电子系统设计报告

题目：多路数据采集系统设计（单片机设计类）

摘要：本设计采用ATmega16单片机作为数据采集系统的控制核心，系统分为数据采集模块、A/D转换模块、软件控制模块、键盘模块和显示模块。该系统硬件部分的重心在于单片机，首先数据采集模块采集由外接电路传输过来的两路不同电压，再通过A/D转换模块进行模数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，并将转换后的数据通过数码管显示出来，通过按键可以控制要采集哪路的模块。该系统软件部分应用编写控制软件，对数据采集系统、模数转换系统、数据显示等程序进行了设计。

关键词：ATmega16单片机；数据采集；A/D转换。

Abstract:This design uses the ATmega16 MCU as the control core of a data acquisition system, system is divided into data acquisition module, A / D conversion module, the software control module, keyboard module and display module. The hardware of the system is the focus of scm. The first data acquisition module by the external circuit transmission over two different voltage, then through A / D conversion module for analog-digital conversion, to achieve the data collection for analog to digital conversion, and stores the converted data through the digital tube display, through the buttons can control which road to acquisition module. The system software application software of control, data acquisition system,A / D conversion system, data display program design.

key words: ATmega16 MCU;Data acquisition;A / D conversion.

一、   设计目的和要求

   设计一个2路数据采集系统，需要采集的模拟信号为电压信号，用电位器构成的分压电路来模拟。采集哪路信号可以通过按键控制。电压值通过数码管显示。

二、   设计流程

（1） 硬件概述

ATmega16单片机概述

该单片机系统是由CPU、随即存取数据存储器、只读程序存储器、输入输出电路（I/O口），还有可能包括定时/计数器、串行通信口、显示驱动电路（LCD和LED驱动电路）、脉宽调制电路、模拟多路转换器及A/D转换模块等电路集成到一个单块芯片上，构成了一个最小但功能完善的计算机系统。

A/D模数转换器

本次设计实验室提供的开发板上已集成“逐步逼近式A/D转换器”， 逐步逼近型A/D转换器：它的速度快、精度较高、成本低，是一种直接式转换器，它的转换时间在几微秒至几百微秒。

数码管显示电路图

（2）软硬件设计原理

1、外接电路的作用是指用滑动变阻器控制电压的变化，使得输出两个不同的电压变化，将这两个电压信号值作为2路采集数据。

2、预处理模块是将模拟信号进行调整、放大，在模拟电路方便实现的基础上对信号进行自动补偿、自动校正等功能的模块。

3、数据采集A/D模块将模拟信号进行采样、量化，转化为数字信号，送至CPU系统，由于实验室提供的开发板上集成数码管和按键，我们只需实行程序调控和焊接外部电路。

利用软件编程，将二进制数转换为十进制数，送到数码管显示；从左到右轮流点亮显示器各位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次，可以看到整个显示，但要保证扫描速度足够快，数码管的第一位显示通道数，后三位显示采集的数据。

软件部分主要包括信号采集、A/D模数转换、按键部分的设计和数码管的显示。

（3）系统软硬件设计方案

硬件设计方案：

由于实验室提供的开发板上集成了数码管显示电路、A/D模数转换器和按键部分，硬件方案大部分可在上面完成，需要增加的是一个外接电路（提供两路不同测量值）和单片机电源。

用矩阵按键驱动数码管显示数字数码管用74hc595 功能实现就像计算器那样按键按1显示1接着按2显示12，矩阵按键有个退格键还有个确定键确定键按下时就把数码管显示的数值编码让串口发出去。

软件设计方案（流程图如上），下面列举程序较为重要的地方：

1、  ADC计算函数程序：

2、  数码管显示：

3、  防抖动（拓展功能）：

4、程序运行成功：通过下载软件，下载程序到单片机里。

                          

