数据采集与实时时钟显示系统设计课程收获与体会

导读：　数据采集与实时时钟显示系统设计课程收获与体会篇一《实时数据采集课程设计》 ...

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数据采集与实时时钟显示系统设计课程收获与体会篇一
《实时数据采集课程设计》

课程设计报告

课程 微机原理课程设计 题目 系 别 物理与电子工程学院 年 级 专 业 电子信息工程 班 级 1班 学 号 学生姓名 指导教师 职 称 设计时间 2011.6.27—2011.7.8

目录

绪论 .................................................................................................................. 0 第一章选题分析 ............................................................................................... 1 1.1题目内容与要求 ................................................................................... 2 1.2原理和结构框图 ................................................................................... 2 第二章方案设计 ............................................................................................... 2 2.1硬件设计 .............................................................................................. 3 2.1.1设计所用元件.............................................................................. 3 2.1.2硬件连接 ..................................................................................... 8 2.2软件设计 .............................................................................................. 8 2.2.1编程分析与程序框图 .................................................................. 8 2.2.2 程序代码 .................................................................................. 9 第三章结果及分析 .......................................................................................... 15 3.1实验结果 ............................................................................................ 15 3.2 结果分析 ........................................................................................... 15 第四章 总结与体会 ........................................................................................ 16 参考文献......................................................................................................... 17

绪论

微机原理的主要内容包括微型计算机体系结构、8086微处理器和指令系统、汇编语言设计以及微型计算机各个组成部分介绍等内容。

微机原理与接口技术是计算机应用专业必修的一门课程，通过这门课我们能够知道计算机内部的工作原理，各部件的作用，各部件间的联系，学习了汇编语言和指令系统能让我们进行简单的程序设计，但是我们在课堂上学习的都是些理论方面的知识，没有进行过真正的实际接触。正所谓，“实践是检验真理的唯一标准”，只有通过真正的接触，实际的操作，我们才能将理论知识和实际应用联系在一起，真正的将理论实际化。因此，学校组织我们进行了为期两个星期的课程设计，通过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。

本次课程设计，主要是了解可编程外围芯片8255的工作原理，以及学会对ADC0809和8255芯片的应用和设计技术。对微型计算机基本的系统结构、对微型计算机硬软件的工作原理有个整体的认识。

学习和掌握计算机中常用接口电路的应用和设计技术，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。这不仅丰富巩固了我们在课堂上学的知识，而且还为我们日后步入社会打下了基础。

第一章 选题分析

1.1题目内容与要求

内容：利用PC机和微机原理实验箱A/D转换制作一个可动态采集外部缓慢变化得模拟

量的数据采集器，将最终的模拟量转换为7段显示码显示。 具体要求：

（1） 通过实验箱ADC0809芯片接收模拟量（从实验箱可调电压部分可获得，注意输入电压不得高于5V）并将其转换为数字量供8088CPU进行读取；

（2） 8088CPU对连续读到的10个数字量进行处理（例如：去掉最大最小数，然后求平均）；

（3） 8088CPU将处理后的数字量转换为7段显示码，并通过8255芯片发送到7段显示模块显示，要求最少显示两位（小数点前后各一位）； （4） 提高要求：每1秒采集10次数据。

1.2原理和结构框图

该数据采集系统是一种基于ADC0809模数转换芯片和并行通信接口芯片8255A的设备，

可以把ADC采集的电压信号转换为数字信号，经过微处理器的简单处理而交予数码管实现电压显示功能，并且通过与PC的连接可以实现计算机更加直观化显示。

图1 原理框图

第二章

方案设计

2.1硬件设计

2.1.1设计所用元件

1.ADC0809

ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片。

1）主要特性：

（1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。 （2）具有转换起停控制端。

（3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时） （4）单个+5V电源供电

（5）模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。 （6）工作温度范围为-40～+85摄氏度 （7）低功耗，约15mW。 2）内部结构：

ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构如图2所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。

