机文件中，便
于数据的查询和分析，给工业过程的长期正常运行和检查带来了很大的方便。
关键词:多路数据来集;上位机;DS1302

New Data Sampling System of Multi-roads
  Based on Single-chip Microcomputer
                        YANG Bo, LI Wan-zhou
(Deparhnent of Automation, Tsinghua University, Beqing 100084, China
    Abstract: The system is compact, using single-chip microcomputer 89C52 as central control item, realizing data sampling of 8 roads
through AD574 and MAX354. It not only records the acquired data, but also records what time it happened using timekeeping chip
DS1302. There is communication between this system and a host computer, which stores the sampled data and its time in a document, it
is very useful for querying and analyzing data, and helpful for long-time working of the industry process and checking on it.
Key words: data sampling of multi-roads; host computer; DS1302
0引言
    传统的基于单片机的数据采集系统!2-4〕只是定时采样，记
录采集的数据而不能记录其出现的准确时间，只在数据异常时
进行简单的报警，但对于长期运行的系统，记录时间非常必要。
传统的数据采集系统由于没有上位机的支持，不管采用什么样
的数据存储器，它的存储容量都是有限的，所以不得不对存储
的历史数据进行覆盖刷新，这样不利于用户对数据进行整体分
析，因而也不能对生产过程的状况进行准确的把握。而且传统
的数据采集系统是采用简单键盘接收用户的查询命令，将相应
的数据用LCD或者LED来显示，由于数据量巨大而能显示出来
的信息非常有限，往往不能满足用户的需求。设计了一套新型
的数据采集系统，采用89C52单片机作为中心控制单元，应用
12位高精度并行A/D转换芯片AD574和8通道故障保护模拟
开关MAX354实现8路数据采集，利用串行实时时钟芯片
DS1302记录数据出现的时间，采用EEPROM器件AT24C256模
拟I2C时序进行暂时的数据存储，待存储的数据足够多的时候
将历史数据通过单片机串行口存储在上位机文件中。这样用
户可以在上位机上编写各种程序或者利用其他应用软件对文
件中的数据进行有效查询和分析，有利于工业过程的长期正常
运行和检查。
1系统设计
1.1单片机基本系统
    单片机系统是整个控制系统的核心，它完成整个系统的信
收稿日期:2006 - 04 - 06收修改稿日期:2006-07一18
息处理和协调控制。它的主要工作是上电后进行初始化操作，
设置采样周期，启动采样电路，读取采样数据和采样的时间，将
它们临时存储在存储器中，当存储的数据达到一定数量的时
候，启动串行口通讯，将存储器中的数据传输到上位机，由上位
机程序将数据存储在文件中，然后刷新数据存储器。系统采用
89C52作为中心控制单元，它具有8 KB flash, 256 x 8 B内部
RAM,32个可编程I/0,3个16 B计数器、8个中断资源和1个可
编程串口〔I7。为了便于单片机外围器件扩展，采用74LS138对
高位地址进行译码。
1.2 EEPROM数据存储器
    数据存储器的作用主要是临时存储数据，起数据缓存的作
用。当采集的数据达到一定总量的时候一次性传输给.上位机，
这样有利于提高数据的传输效率和在上位机中进行存储的效
率。采用256 KB串行电可擦的可编程只读存储器A124C256 [,'
它特别适用于具有大容量数据储存要求的数据采集系统。
    图1是AT24C256与89052 PI口的连接简图，可以看出只占
用了单片机的两个vo口。CEO,CE1是地址选择输人端，全部接
地，WC是写保护输人引脚，与地相连时，允许写操作。SCL是串
行时钟输人引脚，与89052的P1.3相连，在其上升沿将SDA写人
存储器，在其下降沿将数据读出并送往SDA.SDA是双向串行数
据输人输出口，与P1.4相连，和单片机进行数据交换。
1.3采样电路