智能数据采集系统设计与实现

３
ＶＣＣ
２
ＷＤ
１
·
ＩＤＩＭ ＷＤ ＲＤ ＷＲ ＡＬＥ
１ ２ ３ ４ ５ ８ １２
１７ １６ ３０
Ｐ１０ Ｐ００ Ｐ１１ … Ｐ１２ Ｐ０７
Ｐ１３ Ｐ２７ Ｐ１４ ＣＰＵ Ｐ１７ ８９Ｃ５１Ｘ１
ＩＮＴ１ Ｘ２ ＩＮＴＤ
ＲＤ ＲＥＳＥＴ ＷＲ ＡＬＥ ／Ｆ
３０
３７
２８ ＣＳＤ
ＸＣ１
１９
Ｘ１ １０Ｐ
１８ ＷＭＨｚ ＸＣ２
（ ３） ＲＳ２３２ 通讯接口：上位机的 ＣＯＭ 口输出 ２３２ 电 平，ＲＳ－ ２３２ 是目前异步串行通讯中应用最广泛的标准总 线，适用于终端设备 ＤＴＥ 和数据通讯设备 ＤＣＥ 之间的接 口；ＭＣＵ 为 ＴＴＬ 电平，２３２ 电平和 ＴＴＬ 电平互不兼容，因而 使用 ＭＡＸ２３２Ｃ 完成其电平转换。该接口方案适合通讯距离 小于 ３０ 米的场合。
ＴＬＣ１５４３ 为 ２０ 脚 ＤＩＰ 封装的 ＣＭＯＳ １０ 位开关电容逐 次 Ａ／Ｄ 逼近模数转换器。其中 Ａ０～Ａ（１０ １～９、１１、１２ 脚）为 １１ 个模拟输入端，ＲＥＦ（＋ １４ 脚，通常为 ＶＣＣ） 和 ＲＥＦ（－ １３ 脚，通常为地）为基准电压正负端，Ｃ（Ｓ １５ 脚）为片选端，在 ＣＳ 端的一个下降沿变化将复位内部计数器并控制和使能 ＡＤＤＲＥＳ（Ｓ １７ｐ）、ＣＬＫ（ １８ 脚 ）和 ＤＡＴＡ（ １６ 脚 ）。 ＡＤ－ ＤＲＥＳ（Ｓ １７ 脚）为串行数据输入端，是一个 ４ 位的串行地址 用来选择下一个即将被转换的模拟输入或测试电压。ＤＡ－ ＴＡ ＯＵＴ 为 Ａ／Ｄ 转换结束 ３ 态串行输出端，它与微处理器 或外围的串行口通信，可对数据长度和格式灵活编程。ＣＬＫ 为数据输入／输出提供同步时钟。
由于在工业信息化的过程中，数据采集是非常关键的 转换芯片 ＴＬＣ１５４３：该系统采用 ＡＴ８９Ｓ５２ 作为 ＭＣＵ，它有
一环，因此单片机得到了广泛的应用。本文根据在企业的工 ２５６Ｂｙｔｅ Ｒａｍ，拥有 ８ｋｂ Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ 存放控制程序。指令
作经验，设计制作了基于单片机的智能数据采集系统。
ｃｌｏｃｋａｄｊｆｌａｇ ｂｉｔ ００ｈ
N－ － － － － － － 缓冲区定义区 － － － － － － － － －
ａｄｒｅｓｕｌｔ
ｄａｔａ ２ａｈ
ｄｉｓｆｌａｇｒｅｇ ｄａｔａ ４０ｈ
ｄｉｓｐｌａｙｂｕｆｆ ｄａｔａ ４１ｈ
ｔｉｍｅｒｅｇ
ｄａｔａ ４７ｈ
ｄｓｒｅｇ ｄａｔａ ４８ｈ
ｓｅｇｓｒｅｇ ｄａｔａ ４９ｈ
ｃｈｓｅｌｒｅｇ ｄａｔａ ４ａｈ
ｌｅｄｃｏｕｎｔ
ｄａｔａ ４ｂｈ
ｓｅｔｆｌａｇ
ｄａｔａ ４ｃｈ
ＢｉｔＣｎｔ
ｄａｔａ ４ｄｈ
ＢｙｔｅＣｎｔ ｄａｔａ ４ｅｈ
Ｃｏｍｍａｎｄ ｄａｔａ ４ｆｈ
ＲｃｖＤａｔ
ｄａｔａ ５０ｈ
ＸｍｔＤａｔ
ｄａｔａ ５８Ｈ
Байду номын сангаас
；；GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG
ＤＳ１３０２ 是实时时钟芯片，内含有一个实时时钟／日历 和 ３１ 字节静态 ＲＡＭ， 通过简单的串行接口与单片机进行 通信。实时时钟／日历电路提供秒、分、时、日、日期、月、星 期、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟 操作可通过 ＡＭ／ＰＭ 指示决定采 用 ２４ 或 １２ 小 时 格 式 。 ＤＳ１３０２ 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行 通信，仅需用到三个口线：① ＲＥＳ 复位；②Ｉ／Ｏ 数据线；③ ＳＣＬ（Ｋ 串行时钟）。时钟／ＲＡＭ 的读／写数据以一个字节或 多达 ３１ 个字节的字符组方式通信。ＤＳ１３０２ 工作时功耗很 低，保持数据和时钟信息时功率小于 １ｍＷ。
ａｊｍｐ ｍａｉｎ
；GGGGGGGGGG 初始化子程序 GGGGGGG
ｉｎｉｐｒｏ：
ｍｏｖ ｒ０，＃００ｈ
ｍｏｖ ａ，＃００００１１０１ｂ
ｓｅｔｂ ｉｏｍ
ｃｌｒ ｐ２．７
ｍｏｖｘ ＠ｒ０，ａ
ｍｏｖ ｒ０，＃０３ｈ ｃｌｒ ａ ｍｏｖｘ ＠ｒ０，ａ ｓｅｔｂ ｐ２．７ ｍｏｖ ｄｓｒｅｇ，＃２０ｈ ｍｏｖ ｓｅｇｓｒｅｇ，＃００ｈ ｍｏｖ ｄｉｓｆｌａｇｒｅｇ，＃００ｈ ｍｏｖ ｓｅｔｆｌａｇ，＃００ｈ ｍｏｖ ｌｅｄｃｏｕｎｔ，＃００ｈ N－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － ｃｌｒ ｃｌｏｃｋａｄｊｆｌａｇ ｌｃａｌｌ Ｏｓｃ＿ｅｎａｂｌｅ ｌｃａｌｌ Ｗｒｉｔｅ＿ｅｎａｂｌｅ N－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － ｍｏｖ ｔｍｏｄ，＃００１００００１ｂ ｍｏｖ ｔｈ０，＃０ｆ５ｈ ｍｏｖ ｔｌ０，＃００ｈ ｓｅｔｂ ｅａ ｓｅｔｂ ｅｔ０ ｓｅｔｂ ｔｒ０ N －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ ｍｏｖ ｃｈｓｅｌｒｅｇ，＃００ｈ ｓｅｔｂ ａｄｒｓｔ ｌｃａｌｌ Ａｄｃｈｓｅｌ８ｒｅａｄ ｒｅｔ ；GGGGGGGGGGG 键特征值表 GGGGGGGGGG ｋｅｙｔａｂ： ｄｂ ０ｅｅｈ，０ｄｅｈ，０ｄｄｈ，０ｄｂｈ N ０－ １－ ２－ ３ ｄｂ ０ｂｅｈ，０ｂｄｈ，０ｂｂｈ，０７ｅｈ N ４－ ５－ ６－ ７ ｄｂ ０７ｄｈ，０７ｂｈ，０ｅ７ｈ，０７７ｈ N ８－ ９－ Ｅｎｔｅｒ－ Ｓｅｔ ｄｂ ０ｂ７ｈ，０ｄ７ｈ，０ｅｄｈ，０ｅｂｈ NＵｐ－ Ｄｏｗｎ－ Ｆ１－ Ｆ２ ；GGGGGGGG 键功能处理子程序 GGGGGGGGG ｋｅｙｐｒｏｃｅｓｓ： ｍｏｖ ａ，ｒ２ ｒｌ ａ ｍｏｖ ｄｐｔｒ，＃ｋｅｙｐｒｏｔａｂ ｊｍｐ ＠ａ＋ｄｐｔｒ ｋｅｙｐｒｏｔａｂ： ａｊｍｐ ｋｅｙ＿０＿ｐｒｏ ａｊｍｐ ｋｅｙ＿１＿ｐｒｏ ａｊｍｐ ｋｅｙ＿ｅｎｔｅｒ＿ｐｒｏ ａｊｍｐ ｋｅｙ＿ｓｅｔ＿ｐｒｏ ａｊｍｐ ｋｅｙ＿ｕｐ＿ｐｒｏ ａｊｍｐ ｋｅｙ＿ｄｏｗｎ＿ｐｒｏ ａｊｍｐ ｋｅｙ＿ｆ１＿ｐｒｏ ａｊｍｐ ｋｅｙ＿ｆ２＿ｐｒｏ N＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ ；GG Ｔ０ 定时中断—每 ３ｍｓ 中断一次 GG
１０Ｐ
９
＋
Ｒ４ Ｒ１０ ４．７Ｋ １Ｋ
Ｋ１ ＳＷ－ ＰＢ
图 １ 智能数据采集系统原理图
下面对其中的几个模块做简要说明： （ １）ＣＰＵ、温度检测芯片 １８Ｂ２０、时间芯片 ＤＳ１３０２、Ａ／Ｄ