图2 ADC0809内部结构框图

3）外部特性（引脚功能）

数据采集与实时时钟显示系统设计课程收获与体会篇二
《实时时钟课程设计》

班级 组别

课程设计

说 明 书

组 长 组 员 指导教师

《单片机课程设计》任务书

设计题目：

设计时间： 设计地点： 1、设计内容

时钟功能：该时钟可以准确计时100年，DS12C887芯片是独立计时，并且具有

掉电保护功能，内部自带锂电池，能够在断电的情况下继续计时，主电路恢复供电之后不必调整时间。

日期功能：能够准确的显示当前日期，具有闰年，平年日期自动调整功能。 闹钟功能：能够按规定的定时时间报时。

2011-6-28至2011-7-8

机电CAD教室 实时时钟

2、设计要求

3、提交资料

（1）设计说明书； （2）图纸； （3）硬件电路； （4）程序； （5）调试报告。

《单片机课程设计》分工及完成情况

设计题目

《单片机课程设计》评阅书

设计题目

评阅意见

成 绩 指导教师 时 间

年 月 日

数据采集与实时时钟显示系统设计课程收获与体会篇三
《实时时钟课程设计报告》

河海大学计算机与信息学院（常州）

课程设计报告

题 目 实时时钟电路设计

专业、学号 授课班号

学生姓名 同组同学

指导教师

完成时间 2010-12-30

课程设计（报告）任务书

（理 工 科 类）

Ⅰ、课程设计（报告）题目：

Ⅱ、课程设计（论文）工作内容

一、课程设计目标

1、培养综合运用知识和独立开展实践创新的能力；

2、增强学以致用的思想，提高解决问题的能力和百折不饶的品质。

二、研究方法及手段应用

1、将任务分成若干模块，查阅相关论文资料，分模块调试和完成任务；

2、数字钟为人们日常生活提供准确时间，并且可以提供定时闹钟，整点报时等。

三、课程设计预期效果

1、本次课设统一采用学校实验箱Alter Cyclone EP1C6Q240C8N型号。

2、进度安排

① 2010.10.27 —— 2010.10.28 深入理解课题要求，查询相关的资料。 ② 2010.10.28 —— 2010.10.29 编写各个功能模块并进行相应测试。 ③ 2010.10.29 —— 2010.10.30 整体功能的测试，为答辩做相关准备。 ④ 2010.10.30 —— 2010.10.31 撰写课程设计论文。

学生姓名： 潘增岩 专业年级： 08自动化

摘 要

Verilog是广泛应用的硬件描述语言，可以用在硬件设计流程的建模、综合和模拟等多个阶段。随着硬件设计规模的不断扩大，应用硬件描述语言进行描述的CPLD结构，成为设计专用集成电路和其他集成电路的主流。通过应用Verilog HDL对多功能电子钟的设计，达到对Verilog HDL的理解，同时对CPLD器件进行简要了解。

数字钟是日常生活中随处可见的一种生活用品，市场上出现的数字钟大都非常的花哨，外观很美，而它们实际上都是同一个原理。数字钟是采用设计数字电路，并显示出时、分、秒，广泛用于个人家庭，车站，学校，医院等公共场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。

本次数字钟采用Verilog HDL语言设计一个数字钟电路，并且在8个数码管上显示。Verilog是广泛应用的硬件描述语言，可以用在硬件设计流程的建模、综合和模拟等多个阶段。随着硬件设计规模的不断扩大，应用硬件描述语言进行描述的CPLD结构，成为设计专用集成电路和其他集成电路的主流。通过应用Verilog HDL对多功能电子钟的设计，达到对Verilog HDL的理解，同时对CPLD器件进行简要了解。本论文着重讨论了用语言如何来实现一个硬件电路的设计，从整体到局部，从顶层到底层，深入剖析。

【关键词】数字钟 音乐 Verilog HDL

ABSTRACT

Verilog is the most widely used hardware description language.It can be used to the modeling, synthesis, and simulation stages of the hardware system design flow. With the scale of hardware design continually enlarging, describing the CPLD with HDL become the mainstream of designing ASIC and other IC.To comprehend Verilog HDL and get some knowledge of CPLD device, we design a block with several functions with Verilog HDL.

Digital clock can be seen everywhere in daily life is a life of products, the market appears mostly very fancy digital clock, beautiful appearance, and they are really the same principle. Digital clock is the use of digital circuit design, and shows hours, minutes, seconds, and is widely used in personal family, railway stations, schools, hospitals and other public places, become indispensable in daily life necessities. The digital clock design using Verilog HDL, a digital clock circuit, and 8 digital tube display. Is widely used Verilog hardware description language that can be used in the hardware design process, modeling, and simulation and other stages. With the constant expansion of hardware design, application of hardware description language to describe the structure of the CPLD, and ASIC design into the mainstream of other integrated circuits. By using Verilog HDL design of a multifunctional clock, to the understanding of Verilog HDL, while a brief understanding of the CPLD device. This thesis focused on how to use language to implement a hardware circuit design, from whole to part, from top to bottom, in-depth analysis.

