江苏师范大学本科生毕业设计 基于单片机的数据采集系统的设计
采用RS485C标准接口，由芯片MAX485实现双机的通信。而数据的显示则采用的是LED数码管，该器件比较简单，在生活中接触也较多。
本数据采集系统可以采集八路模拟信号。由于采集的信号多种多样，需要多种转换器把信号转换为电压模拟信号，本文就不不作介绍。系统把模拟电压信号转换成数字信号，由单片机串口经过TTL电平转换后，发送到PC机由PC机处理采集的信号。
其中：
AT89C52 ( 主控芯片) : CPU 作为该系统的核心控制芯片, 起采集、控制显示的作用。
显示模块：采用四位一体共阴LED数码管用来显示采集到的数值。 通信模块：采用RS-485标准实现单片机与PC机间的通信。
模数转换模块：采用ADC0809进行模拟信号到数字信号的转换，以供给单片机采集数据。
系统框图如图2-1所示：
键盘信号采集电路RS-485A/D转换单片机PC显示图2-1 系统框图
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3 硬件部分
信号采集过程中，被测量一般由传感器供给，常为微弱信号，需要对其进行适当的调整。由于此处输入信号多种多样，不能一一列举，所以本文并未详细讨论。但在实际工程设计中必不可少。
3.1 单片机基本模块
单片机是一种面向大规模的集成电路芯片，是微型计算机中的一个重要的分支。此系统是由CPU、输入输出电路（I/O口），还包括定时/计数器、串行通信口、显示驱动电路（LCD和LED驱动电路）、A/D转换器等电路集成到一个单块芯片上，构成了一个最小但完善的计算机任务。单片机要使用特定的组译和编译软件编译程序，再用keiluvision2把程序下载到单片机内。 3.1.1 AT89C52单片机
美国ATMEL公司生产的AT89C52是低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含256 bytes的随机数据存储器（RAM）和8K bytes的可反复擦写的只读程序存储器(EEPROM)，器件不仅采用ATMEL公司的非易失性、高密度存储技术生产，而且兼容标准MCS-51指令系统及8052产品的引脚，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，AT89C52单片机的强大功能，能适合于许多比较复杂的控制应用场合。因此，在这里我选用AT89C52单片机来完成，它的优点很多，比如结构简单、编程方便、经济、易于连接等，特别是其内部的定时器/计数器、中断系统资源丰富，具有较高的应用价值[8]。 3.1.2 AT89C52单片机主要特性
AT89C52提供以下标准功能：8k字节FLASH闪速存储器，256字节片内RAM，32个I/O口线，一个5向量两级中断结构，2个16位定时/计数器，一个全双工串行通信口，时钟电路及片内振荡器。同时，AT89C52降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种可选的节电工作模式。空闲方式体制CPU的工作，但允许RAM、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。
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AT89C52单片机的引脚封装如图3-1所示[8]。
图3-1AT89C52单片机的引脚封装图
3.1.3 AT89C52单片机时钟和复位电路的设计
AT89C52单片机为40引脚双列直插芯片,有四个I/O口P0,P1,P2,P3, MCS-51单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），每一条I/O线都能独立地作输出或输入。
单片机的最小系统如图3-10所示,18引脚和19引脚接时钟电路,在单片机内部有一个高增益反相放大器，XTAL1接外部晶振和微调电容的一端,在片内它是高增益反相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端,在片内它是高增益反相放大器的输出，所以这样就构成了自激振荡器。结合本设计的要求采用内部振荡方式，所选的晶振为11.0592MHz。
复位电路是完成单片机片内电路的初始化，使单片机从一种确定的状态下开始运行。第9引脚为复位输入端,接上电容,电阻构成上电复位电路。另外计算机系统在工作的时候，有时会不可避免地受到一些外界的干扰，如电源的波动、电磁场的干扰、现场环境的干扰等，这些都可能造成系统“死机”或程序跑飞，使系统不能正常工作。对于事务处理、办公自动化的应用场合，操作者在现场，一经发现就马上进行处理，如进行复位操作或关断电源重新启动。在单片机和嵌入
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式应用系统中，应用的对象对可靠性的要求更高，特别在无人值守、24小时连续工作的场合，如火灾报警系统、安全防盗报警系统等应用中，决不允许应用系统“死机”或程序跑飞。这样，就要求单片机或嵌入式应用系统能够自动检测到并能自动重新复位或启动系统，保障应用系统正常工作。为此，在单片机或嵌入式系统中引入自动监视技术，即俗称的看门狗技术（WatchDog）。
看门狗技术的监控思路是：在系统中设置一个定时器（看门狗定时器），处理器正常运行时，软件程序中每隔一定时间间隔要发出一条（或几条）指令，将看门狗定时器清零，使看门狗定时器在系统正常工作时总是不能溢出。一旦处理器“死机”或程序跑飞，处理器就不能向看门狗定时器发出清除脉冲。看门狗定时器就会产生计数溢出信号，该信号和处理器的复位引脚相连，因此就会自动复位微处理器，应用系统重新启动和继续工作。这些操作是系统自动检测和进行的，不需要人为干预，可保证应用系统可靠地工作。
在单片机数据采集系统中，89C52利用P1端口的四条线和看门狗芯片X5045的SPI接口相连。89C52的P1.5连接到X5045的SI端，P1.6连接到X5045的SCK，P1.7连接到X5045的SO端和CS/WDI端，X5045的RESET输出信号连接到89C52的复位输入端RST上，电路图如图 3-2 所示[9]。
图3-2 X5045连接图
综上，将时钟电路和复位电路与单片机相连单片机控制系统最基本的部分，如图3-3所示
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图3-3单片机时钟和复位电路
3.2 A/D转换模块
在我们所采集的信号中大多是连续变化的物理量，而要对各种信号进行处理,则需要将其转换为计算机能处理的数字量，A/D转换器就是将连续变化的模拟量转换成计算机能接受的数字量。
3.2.1 A/D模数转换的选择
A/D转换器的种类很多，就位数来说，可以分为8位、10位、12位和16位等。位数越高其分辨率就越高，价格也就越贵。A/D转换器型号很多，而其转换时间和转换误差也各不相同。
按模拟量转换成数字量的原理可以分为3种：双积分式、逐次逼近式及并行式A/D转换器。
(1)逐渐逼近式A/D转换器：它是一种速度快、精度较高、成本较低的直接式转换器，其转换时间从几微秒到几百微秒。
(2)双积分A/D转换器：它是一种间接式的A/D转换器，优点是抗干扰能力强，精度比较高，不足是数度很慢，适用于系统对转换度要求不高的场合。
(3)并行式A/D转换器：它又被称为flash（快速）型，它的转换数度很高，但她采用较多的比较器，而n位的转换就需要2n-1个比较器，因此电路规模也
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