数字温度传感器选用单线数字温度传感器 ＤＳ１８Ｂ２０， 支持″一线总线″接口，测量温度范围为（ － ５５～＋１２５）°Ｃ，在 （ － １０～＋８５）°Ｃ 范围内，精度为±０．５°Ｃ，现场温度直接以″一 线总线″的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，适 合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程 控制、测温类消费电子产品等。
２００ ７ 年 ２ 月
电脑学习
第１期
智能数据采集系统设计与实现
吴勇军＊
摘 要 主要研究了基于单片机的智能数据采集系统的设计与实现。 关键词 数据采集系统 ＡＴ８９Ｓ５２ ＤＳ１８Ｂ２０
中图分类号 ＴＰ２７４．２ 文献标识码 Ｂ 文章编号：１００２－ ２４２（２ ２００７）０１－ ００１０－ ０３
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
＊ 吴勇军 四川绵阳职业技术学院讲师（ 电子科大计算机应用硕士）（ ６２１０００），研究方向：网络控制系统和数据库技术 收稿日期：２００６－ ０９－ ２０
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（ ２）人机接口（ 键盘、ＬＥＤ 显示）：为节省单片机的 Ｉ／Ｏ 口线，常把键盘和 ＬＥＤ 显示电路做在一起，构成实用的键 盘显示电路。ＬＥＤ 显示器采用共阴极。段选码由 Ｉｎｔｅｌ８１５５ 的 ＰＡ 口提供，位选码由 ＰＢ 口提供。键盘的列输入由 ＰＡ 【 ０．．３】口提供，行输出由 Ｐ【Ｂ ０．．３】提供。ＬＥＤ 采用动态显 示软件译码，键盘采用逐列扫描查询工作方式。它的驱动采 用 ７４ＨＣ２４４ 和七路达林顿驱动阵列 ＵＬＮ２００３。
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Ｔ０ｉｎｔ： ｐｕｓｈ ｐｓｗ ｐｕｓｈ ａｃｃ ｐｕｓｈ ｄｐｈ ｐｕｓｈ ｄｐｌ ；－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － ｍｏｖ ｔｈ０，＃０ｆ５ｈ ｍｏｖ ｔｌ０，＃００ｈ ｌｃａｌｌ ｄｉｓｐｒｅｆｒｅｓｈ ；－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － ｐｏｐ ｄｐｌ ｐｏｐ ｄｐｈ ｐｏｐ ａｃｃ ｐｏｐ ｐｓｗ ｒｅｔｉ ；GGGGG 显示刷新子程序 GGGGGGGGG ｄｉｓｐｒｅｆｒｅｓｈ： ｐｕｓｈ ｒ０ ｐｕｓｈ ｒ１ ｐｕｓｈ ｒ２ ；－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － ｓｅｔｂ ｉｏｍ ｍｏｖ ｒ０，＃０３ｈ ｍｏｖ ａ，＃００ｈ ｃｌｒ ｐ２．７ ｍｏｖｘ ＠ｒ０，ａ ｓｅｔｂ ｐ２．７ N－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － ｍｏｖ ａ，ｓｅｇｓｒｅｇ ａｄｄ ａ，＃ｄｉｓｐｌａｙｂｕｆｆ ｍｏｖ ｒ１，ａ ｍｏｖ ａ，＠ｒ１ ｍｏｖ ｄｐｔｒ，＃ｄｉｓｐｌａｙｔａｂ ｍｏｖｃ ａ，＠ａ＋ｄｐｔｒ ｍｏｖ ｒ０，＃０１ｈ ｃｌｒ ｐ２．