【Key words】Digital clock Music Verilog HDL

数据采集与实时时钟显示系统设计课程收获与体会篇四
《数据采集课程设计报告》

摘要

现在机务段的检修设备中的电气控制和监控器繁琐，不能有效的显示

和控制设备进行精确的操作。大多数设备没有联网，各设备的操作结果必

须由操作人员填写表格，递交车间主管，最后才能交给机务段管理人员。

手续繁杂，效率低下，不能及时准确的将生产情况反馈到管理部门。“机务

段设备管理信息系统”首次在国内对机务段目前使用的各种检修设备进行

信息化改造，对所有检修数据进行处理并发送上网，做到无纸化作业，保

证了检修数据的科学性和可靠性，并实现了数据共享。该系统对于实现机

务段的科学管理、保证检修质量、降低检修成本都起到了关键的作用。该

系统以8051单片机为主控器，通过扩展A/D接口，键盘输入，数据处理，

数据显示以及系统报警等相关设备实现多路数据采集和监测的原理与结构。

本系统采用双CPU控制方式，多路数据采集方式有远端CPU控制，本地单

片机控制远端CPU，双机间通讯以RS-232C标准进行通讯。实践证明，系

统设计是可行的，并且系统性能可靠, 实时性好, 实用性强。

关键词：数据采集 A/D转换 RS-232C

目录

第一章 绪论……………………………………………………………………... 1

1.1 研究的目的和意义…………………………………………………….. 3

1.2 系统的设计概要……………………………………………………….. 3

1.2.1 开关量的检测…………………………………………………... 4

1.2.2 数字量采集与处理…………………………………………….. 4

1.2.3 模拟量的检测………………………………………………….. 4

第二章 系统的硬件设计…………………………………………………….... 6

2.1 8051与存储器芯片2764与6264的扩展………………………….... 6

2.1.1 单片机8051的性能及特点………………………………….... 6

2.1.2 扩展芯片（2764/6264）的性能及特点……………………... 7

2.1.3 8051与存储器芯片2764与6264的扩展……………………… 9

2.2 模拟量的采集设计……………………………………………………. 9

2.2.1 传感器的选择……………………………………………………. 9

2.2.2 信号调理电路……………………………………………………10

2.2.3 多路开关选择……………………………………………………10

2.2.4 A/D转换电路设计………………………………………………..11

2.3 开关量的输入设计…………………………………………………….13

2.4 脉冲量的输入设计…………………………………………………….14

2.4.1 脉冲量的输入……………………………………………………14

2.5 MAX232实现串行通信……………………………………………..15

第三章 软件设计……………………………………………………………….16

3.1 主程序…………………………………………………………………16

3.2 模拟量采集程序………………………………………………………17

3.3 开关量采集程序………………………………………………………18

3.4 脉冲量采集程序………………………………………………………18

总结……………………………………………………………………………...19

参考文献………………………………………………………………………

致谢……………………………………………………………………………

第一章 绪论

1.1 研究设计的目的和意义

随着计算机技术、网络技术、通信技术等在工业自动化系统中的广泛

应用，工业自动化系统和仪表也逐步向数字化、网络化方向发展，即不仅

各类控制设备是数字化的，而且测控信号也由模拟化向数字化方向发展，

并通过网络将分散的控制装置和各类智能仪表连接起来，实现集中监控和

管理。数据采集与处理的新技术、新方法，直接或间接地引发其革新和变 化，实时监控(远程监控)与仿真技术(包括传感器、数据采集、微机芯片数

据、可编程控制器PLC、现场总线处理、流程控制、曲线与动画显示、自

动故障诊断与报表输出等)把数据采集与处理技术提高到一个崭新的水平。

利用机务段各种现有设备，通过加装数据采集接口、文本图样显示器

和网络通讯接口，改造传统设备，实现机务设备检修和实验设备的数字化，

为机务设备检修过程的计算机管理提供手段。系统可以对机务段检修设备

的工作进行准确的监测和数据处理，并把检测数据及时送至监控计算机，

存入数据库，进行统计、打印和归档，可以为保证检修质量提供可靠依据，

同时也为机务段加强科学管理，提高经济效益、减少物料和工时浪费、提

高检修效率提供科学手段和工具!

