基于单片机的多路数据采集系统设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的多路数据采集系统设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

3981 5G N DV 引脚结构图如图 所示： 图 MAX 内部结构图 其中引脚 16（ C1+、 V+、 C1_、 C2+、 C V）用于电源电压转换，只要在外部接入相应电解电容即可；引脚 710 和引脚 1114 构成 两组 TTL 信号电平与 RS232C 信号电平的转换电路，对应引脚可直接与单片机串行口的 TTL 电平引脚和 PC 的 RS232C 电平引脚相连。 C 1 +R 1 O U TT 2 I NT 1 I NC 2 C 2 +C 1 R 2 O U TG N DV D DV C CT1O U TT 2 O U TR 1 I NR 2 I NV E E13451 11 01 21 5921 61 471 386MAX232 4. 软件部分 该设计软件部分分为下位机与上位机两部分。 下位机用 KeilUvision4 编写程序，上位机用Visual 编写程序。 下位机软件部分 简介 KeilUvision4 Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（ UVISION）将这些组合在一起。 Keil 有以下几个特点： 全 功能的源代码编辑器； 器件库用来配置开发工具设置； 项目管理器用来创建和维护用户的项目； 集成的 MAKE 工具可以汇编、编译和连接用户嵌入式应用； 所有开发工具的设置都是对话框形式的； 真正的源代码级的对 CPU 和外围器件的调试器； 高级 GDI(AGDI)接口用来在目标硬件上进行软件调试以及和 Monitor51 进行通信。 下位机软件设计 根据数据采集系统的指标要求， 由于系统需要实时显示任一通道数据采集结果，所以在显示完采集数据信息后，程序将自动跳回 A/D 采样环节重复执行。 下位机程序 流程图如图 所示。 开 始初 始 化选 择 通 道 3A/D转 换判 断 数 据 转 换是 否 完 成通 过 串 口 向 上 位机 传 送 转 换 数 据四 位 数 码 管 显 示N结 束 图 下位机 程序流程图 按照图 所示的程序流程图，用 C 语言编译的程序见附录 C。 单片机 AT89C52 控制ADC0809 实行数据采集与转换的程序通过 Keil4 进行程序的编译与修改，程序编译成功后利用 STCISP 软件把程序的 .hex 文件下载到单片机中 AT89C52。 AT89C52 控制 ADC0809 实行数据采集与转换 的程序编译界面 如图 所示。 图 下位机程序编译界面 从图 的左下方的英文字母可以看出程序编译成功，并且生成“最终程序 .hex”文件。 将生成的“最 终程序 .hex”通过 STCISP 软件下载到 AT89C52 单片机中。 “最终程序 .hex”文件下载到 AT89C52 成功的界面如图 所示。 图 下载成功界面 上位机软件 部分 Visual 介绍 Visual Basic 是 Microsoft 公司开发的 Windows 应用程序开发工具， Visual—— “ 可视化的”，是一种开发图形户界面（ GUI）的方法。 英文 Visual 的意思是 “ 视觉的 ” ，“可视的 Basic” 这个名字可能抽象了点，但实际上它却是最直观的编程方法，之 所以叫做“可视”，你只要看到 VB 的界面就会明白，实际上你无需编程，就可以完成许多步骤。 在 VB 中引入了控件的概念，在 Windows 中控件的身影无处不在，如按钮、文本框等，VB 把这些控件模式化，并且每个控件都有若干属性用来控制控件的外观，工作方法，能够响应用户操作（事件）。 这样你就可以象在画板上一样，随意点几下鼠标，一个按钮就完成了，这些在以前的编程语言下是要经过相当复杂的工作的。 （ 1） Visual Basic 的 特点： ① 可视化的程序设计工具 可视化是开发 Windows 环境下图形用户界面 (GUI)的方法，获得所见 即所得(WYSIWYG— What You See Is what You Get)的效果。 ② 集成开发环境。 程序的编辑、编译、调试和运行都在同一环境下进行，不必进行环境的切换。 ③ 面向对象的程序设计方法。 VB 采用的是面向对象、事件 (消息 )驱动的编程机制。 ④ 结构化的程序设计语言。 仅采用 顺序、选择和循环三种结构编制程序，开发的程序易于阅读、修改和维护。 ⑤ 支持多种数据库系统的访问。 利用 ADO（ Active Database Object）或数据控件可以访问多种数据库，如 Access、Oracle、 DBASE、 FoxPro、 Excel、 Lotus123 等。 ⑥ Active 技术 可以在 VB 程序中嵌入其他软件开发的程序，这就使 VB 能开发集声音、图像、动画、字处理、 Web 等对象于一体的应用程序。 ⑦ 完备的 Help 联机帮助功能 如果在安装 VB 时安装了 MSDN，就可以随时获得联机帮助。 ⑧ 、分布式环境及 Inter环境下的应用程序，它提供 DHTML（ Dynamic HTML）设计工具，可以设计动态网页。 其操作页面如图 所示。 图 Visual 操作界面 （ 2） 主窗口 应用程序窗口 ,由标题栏、菜单栏和工具栏组成 VB 的三种工作模式（标题栏总显示当前模式） a) 设计模式：创建应用程序的大多数工作都是在设计时完成的。 在设计时，可以设计窗体、绘制控件、编写代码并使用“属性”窗口来设置或查看属性设置值。 b) 运行模式：代码正在运行的时期，用户可与应用程序交流。 可查看代码，但不能改动它。 c) 中断模式：程序在运行的中途被停止执行时。 在中断模式下，用户可查看各变量及不是属性的当前值，从而了解程序执行是否正常。 还可以修改程序代码，检查、调试、重置、单步执行或继续执行程序。 窗体 (Form)设计 窗口 窗体设计窗口是屏幕中央的主窗口，它可以作为自定义窗口用来设计应用程序的界面。 用户可以在窗体中添加控件、图形和图片来创建所希望的外观。 每个窗口必须有一个的窗体名字，建立窗体时缺省名为 Form1,Form2, . . .。 设计窗口如图 所示。 图 设计窗口 （ 3） 代码 (code)窗口 在设计模式中，通过双击窗体或窗体上任何对象或通过“工程资源管理器”窗口中的“查看代码”按钮来打开代码编辑器窗口。 代码编辑器是输入应用程序代码的编辑器。 代码窗口如图 所示。 图 代码窗口 过程列表框 对象列表框 编辑程序代码 （ 4） 属性（ properties）窗口 属性是指对象的特征，如大小、标题或颜色等数据。 在 Visual 设计模式中，属性窗口列出了当前选定窗体或控件的属性的值，用户可以对这些属性值进行设置。 属性窗口如图 所示。 图 属性窗口 （ 5） 工具箱 (ToolBox)窗口 工具箱提供一组工具，用于设计时在窗体中放置控件生成应用程序的用户接口。 系统启动后缺省的 General 工具箱就会出现在屏幕左边，上面共有 21 个常用“部件”。 工具箱窗口如图 所示。 图 工具箱窗口 对象列表框 属性列表框 属性含义说明 属性显示排列方式 上位机软件设计 该上位机软件编写主要用到了串口通信和曲线画图。 通过对下位机转换好并通过串口传送至上位机的数据信息进行实时绘图。 将下位机采集到的数据通过坐标轴动态显示出来。 该设计主要用到 Msomm 控件一个， timer 控件 两个 ， textbox 控件 四个 ， bo 控件 一个 ， picture控件 一个 ， mand 控件 三个。 主要实现以下 功能 ： 1. 串口采集数据； 2. 用曲线动态显示数据； 3. 显示时间； 4. 鼠标点击读数（确定所点击位置的横纵坐标）。 上位机的操作界面如图 所示。 图 上 位机操作界面 5. 电路制作与调试 电路制作 电路仿真 电路的仿真主要通过 Proteus 软件进行硬件电路的初步设计，能够对各器件进行合理布局，以及验证逻辑是否正确。 