《基于PIC单片机的多路数据采集系统.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PIC单片机的多路数据采集系统.pdf（5页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、西北师范大学学报(自然科学版)第4 4 卷2 0 0 8 年第6 期5 0J o u r n a lo fN o r t h w e s tN o r m a lU n i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c e)V 0 1 4 42 0 0 8N o 6基于P I C 单片机的多路数据采集系统芦艳，裴东。，梁西银，吕恩胜(西北师范大学物理与电子工程学院，甘肃兰州7 3 0 0 7 0)摘要：提出了一种以P I C l 6 F 8 7 7 单片机作为核心器件的多路数据采集系统的设计和实现方法该系统利用P I C 单片机自身具有的8 路1 0 位A D
2、转换模块及多种输入输出端口，以最小的硬件开销，实现了对8 路数据的循环采集、固定通道采集、实时处理及显示的功能具有电路简单、精度高、功耗低、抗干扰能力强、通用性强的特点关键词：多路数据采集系统 P I C 单片机；A D 转换；实时控制中围分类号：T P2 7 4+2文献标识码：A文章编号：1 0 0 1 9 8 8 X(2 0 0 8)0 6 0 0 5 0 0 4M u l t i c h a n n e ld a t aa c q u i s i t i o ns y s t e mb a s e do nm i c r o c h i pP I CL UY a n，P E ID o n
3、 g。L I A N GX i y i n，L UE n s h e n g(C o l l e g eo fP h y s i c sa n dE l e c t r o n i cE n g i n e e r i n g，N o r t h w e s tN o r m a lU n i v e r s i t y，L a n z h o u7 3 0 0 7 0，G a n s u，C h i n a)A b s t r a c t：T h i sa r t i c l ei n t r o d u c e st h ed e s i g n i n gm e t h o do ft
4、h em u l t i c h a n n e ld a t aa c q u i s i t i o ns y s t e mw i t hP I C l6 F 8 7 7a si t sk e r n e lp r o c e s s o rc h i p B a s e dont h ee i g h tc h a n n e l1 0b i tA Da n dv a r i o u sI 0p o r t so ft h em i c r o c h i pP I C，t h i ss y s t e mc a nr e a l i z ec o l l e c t i n gd a
5、 t ao fe i g h t c h a n n e lc i r c u l a r l yo rc o l l e c t i n gd a t ao ff i x e dc h a n n e la sw e l la sp r o c e s s i n ga n dd i s p l a y i n gt h ed a t ai nr e a l-t i m ea tt h el o w e s th a r d w a r ec o s t T h es y s t e mh a st h e s em e r i t ss u c ha ss i m p l eh a r d
6、 w a r e，h i g h e rp r e c i s i o na n dl o w e rp o w e r A n di th a st h ea b i l i t yo fs t r o n ga n t i i n t e r f e r e n c ea n dg o o de x t e n s i b i l i t y K e yw o r d s：m u l t i c h a n n e ld a t aa c q u i s i t i o ns y s t e m；m i c r o c h i pP I C；A Dc o n v e r s i o n；r
7、 e a l t i m ec o n t r o l数据采集是数字系统必不可少的组成部分作为测控系统中重要的一环，数据采集的实时性和可靠性是工业控制系统的重要因素 1 现有的基于单片机的多路数据采集系统一般都通过外加A D转换器及多路模拟开关等芯片来实现1 2。5 这样整个系统的外围电路复杂、体积大，布线繁杂，性价比及可靠性随之降低为此笔者选择了具有运行速度快、功耗低、性价比高、功能强等突出优点，且内部自带8 路1 0 位A D 转换器的P I C l 6 F 8 7 7 单片机作为设计核心，实现了对8 路数据的采集及初步处理；并可进行现场数据显示、键盘控制及系统报警等功能由于系统设计方案选
8、用了功能强大的P I C 单片机，因此对数据的处理能力较强；且其内部已经集成了多通道的A D 转换器，只需通过R A。R A 3、R A。、R E。R E z 引脚即可输入8 路模拟电压，从而完成对8 路数据的采集、处理减收稿日期：2 0 0 7 1 1 2 3；修改稿收到日期：作者简介：芦艳(1 9 8 2 一)，女甘肃兰州*通讯联系人，副教授，硕士研究生导师少了外围电路，有效地提高了数据采集系统的集成度及性价比，并大幅度降低了功耗及硬件开销系统硬件设计系统原理框图如图1 所示图1 系统原理框图F i g1B l o c kd i a g r a mo ft h es y s t e m如图