1.2 系统的设计概要

本次设计的主要任务是为了实现机务设备检修数据采集。设备数据采

集部分要求采集的数据分三类：1. 开关量的检测；2. 脉冲量的检测；3. 模

拟量的检测。

1.2.1开关量的检测

开关量采集包括事件顺序记录（SOE）型开关量和普通型开关量两种。

SOE型开关量信号指事故信号、断路器分合及重要继电保护的动作信号。

监控系统采用中断方式迅速响应这些信号并进行记录优先传递。普通型开

关量信号是指除SOE型开关量信号以外的那部分开关量信号，包括各类故

障信号、隔离开关的位置信号、设备运行状态信号、手动自动方式选择的

位置信号等。监控系统对这些信号的采集为扫查方式。

对开关量信号的处理包括光电隔离、硬件及软件滤波、基准时间补偿、数据有效性合理性判断、启支相关量处理功能（如启支事件顺序记录、发事故报警、画面自支推出以及自支停机等），最后经格式经处理后存入实时数据库。

1.2.2数字量采集与处理

数字量信号主要指水位等BCD码输入量。采用多点开关量并行采集，然后转换为相应模拟量数值。对数字量的处理包括光电隔离、数字滤波、码制变换、数据有效性合理性判断、标度变换等，以格式化处理后存入实时数据库。

1.2.3模拟量的检测

模拟量分为电气模拟量、非电气模拟量及温度量。对模拟量信号的处理包括回路断线检测、数字滤波、误差补偿、数据有效性合理性判断、标度换算、梯度计算、越复限判断及越限报警，最后经格式化处理后存入实时数据库。

数据采集系统一般由数据输入通道、数据存储与管理、数据处理、数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测、采样和信号转换等工作。数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。数据处理就是从采集到的原始数据中，删除干扰噪声、无关信息和不必要的信息，提取出反映被测对象特征的重要信息。另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；或者把数据恢复成原来的物理量形式，以可输出的形态在输出设备上输出，如打印、显示、绘图等。数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。

在这个过程中主要用到信息采集板，信息采集板包括CPU、RS232讯通接口、RS485通讯网络接口等，信号采集获得开关量和经过标准化处理的传感器信号，进行信号采集，并经过数学处理，然后进行图文显示、储存和网络通讯。

系统硬件总体框图如图1所示：

图 1 系统硬件总体框图

数据采集与实时时钟显示系统设计课程收获与体会篇五
《课程设计 单片机数据采集系统》

课程设计报告书

课程名称：

课题名称： 专 业：班 级： 学 号：

姓 名：

成 绩：2011 年 6 月 13 日

设 计 任 务 书

一、设计任务

1一秒钟采集一次。

2把INO口采集的电压值放入30H单元中。 3做出原理图。

4画出流程图并写出所要运行的程序。 二、设计方案及工作原理

方案： 1. 采用8051和ADC0809构成一个8通道数据采集系统。

2. 能够顺序采集各个通道的信号。 3. 采集信号的动态范围：0～5V。 4. 每个通道的采样速率：100 SPS。

5．在面包板上完成电路，将采样数据送入单片机20h～27h存储单元。

6．编写相应的单片机采集程序，到达规定的性能。

工作原理：

通过一个A/D转换器循环采样模拟电压，每隔一定时间去采样一次，一次按顺序采样信号。A/D转换器芯片AD0809将采样到的模拟信号转换为数字信号，转换完成后，CPU读取数据转换结果，并将结果送入外设即CRT/LED显示，显示电压路数和数据值。