７ ｍｏｖｘ ＠ｒ０，ａ ｓｅｔｂ ｐ２．７ ｉｎｃ ｓｅｇｓｒｅｇ ｍｏｖ ｒ２，ｓｅｇｓｒｅｇ ｃｊｎｅ ｒ２，＃０６ｈ，ｄｉｓｐｒｅ＿１ ｍｏｖ ｓｅｇｓｒｅｇ，＃００ ；－ － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － － ｄｉｓｐｒｅ＿１： ｍｏｖ ａ，ｄｓｒｅｇ ｒｌ ａ ｊｎｂ ａｃｃ．６，ｄｉｓｐｒｅ＿２
ｏｒｇ ００００ｈ
ｌｊｍｐ Ｓｔａｒｔ
ｏｒｇ ０００ｂｈ
ｌｊｍｐ Ｔ０ｉｎｔ
ｏｒｇ ００５０ｈ
Ｓｔａｒｔ：
ｍｏｖ ｓｐ，＃６０ｈ
ｌｃａｌｌ ｉｎｉｐｒｏ
ｍａｉｎ：
ｌｃａｌｌ ｋｅｙｓｐａｎ
ｌｃａｌｌ ｃｌｏｃｋｐｒｏ
ｌｃａｌｌ ｄｉｓｐｃｌｏｃｋ
ｌｃａｌｌ ａｄｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ
ｌｃａｌｌ ｄｉｓｐａｄ＿ｔｅｍｐ
系统及引脚和 ８０５１ 基本一致。
１系统设计
该系统以单片机 ＡＴ８９Ｓ５２ 为中心，集成了实时时钟芯 片 ＤＳ１３０２，数字单线温度芯片 ＤＳ１８Ｂ２０，１１ 通道 １０ 位串行 Ａ／Ｄ 转换芯片 ＴＬＣ１５４３，以 Ｉｎｔｅｌ８１５５ 芯片为中心扩展了 ６ 位 ＬＥＤ 显示器和 ４Ｘ４ 的小键盘，提供了 ＲＳ－ ２３２ 串行通讯 接口，可实现和上位 ＰＣ 机的通讯。该系统可作为下位机实 时采集数据，可把 １１ 路数据，时间、温度等信息上传给 ＰＣ， 也可接受 ＰＣ 机的指令，执行某些具体的操作。该系统也可 独立运行（ 无需 ＰＣ 机）。基于如图 １ 所示的硬件平台，所选 器件常见，廉价，资料丰富，上网查询资料方便。
Ｗｕ Ｙｏｎｇｊｕｎ
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ Ｋｅｙｗｏｒ ｄ
Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｄａｔａ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｓｉｎｇｌｅ－ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ． Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ＡＴ８９Ｓ５２ ＤＳ１８Ｂ２０
２ 软件设计
；；GGGG 测控器汇编语言源程序 GGGGG
；－ － － － 位定义区 － － － － － － － － － －
ｓｃｌｋ ｂｉｔ ｐ１．０ N
ｓｄａｔａ ｂｉｔ ｐ１．１
ｓｒｓｔ ｂｉｔ ｐ１．２
ａｄｒｓｔ ｂｉｔ ｐ１．３
ｃｈｓｅｌ ｂｉｔ ｐ１．４
ｉｏｍ ｂｉｔ ｐ１．７
ａｄｅｏｃ ｂｉｔ ｐ３．２
ＡＶＣＣ Ｃ１ Ｒ３
０．１μＦ １０Ｋ
２．７６８Ｋ Ｙ１
ＡＶＣＣ
Ｕ２ ＤＳ１３０（２
２ Ｘ１ Ｘ２
７ ３
ＳＣＬＫ ＲＳＴ
ＩＤ
３） ３ ８
６
２０ １４
Ｌ１ 通道 １０
ｂｉｔＡ／Ｄ 转换器·
ＡＶＣＣＤＡＴＡ ＲＥＦ＋ＲＣＬＳＫＴ
ＣＨＳＥＬ
１６ １３ １５ １７
ＥＯＣ １Ｔ３Ｌ４Ｃ３ＡＧＮＤ
ＲＥＦ－
ＤＳ１８Ｂ２０