一種工業(yè)級數據采集監控系統的設計與實(shí)現

引言
隨著(zhù)現代電子技術(shù)的發(fā)展 ,單片機的可靠性和高性?xún)r(jià)比 ,使它成為控制系統、智能儀表和數據采集等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的主流。在當今工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究的各行業(yè)中 ,經(jīng)常會(huì )遇到利用微機控制,需要輸入各種模擬信號的情況,這時(shí)需要進(jìn)行 A/D轉換。在某些實(shí)際項目中,為了采集某些模擬量而選用一些數據采集卡 ,其特點(diǎn)是:可擴展性差、安裝麻煩、易受機箱內環(huán)境的干擾,在許多場(chǎng)合尤其是便攜式應用場(chǎng)合不適用。USB是為解決計算機外設種類(lèi)日益增加與有限的主板插槽和端口的矛盾,由 Intel、Microsoft、IBM及 NEC共同制定的微機總線(xiàn)接口規范。當前的計算機外部設備,都在追求高速度和高通用性,USB總線(xiàn)接口技術(shù)適用了這種要求,并以速度快、使用方便、成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),使外設向 USB過(guò)渡成為必然趨勢。
1 系統體系結構
基于 AT89S52的數據采集系統的體系結構如圖 1所示。系統的工作過(guò)程就是一個(gè)數據采集的過(guò)程 ,其中的每一步都需要不同組的支持。首先 ,溫度和壓力參數經(jīng)傳感器轉換成模擬信號,模擬信號經(jīng)過(guò) A/D轉換芯片 TLC2543變?yōu)閱纹瑱C可識別的數字信號。單片機將數字信號進(jìn)行處理之后,就可以送往 LED顯示或者通過(guò) USB接口發(fā)送給上位機 ,同時(shí)如果檢測出現了異常,通過(guò)蜂鳴報警模塊來(lái)加以警示。系統也可以通過(guò)按鍵來(lái)設定相關(guān)的操作。USB接口在主機需要的時(shí)候把接收到的數據發(fā)送給主機進(jìn)行處理和顯示,同樣主機也可以通過(guò)USB口對下位機進(jìn)行控制。

2.1 采集模塊設計
TLC2543是一種開(kāi)關(guān)電容結構的逐次逼近式 A/D轉換器,片內提供轉換時(shí)鐘,12位或 8位串行數據輸出?？刹杉?11路模擬輸入電壓 ,由片內多路開(kāi)關(guān)選通,并采樣保持。在本芯片工作溫度（0℃ ~70℃）范圍內 ,A/D轉換時(shí)間 10微秒,具有單+5V電源工作的一大優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)對該芯片內數據輸入寄存器的編程,可實(shí)現：僅輸出轉換的高 8位或 12位、輸出二進(jìn)制數的格擴展存儲器 PDIUSBD12 USB通信式為無(wú)符號數或有符號數、是最高有效位（ MSB）導前輸出還是最低有效位（ LSB）導前輸出。采集模塊電路如圖 2所示。89S52單片機的 P1.0、P1.1與 P1.2作輸出,其中 P1.0模擬片選,P1.1產(chǎn)生時(shí)鐘輸出 ,P1.2輸出地址與控制信息。TLC2543C數據輸出寄存器中的數據通過(guò) P1.3輸入單片機 ,轉換結束信號通過(guò) P1.4進(jìn)入單片機并被查詢(xún)。