多路数据采集系统设计

韩 犇

（江苏徐工信息技术股份有限公司，江苏 徐州 221000）

0 引言

随着科学技术的快速进步，工业和农业等领域的新发展，对于数据采集的精度提出了更高的要求。 近年来我国智能化技术发展水平越来越高，进一步促进了智能行业的发展， 尤其是智能多路数据采集系统[1]在应用中不仅能精确、迅速地采集数据，还能及时、有效地将数据进行模拟转换，在液晶屏显示的同时将信号传送到手机App 进行同步显示。 在其生产过程中，可以对生产现场环境的有效参数进行采集、监视和记录，为人们在提高产品的质量和产量、降低投资成本提供有效的信息和手段。

1 系统整体设计原理

多路数据采集系统通过STC89C52 单片机主板控制[2-3]，12864LCD 液晶实时显示当前环境中的湿度值、温度值、光照度。 通过使用DHT11 采集两路数据(温湿度数据)，选用光敏电阻采集光照，然后以数字形式传给单片机处理；通过按键对湿度、温度、光度进行上下限调节。 并且最后保存在单片机内部。 通过稳压模块变换电压值，把系统的5.5 V 电压换成Wifi 模块额定电压3.3 V， 在液晶屏显示的同时将数字信号传送到手机App 进行同步显示(液晶屏选取本身就有中文字库)，方便远程监测。 当环境中温度、湿度、光度任意一项不在设定的上下限范围内，声光报警使得蜂鸣器开始报警。

2 主要部件机构及技术特点

STC89C52 单片机是新一代高速/低能耗/超强抗干扰的单片机， 指令代码完全兼容传统8051 单片机，12时钟/机器周期和6 时钟/机器周期可以任意选择。STC89C52 单片机作为核心控制器，既可以采集底层传感数据，又可在线下载以及进行程序的编写和上传。

DHT11 数字温湿度传感器同时采集两组信号，内部有数字信号， 所以不需要其他转换器就可直接显示数字。 同时DHT11 自身增加了校准设计，使得数据更加可靠，并且可以快捷地将数字信号传输给STC89C52单片机，运用更加稳定、可靠。

设计采用光敏电阻随温度的变化改变阻值来采集数据，没有光照的时候，光敏电阻值很大，按照公式，可以知道电阻与电流成反比，当电阻变大随之电流会变小。 反之，当受到光照的时候，电阻变小，根据电阻与电导率成反比，所以电导率增加。

图1 整体框图

采用ADC0832 模数转换，性能相对齐全，一般的模数转换都可以用它。 它的芯片反应速度很快，通常情况下在32μS 附近，可以减少数据的误差，输出时不仅仅只输出一路，D0D1 端口可以双向，所以整体可以双数据输出。

系统使用的Wifi 模块选择Esp8266，它是一款未移动设备设计的，可以用Esp8266 设置热点，让设备进入局域网进行通信，可以更加明确了解实时情况。

本系统共使用四个轻触按键，本设计中分别命名为a2、a3、a4、a5。其中 a2、a3、a4 三个按键为数据的设置键，分别设置温度湿度光照的上下限。按键四个引脚，1 和2导通，3 和 4 导通， 所以 1、2 接一个，3、4 接一个就可以了，a2 控制上下限转换，a3a4 分别为加减来进行上下限调节。 a5 为复位按键，为整体的电路复位。

3 系统设计软件及使用方法

系统设计软件采用Keil5 编写程序， 它可以兼容单片机C 语言软件开发， 与汇编相比，C 语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上明显具有优势。 并且在设计时，运用Protues 软件实现了画原理图，植入程序，实现仿真功能。 通过一个集成开发环境将系统所设计的部件组合在一起，实现了底层温湿度数据采集和转换，核心控制器的及时、可靠的模数处理，以及顶层显示终端通过互联网实时将现场环境如实反馈的全过程管控。

使用方法：（1）打开程序，进入 Keil 软件。（2）建立一个新工程：Project 下 New Vision Project。 （3）保存工程。 （4）选择单片机的型号： Atmel 公司的 89s52。 （5）建立一个程序源文件： File 选择New， 输入源程序。（6）保存源文件：点击菜单 File-＞Save。 （7）添加源文件 ：Project 单 击 “Source Group 1”， Add Files to Group。 （8）工程进行编译、连接。 （9）程序仿真调试：Debug 下 Start/Stop Debug。 （10）在执行之前，记录下部寄存器50H 单元的内容。执行程序之后，再记录下。（11）生成 HEX 文件，重新编译。

4 主要部件的连接及调试

通过一个集成开发环境将系统所设计的部件组合在一起，液晶屏下面5V 电源插口，连接USB 或电池盒，最下角黑色的是Wifi 模式，用来连接安卓手机，把我们当前温湿度光照传到手机。左下角是声光报警模块，蜂鸣器与LED 灯组合，本系统设置了各项的上下限，其中一个超过限制都会报警。 Wifi 模块上面是一个3.3 V 稳压模块， 因为Wifi 模块的额定电压是3.3 V，系统电压是5.5 V，所以需要稳压模块来转换电压，右下角由AD 于光敏电阻组合，采集光照，由于光敏电阻是模拟电压，AD 转换成数字信号来显示当前的光照值。 按键最上面一个是复位按键。 中间偏右蓝色的那个是温湿度采集模块，DHT11 传感器， 可以采集环境当前的温湿度。 接通电源后，温湿度以及光照采集的数据就显示出来了， 此时的温度是29℃，是良好的。 湿度92%，比较潮湿的。 由于光正在照射，光照强度91%，光照比较强。

图2 接通电源实物图

5 总结

多路数据采集系统在以后的生活中用途很广泛，本设计主要实现温湿度光照的采集，为了控制适宜的环境，设置一些上下限来报警，通过Wifi 模块上传手机进行监控，设计主要用于农业大棚，现实生活中离不开食物，食物与人们息息相关，现在社会上土地面积越来越少，城市化建设越来越多，土地资源日益减少，所以对于农业产量以及质量要求越来越高。 农业产量的高低取决于农作物的生活环境。 适宜的温度、适宜的湿度、 适宜的光照对于农作物来说尤其重要，目前我国多路数据采集部分并没有很精确，多路实现的也不是很多，所以这方面需要加强研究。