最后，进入硬件调试阶段，在程序中设置引脚的连接，哪个按键负责哪个通道的开关。

实验实物图如下：

三、         拓展功能：

增加一路电路采集数据，增加按键防抖动功能，但是显示效果可能没有很明显体现出来。

四、   实验分工及体会：

本次实验题目较为简单，开放板上集成了ADC转换器，单片机CPU和数码管显示，故增加一个外接电路，作为采集的数据。程序方面，查找书上的例子，进行引脚的改设，进行调试即可。主要是拓展功能方面，键盘输入已经有同学想过了，故选择较为简单的防抖动程序添加。

参考文献：

【】书名：《单片机原理与应用》

作者：倪云峰 出版社：西安电子科技大学出版社

【】书名：《AVR单片机原理及测控工程应用》

作者：刘海成 出版社：北京航天航空大学出版社

【】书名：《AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践》

作者：马潮 出版社：北京航空航天大学出版社

 

第二篇：于双单片机的多路数据采集系统设计

第２７卷第６期增刊

２００６年６月

仪器仪表学报

ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ

Ｖ０１．２７ＮＯ．６Ｊｕｎｅ．２００６

基于双单片机的多路数据采集系统设计

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３２１００４）

１（浙江师范大学职业技术学院金华３２１００４）

２（浙江师范大学信息科学与工程学院金华

摘要本系统采用双单片机和Ｅ２ＰＲＯＭ共享数据的方式实现通讯，通过下位机采集数据，上位机处理数据实现现场的远

距离数据采集。实验证明该方式有效解决模拟量受干扰而影响精度的问题，弥补传统的双单片机串行传输方式传输距离短、

传输速率低的缺陷。关键词

Ａ／Ｄ数据共享

ＭＡＸｌ９６双单片机

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ＭＡＸｌ９６

ｄｏｕｂｌｅＭＣＵ

统框图如图１所示。

１

引言

本系统采用下位机负责模拟数据的采集，上位机

即主机是负责处理接受过来的数字量的处理及显示，包括时钟的显示、温湿度的采集显示、键盘的读取、与电脑的串口通讯等。在传输的传输方式上，该系统并没有选择常见的两单片机串行通讯，而是采用的双ＣＰＵ共享数据这一极具创意的方式。传统的双单片机串行传输方式有传输的距离短、传输的速率低的缺

图１系统框图

陷。该系统采用的数据传输方式，很好的解决了这一问题并在一定程度上满足了许多场合的要求。

２．１上位机的原理设计

上位机的电路原理图如图２所示，上位机主要由

２系统的硬件设计

该系统主要由两块单片机组成上下位机通讯，Ｅ２ＰＲＯＭ（通讯与存储数据）为上下位机共享模块。系

液晶显示模块ＴＳｌ２８６４Ａ－－２、时钟芯片模块、温湿度传感器模块ＳＨＴＩＯ，键盘组成。２．２下位机的原理设计

下位机主要由电压、电流采集模块组成，原理图如

万方数据　

第６期增刊

基于双单片机的多路数据采集系统设计

１３３

图３所示。核心组成部分就是一个多通道，１２位数据读取系统ＭＡＸｌ９６。各个通道在～定的电压范围内可以通过相互独立的软件编程来实现模拟信号的转换。

此外该系统采用了ＭＡＸ４７２这一Ｉ／Ｖ芯片来实现电流的测量。

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图２上位机的电路原理图

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图３下位机的电路原理图

万方数据　

１３４

仪器仪表学报第２７卷

３系统的软件设计

由于该系统采用的是双ＣＰＵ共享数据这一方式来实现数据的传输，因此上下位机的焦点便是在实现对Ｅ２ＰＲＯＭ的控制上。双方对Ｅ２ＰＲＯＭ的控制程序流程如图４所示：上位机的主要任务就是不断对按键进行扫描，通过按键值的变化来实现人机对话，向Ｅ２ＰＲＯＭ读数据。下位机编程是不断对６通道扫描，当数据准备就绪，１０Ｓ中断来临时，向Ｅ２ＰＲＯＭ写数据。