目 录

第一章 系统设计要求和解决方案 第二章 硬件系统 第三章 软件系统 第四章 第五章 第六章 附录一附录二附录三

实现的功能

缺点及可能的解决方法 心得体会 参考文献 硬件原理图 程序流程图

河南机电高等专科学校课程设计报告

第一章 系统设计要求和解决方案

根据系统基本要求，将本系统划分为如下几个部分：  信号调理电路

 8路模拟信号的产生与A/D转换器  发送端的数据采集与传输控制器  人机通道的接口电路  数据传输接口电路

数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。系统框图如图1-1所示

1.1 信号采集分析

被测电压为0～5V直流电压，可通过电位器调节产生。 1.1.1 信号采集

多路数据采集系统多采用共享数据采集通道的结构形式。 数据采集方式选择程序控制数据采集。

程序控制数据采集，由硬件和软件两部分组成。，据不同的采集需要，在程序存储器中，存放若干种信号采集程序，选择相应的采集程序进行采集工作，还可通过编新的程序，以满足不同采样任务的要求。如图1-3所示。

程序控制数据采集的采样通道地址可随意选择，控制多路传输门开启的通道地址码由存储器中读出的指令确定。即改变存储器中的指令内容便可改变通道地址。

由于顺序控制数据采集方式

缺乏通用性和灵活性，所以本设计中选用程序控制数据采集方式。

采集多路模拟信号时，一般用多路模拟开关巡回检测的方式，即一种数据采集的方式。利用多路开关（MUX）让多个被测对象共用同一个采集通道，这就是多通道数据采集系统的实质。当采集高速信号时，A/D

转换器前端还需加采样

- 1 -

/保持(S/H)电路。

待测量一般不能直接被转换成数字量，通常要进行放大、特性补偿、滤波等环节的预处理。被测信号往往因为幅值较小，而且可能还含有多余的高频分量等原因，不能直接送给A/D转换器，需对其进行必要的处理，即信号调理。如对信号进行放大、衰减、滤波等。

通常希望输入到A/D转换器的信号能接近A/D转换器的满量程以保证转换精度，因此在直流电流电源输出端与A/D转换器之间应接入放大器以满足要求。

本题要求中的被测量为0～5V直流信号，由于输出电压比较大，满足A/D转换输入的要求，故可省去放大器，而将电源输出直接连接至A/D转换器输入端。

多路数据采集输入通道的结构图1-4所示。

ADC0809是TI公司生产的8位逐次逼近式模数转换器，包括一个8位的逼近型的ADC部分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑，为模拟通道的设计提供了很大的方便。

用它可直接将8个单端模拟信号输入，分时进行A/D转换，在多点巡回监测、过程控制等领域中使用非常广泛,所以本设计中选用该芯片作为A/D转换电路的核心。

1.2.1 单片机系统分析 1.复位电路

单片机在开机时都需要复位，以便中央处理器CPU以及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。51的RST引脚是复位信号的输入端。复位电平是高电平有效，持续时间要有24个时钟周期以上。本系统中单片机时钟频率为6MHz则复位脉冲至少应为4us。

在MCS-51单片机系列芯片中，用8051或8751芯片可以构成最小系统。因为8051和8751是片内有ROM/EPROM的单片机，用这种芯片构成的单片及最小系统简单、可靠。

8051构成的最小系统特点：

 受集成度所限，只能用于小型控制单元。  有可供用户使用的大量的I/O口线。

 仅有芯片内部的存储器，故存储器的容量有限。  8051的应用软件要依靠半导体掩膜技术植入，适于在大批量生产的应用系统中使用。

数据采集与实时时钟显示系统设计课程收获与体会篇六
《精品单片机课程设计报告-实时时钟系统设计报告-定》

广西水利电力职业技术学院

信息工程系

实时时钟系统设计报告

专业班级： 10通信技术2班

学 号：

姓 名：

指导教师：

2011年 12 月 10 日

摘要

在设计中我们主要用到AT89S52芯片为系统控制核心，通过8位共阳数码管来显示该设计的主要功能,用4*4的按键来操作所有设计的控制,以及通过对单片机进行编程来实现对数据的简单计算设置，按键控制及该计算器所拥有的功能进行控制。

关键词：AT89S52，计算器

目 录

一、方案的论证和比较： ............................................................................................................... 1

1.1 单片机型系统的选择与论证 ........................................................................................... 1

1.2 显示模块的选择与论证 ................................................................................................... 1

1.3 时钟实现 ......................................................................................................................... 2

二、系统框图及工作原理 ............................................................................................................... 3

2.1 系统总体设计结构框图 ................................................................................................... 3

2.2 系统的硬件电路设计 ....................................................................................................... 3

三 、软件编程 ................................................................................................................................. 9

3.1 主程序流程图 ................................................................................................................... 9