9、2 所示，单片机外围电路结构主要包括传感器与单片机的连接电路、数码显示、键盘电路三大部分单片机时钟电路由4M H z 的无源晶振接两个电容 6 ，结合单片机内部的振荡电路构成2 0 0 8-0 3-0 7人，硕士研究生主要研究方向为电路理论及应用E-m a i l：p e i d o n g n w n u e d u c n万方数据2 0 0 8 年第6 期2 0 0 8N O 6芦艳等：基于P I C 单片机的多路数据采集系统M u l t i c h a n n e ld a t aa c q u i s i t i o ns y s t e mb a s e dO nm i c r o
10、 c h i pP I C5 1图2 基于P I C 单片机的多路数据采集系统硬件电路图F i g2H a r d w a r ec i r c u i to ft h es y s t e m1 1传感器与单片机的连接电路本电路在设计阶段不使用具体的传感器，而是用电位器分压模拟，如图3 所示V C C图3 传感器连接电路F i g3C o n n e c t i n gc i r c u i to fs e n s o r在系统调试阶段利用输人端的电位器可对来自直流源的5V 直流电压进行直流分压，产生o 5V(本系统P I C 内部A D 所能接受的电压范围)的直流电压分别加于0 通道至7
11、通道，进行8 个通道的数据采集(若需测量高于5V 的信号电压，输入端应接衰减电路)为了能对有正负极性的外信号进行数据采集，采用了正端输人负反馈运放作跟随器，并在其输出端作电平变换这样就将本系统输入信号的电压范围扩展到一5 5V 1 2 数据显示及键盘输入数据显示共用6 个L E D 数码管，其中1 个用于显示通道号o 7；1 个用于显示数据符号位；其余4 个为数据显示位数码管与C P U 间的接口用6 片8 位串行输入、并行输出电路7 4 L S l 6 4，一方面传输数据，另一方面驱动数码管7 4 L S l 6 4 为普通的T T L 电路，接一片7 4 L S l 6 4 可扩展一个8
12、位并行口，用以连接一位八段数码管L E D 7 4 L S l 6 4输出(Q。Q，)作为L E D 的段驱动时，只能连接共阳极数码管多片7 4 L S l 6 4 连接时，低位的Q，要与高位的A、B 端相连，这样才能实现多片移位由此带来的好处是大量节省了C P U 的端口资源系统中只用了R D，R 耽、RD 5 这3 个引脚本系统直接利用P I C 的引脚作为键盘行、列线，实现行列式4 4 键盘键盘具有数据采集方式选择及固定通道采集方式时通道号输入等功能万方数据5 2西北师范大学学报(自然科学版)J o u r n a lo fN o r t h w e s tN o r m a lU n
13、i v e r s i t y(N a t u r a lS c i e n c e)第4 4 卷V 0 1 4 42 系统软件设计本系统的系统软件框图如图4 所示主要用于系统白检、键盘扫描、A D 转换及数据显示功能的实现数键数据自A D初KJ 盘据转一叫扫叫1，显始检换描不化图4 系统软件框图F i g4B l o c kd i a g r a mo fs y s t e ms o f t w a r e整个系统软件由主程序和4 个子程序组成主程序进行数据初始化设置，在系统通电后先进行系统自检子程序包括设置八段数码显示表格、键盘扫描、延时及A D 转换键盘扫描采用中断方式，用扫描法识别被按
14、下键8 路A D 采集方式由键盘进行选择，即循环采集和固定通道采集，系统默认的采集方式为8 通道循环采集系统采用中断方式来查询A D 转换是否结束，若查询到结束信号则将数据进行B C D 码转换，以完成数据的各位显示显示的过程是先通过查表，得到正确的显示代码，然后将此代码串行传输给显示电路2 1多通道A I D 转换的实现P I C l 6 F 8 7 7 单片机内部集成的A D 转换部件可以在休眠状态下进行A D 转换，可由A D 转换结束中断激活单片机采用这种工作方式，在A D采样和转换时间内，单片机主频关闭，干扰小，既提高了A D 转换的精度，又减少了功耗由于此内部转换模块可支持8 个通
15、道的模拟输入，所以实现单路或多路A D 转换的功能极为方便哪一路进行A D 转换，可由软件实现(由于篇幅所限程序源代码略)A D 流程图如图5 所示1 主程序10开A D，读取采样通道IA D 中断，总中断，外围总中断允许I初始化T E M P 寄存器一L开始A D 采样梦待-一I对1 0 次采样结果求平均值l进入下一个采样周期I清采样结束标志位图5A D 转换流程图F i g5A Dc o n v e r s i o nf l o wc h a r t2 2 数字滤波考虑到单片机通过模拟量输入通道所采集的数据中常常混杂有干扰，需要数字滤波予以滤除，所以本设计采用了对周期性的干扰及热噪声产生的
16、干扰有良好抑制作用的平均值滤波6 本设计在=2 0 0 弘s 时间内，连续对模拟输入引脚上的电压采样1 0 次以1 0 次采样值的平均值作为采样结果，参与程序运算在A D 采样中断子程序中直接万方数据2 0 0 8 年第6 期2 0 0 8N o 6芦艳等：基于P I C 单片机的多路数据采集系统M u l t i c h a n n e ld a t aa c q u i s i t i o ns y s t e mb a s e do nm i c r o e h i pP I C5 3求取1 0 次采样值的和，平均值可以在主程序中需要用到采样值的地方求取1 0 次采样结果的和保存在A D