４结束语

该系统采用了双单片机共享数据的方式实现通讯，完成数据采集。具有精度较高，转换速度快，能够对多点同时进行采集，而且对不同需求的场合具有通用性。

参考文献

口］

马忠梅．单片机的Ｃ语言应用程序设计［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２００３．

豳］

』：位机初始化Ｐ１．３＝１

何利民等．单片机技术选编［Ｍ］．北京：人民邮电出版

社，２００２．

下位机初始化Ｐ１。３＝１

口］

胡乾兵等．单片微型计算机原理与应用ＥＭ］．湖北：华

中理工大学出版社，２００２．

Ｈ］

李玲等．单片机串行数据采集／传输模块的设计ＥＭ－］．

西安电子科技大学出版社，２００４．

口］

孙涵芳．ＭＣＳ５１．９６系列单片机原理与应用［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，１９８１．

叩］

马家辰ＭＣＳ５１单片机原理及接口技术ＥＭ］．北京：北京航空航天大学出版社，１９９０．

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图４Ｅ２ＰＲＯＭ的控制程序流程

（上接第１１４页）实验数据处理方法。

参考文献’７～”

［１］张之江，于瀛洁，张善钟，等．平面度误差最小区域新算

。钿。输出窗口的计算误差值与文献４的结果非常

吻合。

５结束语

用最小包容区域法评定平面度误差值，随着实测点的增多，手工处理的难度也随着加大，迫切需要计算机辅助处理数据。作者根据程序设计的流程图，采用ＶＣ＋＋６．０编制的程序，通过一些实验数据的验证，输出窗口的计算误差值能得到满意的结果，证明编程思路是正确的、可行的。程序提供了良好的可视界面，可以帮助我们很好地理解最小包容区域法的两个准则和

法——有序判别法［Ｊ］．计量学报，１９９８，１９（１）；１５

—２１．

［２］刘平．利用计算机计算平面度误差的一种新方法——

特征点法ＥＪ２．计量学报，１９９１，１２（３）：１９３—１９８．

Ｅ３３甘永立．几何量公差与检测（７版）［Ｍ］．上海：上海科

学技术出版社，２００５．

［４］甘永立．几何量公差与检测实验指导书（３版）［Ｍ］．上

海：上海科学技术出版，２００２．

万方数据　

基于双单片机的多路数据采集系统设计

作者：

作者单位：

刊名：

英文刊名：

年，卷(期)：

被引用次数：林祝亮， 武林， 杨金华， Lin Zhuliang， Wu Lin， Yang Jinhua林祝亮,杨金华,Lin Zhuliang,Yang Jinhua(浙江师范大学职业技术学院,金华,321004)，武林,Wu Lin(浙江师范大学信息科学与工程学院,金华,321004)仪器仪表学报CHINESE JOURNAL OF SCIENTIFIC INSTRUMENT2006，27(z1)5次

参考文献(6条)

1.马忠梅.籍顺心.张凯 单片机的C语言应用程序设计 2003

2.何利民 单片机技术选编 2002

3.胡乾兵 单片微型计算机原理与应用 2002

4.李玲 单片机串行数据采集/传输模块的设计 2004

5.孙涵芳.徐爱卿 MCS-51、96系列单片机原理及应用 1981

6.马家辰.孙玉德.张颖 MCS-51单片机原理及接口技术 1990

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1.期刊论文 张擎红.方力一.Zhang Qinghong.Fang Liyi TDCS的D/D结合及交叉互控方案 -铁道通信信号2005,41(9)

