基于MCS8051數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通常是為了將實(shí)時(shí)定時(shí)采集后，以數(shù)字量形式存儲(chǔ)后進(jìn)行分析，得到分析結(jié)果進(jìn)行顯示打印或報(bào)警。系統(tǒng)通常由傳感器，線性放大器，多路模擬開(kāi)關(guān)，采樣保持器，A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)芯片，擴(kuò)展I/O口，存儲(chǔ)器以及外接設(shè)備打印機(jī)，顯示器等組成，其系統(tǒng)框圖如下圖所示。

有時(shí)候，系統(tǒng)只是對(duì)某一個(gè)或幾個(gè)信號(hào)進(jìn)行采集和粗略分析，而并不需要十分精確的分析結(jié)果，此時(shí)需要的采集系統(tǒng)遠(yuǎn)沒(méi)有上述那么復(fù)雜，可以根據(jù)需要進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到比較實(shí)用的系統(tǒng)。

　　在生活中，經(jīng)常有些電器件在工作時(shí)，其電源電壓需要保持在一定的電壓范圍內(nèi)，否則器件容易受損，這時(shí)需要對(duì)電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)。假設(shè)某個(gè)電子器件的電壓工作范圍為3~5V，且電壓的變化比較緩慢，需要對(duì)電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，如果電壓不在工作范圍內(nèi)則進(jìn)行報(bào)警，而并不需要得到精確的電壓數(shù)據(jù)。下面就此例，設(shè)計(jì)一個(gè)既簡(jiǎn)單又實(shí)用的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　由于是一路電壓信號(hào)而且變化相對(duì)緩慢，所以不需要傳感器、線性放大器、多路模擬開(kāi)關(guān)和采樣保持器等，報(bào)警部分可以用紅黃綠燈來(lái)顯示電壓是否正常，所以整個(gè)系統(tǒng)只需要一篇A/D轉(zhuǎn)換器、一片單片機(jī)、紅黃綠燈各一個(gè)。

　　根據(jù)簡(jiǎn)單實(shí)用的原則來(lái)選擇芯片：由于需要的精度不高，ND轉(zhuǎn)換器、選擇8位的ADC0804，單片機(jī)芯片可選擇MCS-51系列的8051芯片（由于軟件程序選擇8051，不需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，且比較實(shí)惠）．另外紅黃綠燈各一個(gè)。

　　電路：由于工作電壓的動(dòng)態(tài)范圍為3～5V，ADC0804的VFEF2（參考電壓輸入端）接3V電壓，所以輸入的電壓范圍為0—6V，存儲(chǔ)時(shí)OV為OOH，6V為FFH，由256/6*3=128可知3V為80H，同理5V為D5H，ADC0804的CLKI端外接一個(gè)電阻和電容來(lái)提供時(shí)鐘信號(hào)，參數(shù)R=10kΩ，C=150pF．振蕩頻率FCLK=640kHz．轉(zhuǎn)換時(shí)間約為100us。ADC0804轉(zhuǎn)換器具有三態(tài)輸出鎖存器，可直接驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)總線，故與8051單片機(jī)的接口電路比較簡(jiǎn)單，如下圖所示。

ADC0804的數(shù)據(jù)輸出線DB7～0直接與8051的數(shù)據(jù)線PO.O~0.7相接1RD，WR和INTR也直接與8051的相應(yīng)端子相接。Pl.l．P1.2，P1.3分別接紅黃綠燈。

　　軟件設(shè)計(jì)：定時(shí)采集數(shù)據(jù)，每隔五分鐘采一次數(shù)據(jù)，每次采集十個(gè)樣本點(diǎn)，存儲(chǔ)后進(jìn)行分析，與3V和5v進(jìn)行比較，大于5V時(shí)亮紅燈，小于3V時(shí)亮黃燈，工作電壓正常時(shí)亮綠燈。

　　根據(jù)上述硬件電路如上圖的要求，建立的程序框圖如下圖所示。

由該框圖出發(fā)建立的源程序如下：

設(shè)計(jì)過(guò)程中以簡(jiǎn)單實(shí)用為準(zhǔn)則，從整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)看，首先分析系統(tǒng)要求，然后選擇元器件，設(shè)計(jì)電路圖及軟件程序，最后仿真。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)符合要求，且容易實(shí)現(xiàn)。

　　如果系統(tǒng)要求的功能較多，則可以從設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)往外擴(kuò)展，例如擴(kuò)展顯示、打印等功能，成為一個(gè)比較完善的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。