3.2 键盘程序 ......................................................................................................................... 10

3.3 LCD液晶显示流程图 ...................................................................................................... 11

3.4 DS1302时间部分 ............................................................................................................ 15

四、测试结果和结论 ..................................................................................................................... 16

五、心得体会 ................................................................................................................................. 17

致谢 ................................................................................................................................................ 18

参考文献......................................................................................................................................... 19

附录 A ............................................................................................................................................ 20

附录 B ............................................................................................................................................ 20

附录 C ............................................................................................................................................ 26

一、方案的论证和比较：

1.1 单片机型系统的选择与论证

方案一：此方案采用AT89C51八位单片机实现。它内存较小，只有4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，无在线下载编程功能，也无在线仿真功能。只能通过编程器烧写成以.hex为后缀名的文件。

方案二：此方案采用AT89S52八位单片机实现。它内存较大，有8K的字节Flash闪速存储器，比AT89C51要多4K。它可在线编程，可在线仿真的功能，这让调试变得方便。单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小，硬件实现简单，安装方便。另外AT89S52在工业控制上也有着广泛的应用，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。

综上所述，我们采用了第二个方案，即AT89S52。

1.2 显示模块的选择与论证

方案一：采用LCD点阵显示，用来显示文字、图形、图像、等各种信息的显示屏幕。它均由LCD矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形，该方案简单易行。但所需的元件较多，且不容易进行操作，可读性差，一旦设定后，很难再加入其他的功能，当加上日期、时间时增加了编程的难度。

方案二：采用液晶（JHD529M1）显示器件，该液晶显示器件与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该器件的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。而且此液晶显示平稳、省电、美观，更容易实现题目要求，对后续的功能兼容性高，同时有中文字库，也可以实现图像显示。只需将软件作修改即可，可操作性强，也易于读数，能同时显示日期、时间、星期且易于修改。

综上分析，我们采用了第二个方案。

1.3 时钟实现

方案一：采用软件实现，直接用单片机的定时器编程以实现时钟，优点节省硬件，缺点是编程复杂程序运行的每一步都需要时间，多一步或少一步程序都会影响记时的准确度，准确度较差。

方案二：采用专用的时钟芯片实现时钟的记时，专用时钟芯片记时准确，容易控制，能够从芯片直接读出日期、时间、星期，更符合题目要求。

综上分析，我们采用了第二个方案，时钟芯片选择常用的DS1302。

数据采集与实时时钟显示系统设计课程收获与体会篇七
《数据采集课程设计1》

摘 要

现在机务段的检修设备中的电气控制和监控器繁琐，不能有效的显示和控制设备进行精确的操作。大多数设备没有联网，各设备的操作结果必须由操作人员填写表格，递交车间主管，最后才能交给机务段管理人员。手续繁杂，效率低下，不能及时准确的将生产情况反馈到管理部门。“机务段设备管理信息系统”首次在国内对机务段目前使用的各种检修设备进行信息化改造，对所有检修数据进行处理并发送上网，做到无纸化作业，保证了检修数据的科学性和可靠性，并实现了数据共享。该系统对于实现机务段的科学管理、保证检修质量、降低检修成本都起到了关键的作用。该系统以AT89C51单片机为主控器，通过扩展A/D接口，键盘输入，数据处理，数据显示以及系统报警等相关设备实现多路数据采集和监测的原理与结构。本系统采用双CPU控制方式，多路数据采集方式有远端CPU控制，本地单片机控制远端CPU，双机间通讯以RS-232C标准进行通讯。实践证明，系统设计是可行的，并且系统性能可靠, 实时性好, 实用性强。

关键词：数据采集 A/D转换 RS-232C

目 录

一．系统的设计概述 ........................................................................................................... 3

1.1开关量的检测 ...................................................................................................................... 3

1.2数字量采集与处理 ............................................................................................................ 3

1.3模拟量的检测 ...................................................................................................................... 3

二．传感器的选用 ................................................................................................................. 5

三．硬件系统的设计 ........................................................................................................... 6

3.1 AT89C51与存储器芯片6116的扩展 .......................................................................... 6

3.1.1单片机AT89C51的性能及特点................................................................................... 6

3.1.2扩展芯片（6116）的性能及特点 .............................................................................. 8

