多通道数据采集系统设计

刘舒拉

西安航专电气工程系，陕西西安 710077

多通道数据采集系统设计

刘舒拉

西安航专电气工程系，陕西西安 710077

本系统利用A/D转换器件采集三个通道的模拟信号并转换为数字信号，下位机读取数字信号并将采集次数信息连同得到的数字信号一起保存在片外存储器中。上位机读取键盘信息，如果需要显示数据，就向下位机发送请求信号，下位机再从片外存储器读取相应的数据传递给上位机，上位机则将数据送入液晶显示器进行显示。

巡回检测；双机通信；片外存储器；液晶显示

scan test; Dual machine communication; external memory; LCD

1、系统组成

该数据采集系统的框图如图1所示。该系统主要由A/D转换电路、下位机、上位机、片外存储器、LCD显示器、键盘等部分构成。共同完成三路数据的采集和存储及显示工作。

图1 系统框图

2、硬件电路设计

硬件电路主要包括：A/D转换电路、外部存储器电路、LCD显示电路、键盘电路，它们都以单片机为核心，现在分别进行介绍。

2.1 A/D转换电路

该电路主要完成将三个通道的模拟量转换为数字量，采用ADC0809作为转换器件。三个模拟量均为电压信号，其值都在0～5V之间，如果是其他形式的模拟量，需要先转换为电压信号，三个模拟量分别加在IN0、IN1、IN2三个模拟量输入端，如图2所示。

图2 ADC0809与单片机的连接

2.2 外部存储器电路

外部存储器采用24C128，该芯片是一个128K位的串行CMOS E2PROM。内部包含16384个字节，每个字节8位，该芯片采用CATALYST公司的先进CMOS技术，减少了器件的功耗。该器件通过I2C总线接口进行操作。24C128的管脚较少，与控制器件的连接十分简单，采用单电源供电，使用方便。24C128与下位机的连接如图3所示。

图3 24C128与下位机的连接

图7 软件流程图

下位机采用单片机89C51，将24C128的SDA端与下位机的P1.0连接，实现串行地址和数据的发送，将24C128的SCL端与下位机的P1.1连接，用下位机的P1.1作为24C128的串行时钟。

2.3 双机通信电路

双机通信实现下位机与上位机的双向数据传送，如图4所示。

图4 双机通信电路

双机通信利用单片机的串行口进行，上位机向下位机发送启动信号及读取数据请求信号，下位机收到信号后，进行相应的操作。

2.4 LCD显示电路

LCD显示电路依次显示三个通道的数据，显示的格式是：

其中“N O”表示采集次数；“C H”表示 通道号；“X.X”表示电压值（一位整数，一位小数）。

显示电路如图5所示：

图5 LCD显示电路

L C D显示电路采用液晶显示器件RT12864M，RT12864M是一种图形液晶显示器，它主要由行驱动/列驱动和128*64全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可显示8*4个（16*16点阵）汉字。内置8192个中文汉字库，RT12864提供了并口和串口两种数据传输的接口方式。这里采用串口方式。

2.5 键盘电路

键盘电路包括启动键，显示键，如图6所示：

图6 键盘电路

该电路由四个独立式按键组成，其中S1为启动采集键，按下时表示开始对三个通道分别采集一次；S2为显示键，按下时表示要将测试结果显示在LCD上，至于要显示第几次采集的结果则由S3表示；S3为加一按钮，每按下一次会自动加一，次数在0～9之间巡回变化。如果需要显示的次数大于采集到的次数，下位机将返回出错信息；S4为确认键，当按下时上位机就将需要显示的信息通知下位机，下位机则将数据从片外存储器中取出送到上位机，并由上位机送到LCD进行显示。

3、软件设计

软件包括上位机程序和下位机程序两部分，流程图如图7所示。

4、结束语

多通道数据采集系统能实现数据的多次采集，分批存储，具有结构简单，使用方便的特点，不仅可以显示当前的多通道数据信息，还能显示前几次的数据，而且通过对软件的升级，还能实现平均值，最大、最小值的显示，具有一定的可扩展性。

[1]曹天汉.单片机原理与接口技术[M].北京:电子工业出版社.2006

[2]马家辰,孙玉德,张颖.MCS-51单片机原理及接口技术.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社. 1998

[3]强锡富.传感器.北京:机械工业出版社. 2001

[4]谢志萍.传感器与检测技术.北京:电子工业出版社.2004

Multi-channel data acquisition system design

Liu Shu la
Xi’an Aero technical college, Shann’ xain, Xi710077

This system uses A/D conversion device to acquisitive three channel simulation signals and convert them to digital signals. The lower level computer reads digital signal and saves it into external memory, the upper computer reads keyboard information and transmits requisition information to the lower level computer if the signal needed to display, if it is true, the lower level computer will read the corresponding data and transfer it to the upper computer, then the upper computer will send the data into LCD to display.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.050