多功能数据采集控制板的设
计与实现毕业论文
目 录
1 绪论......................................................................................................................................1
1.1 问题提出的背景 ………………………………………………….....................………................….1 1.2 本次设计的数据采集控制板的主要功能和特点………………………………………....................1
2 多功能数据采集控制板芯片选型及方案设计..................................................................2
2.1 微控制器选型方案………………………………………......................……………….……….........3 2.2 模拟输入结构方案……………………………………………………….………...............................4 2.3 通讯模块结构方案…………………………………………......................…………………..............5 2.4 直流电机驱动模块方案……………………………………......................…………………..............5 2.5 液晶显示模块方案……………………………………………......................……………………......6 2.6 数字量输入输出方案………………………………………………......................………………......7 2.7 模拟输出方案……………………………………………………......................………………..........7 2.8 电源方案……………………………………......................………………………………….….........8 2.9 按键和蜂鸣器方案……………………………………….………………......................……….........8
3 整板硬件结构设计..............................................................................................................9
3.1 模拟量采集电路………………………………………………………………........................…........9 3.2 串口通信电路………………………………………………………………….......................….........9 3.3 直流电机驱动电路………………………………………………………….......................…….......10 3.4 液晶显示电路……………………………………………………………………..............................11 3.5 数字量控制电路…………………………………………………………….......................…...........12 3.6 模拟量输出控制电路…………………………………………………………..................................13 3.7 电源电路……………………………………………………………………….............................….13 3.8 按键和蜂鸣器电路………………………………………………………………..............................14 3.9 PCB设计概述…………………………………………………………………..................................15
4 下位机软件设计................................................................................................................16
4.1 模拟量采集驱动程序设计…………………………………….......................…………........……...16 4.2 串口通信驱动程序设计…………………………………………….......................………........…...17 4.3 直流电机驱动程序设计………………………………………………….…...............................…..18 4.4 液晶显示驱动程序设计……………………………………………….……...............................…..21
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4.5 数字量控制驱动程序设计…………………….......................…………………..………............….24 4.6 模拟量输出驱动程序设计…………………………........................…….…………………......…...27 4.7 按键和蜂鸣器驱动程序设计…………………………… ……………........................……........….27
5 上位机软件实现......................................................................................................... ......27
5.1 Labview界面程序结构设计...............................................................................................................27 5.2 VC++6.0界面程序结构设计............................................................................................................32
6 控制板运用实例..............................................................................................................37
6.1 Labview界面应用实例…………………………………………………...........................……....37 6.2 VC界面应用实例……………………………………………………….............................……. 39 全文总结………....................................................................................................................................….40
致谢…………………………………………………...........................................................................… 41 参考文献…………………………………………………...................................................................…42
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1 绪论
1.1 问题提出的背景
数据采集技术是信息科学的一个重要分支，与传感器技术、信号处理技术、计算机技术共同组成了现代检测技术的基础。数据采集技术正是这些技术的前端，也是信息进行可靠传输和正确处理的基础。数据采集是指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集、转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。在生产过程中，可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，为提高产品的质量、降低成本提供信息和手段。在科学实验中，可对应用数据进行采集，从而获得大量的动态信息。这是研究瞬间物理过程的有力工具，也是获取科学奥秘的重要手段之一。
数据采集系统的任务，就是采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，送入计算机。它将计算得到的数据进行规定要求的处理，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。数据采集系统性能的好坏，主要取决于它的精度和速度，在保证精度的条件下，应尽可能的提高采样速度，以满足实时采集、实时处理和实时控制的要求。
数据采集常用的方式有在PC机或工控机内安装数据采集卡，如A/D卡及RS-422卡、RS-485卡；或专门的采集设备，包括PCI、PXI、PCMCIA、USB，无线以及火线(FireWire)接口等，可用于台式PC机、便携式电脑以及联网的应用系统中。
随着现代电子技术的飞速发展，数据采集技术也日新月异，特别是小型化、便携式解决方案在数据采集中开始占据越来越多的比重，并越来越多地倾向于低电压、低功耗、微型化设计，有的小型数据采集器甚至小到可以放进衬衫口袋里。目前，一些市场上出售的小型数据采集器实际上就是全功能的计算机。它们功能强大，具有现场实时数据采集、处理功能的自动化设备，具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输功能；为现场数据的真实性、有效性、实时性、可用性提供了保证，并能方便输入计算机，已广泛应用在工业、农业、商业、交通、物流、仓储等行业。因此，根据当前数据采集发展的实际情况，研制开发符合生产需要的多功能智能化的数据采集器具有重大的现实意义。
1.2 本次设计的数据采集控制板的主要功能和特点
本次研发的数据采集系统是基于增强型51内核单片机SST89E516RD2设计的，51内核单片机兼容性好，可以根据需要更换其他品牌的单片机，如STC89系列等。该数据
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