3.1.3 AT89C51与存储器芯片6116的扩展 ............................................................................. 8

3.2 A/D转换电路设计 .............................................................................................................. 9

3.3 开关量的输入设计 ......................................................................................................... 11

3.4 脉冲量的输入设计 ........................................................................................................... 11

3.5 MAX232实现串行通信 ................................................................................................ 11

3.6 键盘与显示器接口设计 ................................................................................................ 12

四．软件设计 ........................................................................................................................ 13

4.1主程序 .................................................................................................................................. 13

4.2 模拟量采集程序 ............................................................................................................. 13

4.3开关量采集程序 .............................................................................................................. 14

4.4 脉冲量采集程序 ............................................................................................................. 15

4.5 A/D转换程序及键盘显示程序 ................................................................................ 15 总 结 ............................................................................................................................................... 19 参考文献 ...................................................................................................................................... 20

一．系统的设计概述

本系统是一个基于网络通信（包括以太网通信和485总线网络通信）的设备数据采集和监控系统，主要有服务器、以太网络、上位机监控系统、485总线网络、设备数据采集以及通信系统和系统管理对象组成。该系统还是集网络通信技术、单片机技术、数据库技术和汇编语言程序设计于一体的工程，这些技术相互联系，相互交叉共同作用于此项任务。

本次设计的主要任务是为了实现机务设备检修数据采集。设备数据采集部分要求采集的数据分三类：1. 开关量的检测；2. 脉冲量的检测；3. 模拟量的检测。

1.1开关量的检测

开关量采集包括事件顺序记录（SOE）型开关量和普通型开关量两种。SOE型开关量信号指事故信号、断路器分合及重要继电保护的动作信号。监控系统采用中断方式迅速响应这些信号并进行记录优先传递。普通型开关量信号是指除SOE型开关量信号以外的那部分开关量信号，包括各类故障信号、隔离开关的位置信号、设备运行状态信号、手动自动方式选择的位置信号等。监控系统对这些信号的采集为扫查方式。

对开关量信号的处理包括光电隔离、硬件及软件滤波、基准时间补偿、数据有效性合理性判断、启支相关量处理功能（如启支事件顺序记录、发事故报警、画面自支推出以及自支停机等），最后经格式经处理后存入实时数据库。

1.2数字量采集与处理

数字量信号主要指水位等BCD码输入量。采用多点开关量并行采集，然后转换为相应模拟量数值。对数字量的处理包括光电隔离、数字滤波、码制变换、数据有效性合理性判断、标度变换等，以格式化处理后存入实时数据库。

1.3模拟量的检测

模拟量分为电气模拟量、非电气模拟量及温度量。对模拟量信号的处理包括回路断线检测、数字滤波、误差补偿、数据有效性合理性判断、标度换算、梯度计算、越复限判断及越限报警，最后经格式化处理后存入实时数据库。

数据采集系统一般由数据输入通道、数据存储与管理、数据处理、数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测、采样和信号转换等工作。数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。数据处理就是从采集到的原始数据中，删除干扰噪声、无关信息和不必要的信息，提取出反映被测对象特征的重要信息。另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；或者把数据恢复成原来的物理量形式，以可输出的形态在输出设备上输出，如打印、显示、绘图等。数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。

在这个过程中主要用到信息采集板，信息采集板包括CPU、RS232讯通接口、RS485通讯网络接口等，信号采集获得开关量和经过标准化处理的传感器信

号，进行信号采集，并经过数学处理，然后进行图文显示、储存和网络通讯。

系统硬件总体框图如图1-1所示：

图1-1 系统硬件总体框图

二．传感器的选用

铂金温度传感器具有高精确度及高安定性，在-200℃~600℃之间亦有很好的线性度。一般而言，铂电阻温度传感器pt100感温电阻在低温-200℃~-100℃间其温度系数较大；在中温100℃~300℃间有相当良好的线性特性；而在高温300℃~500℃间其温度系数则变小。由于在0℃时，铂金pt100电阻值为100Ω，已被视为金属感温电阻的标准规格。

铂电阻Pt100感温电阻值与温度间之关系式，可表亦为：

(1)低温-200℃~0℃间：

(2)高温0℃~500℃间

而对于铂电阻Pt102感温电阻与温度间之关系式，由于其在0℃时之电阻值为

R(0)=10×102 W=1 kW

故

图2-1 0℃~500℃温度测量电路

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