17、 H、A D I。两个寄存器中T E M P 寄存器用于控制A D 采样次数，在每一次A D 采样周期开始时，C O U N T 寄存器的值为1 0 3 结语上述数据采集系统在设计方面充分利用P I C单片机自身的软硬件资源，大大降低了软硬件设计的复杂度和整个系统开发、维护的成本，提高了系统的可靠性相比其它实现方案。具有使用器件少、节约成本、调试方便等特点，很好地满足了数据采集系统对实时性、同步性、高速性的要求此系统在应用时配上不同的传感器及相应的处理电路，稍加改动，便可在许多领域得到广泛应用，因而具有较高的实用性和开发价值(上接第4 0 页)参考文献：1 冉策方，周国忠基于C o m p a
18、 c tP C I 总线的数据采集系统设计 J 微计算机信息。2 0 0 6，2 2(1 2 2)：4 4-4 6 2 刘丽娜，安颖基于单片机的多通道数据采集板的设计E J 河北能源职业技术学院学报。2 0 0 5(1)：6 6-6 7 3 杨博，李宛洲基于单片机的新型多路数据采集系统 J 仪表技术与传感器。2 0 0 6(1 1)：4 5 4 6 4 李雯霏，刘增力，杨长茂基于1 6 位单片机8 0 C 1 9 6 的智能化高速数据采集系统设计i-J 河南科技大学学报：自然科学版2 0 0 7，2 8(3)：4 3 4 5 5 孙沁梅，容太平多路数据循环采集系统设计 J 电子世界2 0 0
19、5(5)：2 5 2 6 6 求是科技P I O 单片机典型模块设计实例导航 M 北京：人民邮电出版社，2 0 0 5(责任编辑孙晓玲)9 D O HH，S I G R I S TM，C H A OBK，e ta 1 1 2 P h e n o m e n o l o g i e a lt h e o r yo fs u p e r c o n d u c t i v i t ya n dm a g n e t i s mi nH o l 一，D y x N i 2B 2 c i,J P h y sR e vL e t t，1 9 9 9，8 3(2 5)：5 3 5 0 5 3 5 3 1
20、0 A S K E R Z A D EIN T A N A T A RB A n g e r 1 3 d e p e n d e n c eo fu p p e rc r i t i c a lf i e l di nt w o-b a n dG _。Lt h e o r y i,J P h y s i cC，2 0 0 7，4 5 9：5 6 6 1 1 1 A S K E R Z A D EIN G Lt h e o r yf o rt w o b a n ds w a v es u p e r c o n d u c t o e s：a p p l i c a t i o nt Onon
21、m a g n e t i c 1 4 b o r o e a r b i d e sL u N i 2B 2CY N i 2B 2Ca n dm a g n e s i u md i b o r i d eM g B 2 J P h y s i cC，2 0 0 3，3 9 7：9 9 I I i A S K E R Z A D EIN G E N C E RA，G U C L UN O nt h eG i n z b u r g L a n d a ua n a l y s i s o ft h eu p p e rc r i t i c a lf i e l dH。2i nM g B 2
22、 J S u p e r c o n d&iT e c h n o l，2 0 0 2，1 5：L 1 3-L 1 6 A S K E R Z A D EIN G E N C E RA L o n d o np e n e t r a t i o nd e p t hA(T)i nt w o-b a n dG i n z b u r g L a n d a ut h e o r y：a p p l i c a t i o nt oM g B 2 J S o l i dS t a t eC o m m u n i c a t i o n s，2 0 0 2，1 2 3：6 3 6 7 C H E
23、 NX i a n h u i。X U EYY，M E N GRL，e ta 1 P e n e t r a t i o nd e p t ha n da n i s o t r o p yi nM g B z J P h y sR e vB，2 0 0 1，6 4(1 7)：1 7 2 5 0 卜1 7 2 5 0 4(责任编辑孙晓玲)万方数据基于PIC单片机的多路数据采集系统基于PIC单片机的多路数据采集系统作者：芦艳，裴东，梁西银，吕恩胜，LU Yan，PEI Dong，LIANG Xi-yin，L(U)En-sheng作者单位：西北师范大学物理与电子工程学院,甘肃兰州,730070刊名
24、：西北师范大学学报（自然科学版）英文刊名：JOURNAL OF NORTHWEST NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE)年，卷(期)：2008，44(6)被引用次数：0次 参考文献(6条)参考文献(6条)1.冉策方.周国忠 基于Compact PCI总线的数据采集系统设计期刊论文-微计算机信息 2006(12-2)2.刘丽娜.安颖 基于单片机的多通道数据采集板的设计期刊论文-河北能源职业技术学院学报 2005(01)3.杨博.李宛洲 基于单片机的新型多路数据采集系统期刊论文-仪表技术与传感器 2006(11)4.李雯霏.刘增力.杨长茂 基于16位单片机80C196的智能化高速数据采集系统设计期刊论文-河南科技大学学报（自然科学版）2007(03)5.孙沁梅.容太平 多路数据循环采集系统设计期刊论文-电子世界 2005(05)6.求是科技 PlO单片机典型模块设计实例导航 2005 本文链接：http:/