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对谐波存在条件下的积分电能算法分析表明：电能由基波电能和谐波电能构成，而且非线性负载的谐波功率为负值、线性负载的谐波功率为正值。从而揭示出谐波存在条件下的电能计量问题的实质：即谐波条件下的电能计量，己不再是简单意义上的对瞬时功率求平均值再累加的积分问题，而是要在区分负载的基波、谐波功率并判断潮流方向的前提下对负载的谐波源特性进行判断，或者说是一个谐波污染监测和治理的问题。针对谐波电能计量问题，提出解决的八个要素：基波电能量(E<,1>)、谐波电能量(E<,hR>)及正负(正为线性负载用户，负为谐波源用户)、谐波电压含有率(HRU<n,>)、谐波电流含有率(HRI<,n>)、谐波电压含量(U<,H>)、谐波电流含量(I<,H>)、电压总谐波畸变率(THD<,u>)、电流总谐波畸变率(THD<,i>)。运用离散傅立叶变换(DFT)原理和快速傅立叶变换(FFT)算法推导出解决谐波电能计量问题的八要素计算公式。运用MATLAB/SIMULINK工具对三相半波整流器负载的谐波电能及谐波指标进行了仿真运算，将计算结果与理论分析结论进行对照，验证了考虑谐波的电能计量方法。

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本文的研究工作得到国家自然科学基金重点项目60474048，60534040，及广东省科技计划项目2004A10502001的资助。

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论文首先分析了现有变电所技术存在的问题，指出基于IEC 61850标准的数字化变电所技术可以实现IED之间的互操作与数据共享，解决变电所内的“自动化孤岛”问题，是变电所自动化技术的发展方向。详细分析了IEC 61850标准及其核心技术，对与IED采样值接口技术相关的IEC 61850-9部分进行了重点研究，介绍了IEC 61850-9-1数据帧的具体内容。提出了三种变电所IED的过程层采样值接口电路方式，即直接接收处理式、模拟信号再生式与接收再转发式；分析了三种接口电路方式的优缺点及其适用场合。

在掌握过程总线通信技术的基础上，基于SoPC技术设计了一种用于变电所IED过程层采样值接口的数据接收再转发电路。该电路接收来自过程层通信线路的数据包，提取测量数据转发给后续的DSP/MCU做进一步处理，其作用与常规IED的交流变换和A/D转换电路相同，特别适用于将常规的变电所IED改造为用于数字化变电所的能够接收过程层采样值的装置。首先进行采样值接口的整体设计。硬件方面完成了整体框架设计，说明每一模块的功能，详细阐述了以太网控制器LAN91C111与NiosⅡ软核CPU接口电路的设计。软件方面移植了μC/OS-Ⅱ实时多任务操作系统，分析基于HAL API的NiosⅡ软件启动过程，设计了软件的整体流程。利用Altera公司的开发板，实现了采样值接口的一部分功能--采样值的接收。使用硬件开发软件QuartusⅡ设计接收模块的Nios Ⅱ软核，定制其外围设备，完成硬件整体原理图的设计。使用Nios Ⅱ IDE进行接收模块的软件设计，在μC/OS-Ⅱ环境中完成LWIP的初始化，编写用户应用任务。最后，下载调试整个系统，通过试验验证了本设计方案是切实可行的，接收模块可以稳定可靠的工作。

本文设计了一种基于SoPC技术的过程层数据接收再转发电路。研究成果对于开发符合IEC 61850标准的IED，特别是将常规的变电所IED改造为用于全数字化变电所的能够接收过程层采样值的装置，具有很大的参考价值。

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引证文献(5条)

1.郗英.王小尚 多线程和网络传输的数据采集系统在ERP中的应用[期刊论文]-现代制造工程 2009(2)

2.王虎.段哲民.王海涛 基于多线程的太阳能阵列数据采集系统[期刊论文]-计算机测量与控制 2009(1)

3.王海涛.段哲民 多路数据采集与网络远程传输系统实现[期刊论文]-计算机测量与控制 2008(3)

4.王海涛.裴照君.段哲民 基于多线程和网络传输的数据采集系统的实现[期刊论文]-电子测量技术 2007(11)

5.杨文方.荣锋.张雪梅 基于双CPU和RS-485总线的多路信号测控系统的设计[期刊论文]-煤 2007(11)

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