基于单片机的数据采集器的设计

刘福礼

摘要；数据采集器是以单片机为基础，利用单片机读取各种传感器的数据，通过一些通信手段，比如短距离传输可利用RS232串口通信或者依靠载有IEEE802.11协议的无限模块，把数据传输到终端设备上，实现数据的远程采集和控制功能，以上所说的两种技术均是全双工的。这样可以节省很多劳动力，不必要在为一个数据来回奔波，何时何地均可控制。

关键词：ESP8266；RS232；TTL；串口通信；AVRmega16单片机

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）07-0042-01

随着社会科学技术的迅速发展，人类的各种生活更加趋近于智能化方向发展，像一些大型企业更是依赖于更加高端的科学技术产品靠拢。越是高端产品所提供的数据更加准确，更加方便。正因为这方面的需求，智能化产品在当代发展是相当的迅速。该产品的数据采集器就结合了当代更多前沿的科学技术而发明出来的，更加趋近于物联网发展潮流，该数据采集器可采集各种数据，比如温度、湿度、磁场强度等。该数据采集器可将数据传送到远程的终端设备上，从而实现更加人性化的管理。

1总体布局

数据采集器是一种典型的物联网方向的新兴产品，利用ESP8266模块的IEEES02.11无线局域网技术可将单片机收集的数据通过事先设定的IP地址、通信方式和一个端口号放到世界各地。该数据采集器主要由两个大部分组成。分别是数据收集电路和上位机通信电路组成。数据收集电路部分，是以单片机AVRmegal6（其他单片机也可以）以及外围接口电路组成数据采集电路的核心，外接各种类型的传感器达到不同数据的收集功能。外接一个EEPROM，这个可防止突掉电，单片机无法自身恢复工作的一个功能，多余的存储空间易可进行重要数据的存储。上位机通信电路部分，可使用单片机自带的SPI通信协议，利用TTL转RS232，直接进行电脑终端与数据收集电路的数据交换，这种方式只适合短距离的通信，当距离过大时，信号会出现失真。

2硬件主要部分

图1中序号1所指的是利用12C总线进行单片机与传感器进行数据交换的一类传感器，这种传感器的优点是可以在很大程度上节省单片机的I/O口，为数据采集器的后续的外围升级创造一个良好的条件，但是利用12C协议进行通信，相当于是串口通信，所以数据传输的速度就要慢一拍，若是数据采集器对时间的要求比较高，则不适用于此方案。

图1中序号2所指的是利用并行通信进行单片机与传感器进行数据交换的一类传感器。由于该类传感器是并行通信，所以非常浪费单片机的I/O口，但是这类传感器的数据交换时間要比串行口的要快很长时间，这种方法适用于数据对时间要求较高的数据采集器。

图1中序号3所指的是单片机通过SPI协议通过TTL转RS232模块直接与PC机相连，该方法适用于较短路径的数据传输，一般的利用该方法有效数据传输距离在五十米左右，可以增加上拉电阻来提高数据的有效距离。

图1中序号4所指的是单片机利用ESP8266进行远距离传输，当ESP8266链接到互联网时，就可以把数据传输到任何一台连接互联网的PC机端。这种方案适用于超远距离的数据传输。

除上述所说元件外，还需要单片机AVRmega16、电阻、电容、晶振、按键开关来构成单片机的最小驱动电路。在上述所说的图1中序号1、2所指的是数据收集电路，序号3、4指的是上位机通信电路。用户可根据自己的需求设定适合自己的方案。

3软件流程

单片机的选择主要是根据传感器的类型进行选取，一般的传感器的数据类型是8位和12位的数据，选取相同位数的单片机，可以使后期的编程简单化，减少程序代码上的不必要麻烦。在上述的额硬件选择链接完毕时后，利用单片机实时读取传感器中的数据，然后单片机在直接传送给终端设备。终端也可增加相应的功能向下位机发送数据的功能。

4总结

该产品研究的数据采集器在很大程度上更加趋近于科技潮流发展，向着物联网方向发展，在该数据采集器的平台上可以挂载很多种传感器或者其他装置，使该产品多元化，比如在该数据采集器上挂载一些温湿度传感器，这样该装置就是粮库的必选装置，很大程度上减轻劳动力，只需要工作人员在终端直接观察仓库的总体情况。该数据采集器非常适用于工厂使用，提高工作效率。