通过仿真可以避免因电路错误而将器件烧毁，并且能够进一步了解软件程序编写是否正确，能否实现功能。 仿真步骤如下： (1).安装 Proteus 仿真软件。 (2).按照设计进行布局，画电路图，并连线。 本设计先画出单片机，然后将 四位数码管 与单片机连接，再将 ADC0809与单片机端口连接， 进而 将 四个电位器与 ADC0809连接 ， 再将 MAX232与 RS232C 连接好后与单片机的 、 口相连。 最后接电源和地线。 (3).认真检查连线是否正确，各端口设置是否与程序中的一致，是否接电源和地。 (4).将生成的 .HEX 文件导入单片机。 (5).点击 PLAY，观察是否正常显示及显示结果。 (6).改变 电位器大小及转换通道，再次观察是否正常显示结果。 如图 为 下位机电路 仿真图。 图 下位机电路仿真 软件仿真遇到的第一个问题是点击 Proteus 中 Play 后， 四位数码管不显示结果 ，且电源供电正常，电路连接正确。 经测单片机 I/O 输出端口电平 后发现，没有生成 .HEX 文件，即将程序下载到单片机内，经改后，解决了这个问题。 软件仿真遇到的第二个问题是 点击 Proteus 中 Play 后，四位数码管显示结果不是正常值。 经检查发现 下位机程序显示模块程序中的 语句逻辑出现了问题，当给每个数码管均先用语句熄灭后，再逐个点亮后，显示结果变为正常值。 软件仿真遇到的第三个问题是 拨动开关后，采集信号通道没有发生改变。 经检查后，发现开关另一端应接地，而不是高电平。 改过之后，能够实现用开关控制通道。 硬件电路制作 硬件电路制作包括元器件的选择、电路的焊接以及电路 之间的连接。 在通过 Proteus软件仿真通过后，将电路所需的元器件整理、列表 、 领取、购买。 之后开始在焊接板上进行电路焊接。 焊好后，用杜邦线按图接到相应管脚。 认真检查电路，确认无误后，开始通电。 通电后结果显示于数码管上，通过调节电位器阻值改变电压大小，并观察数码管显示结果是否正常。 再按下按键开关以改变通道，之后调节该通道电位器继续观察。 下位机硬件实物图如图 所示。 图 下位机硬件实物图 硬件调试遇到的第一个问题是当接通电源后，数码管显示结果不稳定，一直闪烁。 起初认为 是软件延迟时间过高，在改变延迟值后，数码管依旧闪烁。 经过查询资料发现是电流不够，进而给单片机 P0 口再接一上拉排阻，且将电源功率增大。 这一问题便得到解决。 调试遇到的第二个问题是 当按下按键开关后，电路通道没有切换。 经检查发现在焊接电路时两个按键开关的一端均接错，没有与单片机的 和 连接。 在重新焊接后，功能得到实现。 硬件电路调试遇到的第三个问题是在调试过程中，某次通电后，发现数码管显示的数值一直是 174，无论按动开关还是改变电位器阻值都无法改变数码管显示值。 经检查发现是在之后的焊接中将 ADC0809 烧坏。 之后将整个电路重新焊接，并采用先焊接底座，之后将芯片插到底座上的方法解决掉这一问题。 硬件调试遇到的第 四 个问题是将下位机用串口与上位机连接后，发现下位机采集到的数据 信息无法上传到上位机。 遇到这个问题首先想到的是串口电路是否工作正常，用其他已完善的程序下载到单片机后，再次与上位机连接并通过串口调试工具检测，发现数据传输正常，结果正确，便确定了是串口程序出了问题。 在反复检查下位机程序、查询资料后，重新改写了部分程序。 问题便得到了解决。 结论 本设计介绍的是基于单片机的多路数据采集系统，用于对 4 路模拟 量进行采集，并显示采集到的数值。 本系统使用 ADC0809 对模拟量进行转换，用 ATC89C52 单片机作为系统核心，控制 ADC0809 以及将采集到的数据发送至上位机。 通过四位共阴数码管显示转换后的数值，将采集过程中模拟量的变化以及通道的切换用上位机动态显示并以坐标的形式绘制出来。 虽然本次设计已基本完成设计目标，但是还有不足之处。 主要表现在显示时不够稳定，时而就会出现数值跳变，这种情况是由于杜邦线与排针连接时有松动。 若采用 PCB 制板，将复杂的引脚。