浅析多路数据采集器的设计.doc
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浅析多路数据采集器的设计,全文18500字论述翔实摘要本设计详细介绍了基于51系列单片机的多路数据采集器的设计过程。首先，通过对市场上多路数据采集器现状的分析，概括了数据采集器的现状，从而揭示了本数据采集器的意义，主要是为了达到质优价廉的目的。第二，本设计详细阐述了多路数据采集器的设计思路问题，从而制定出了比较合适的方案...
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浅析多路数据采集器的设计
全文18500字 论述翔实
摘 要
本设计详细介绍了基于51系列单片机的多路数据采集器的设计过程。首先，通过对市场上多路数据采集器现状的分析，概括了数据采集器的现状，从而揭示了本数据采集器的意义，主要是为了达到质优价廉的目的。第二，本设计详细阐述了多路数据采集器的设计思路问题，从而制定出了比较合适的方案，然后根据本方案制定出具体的电路。在电路结构上主要是以Intel公司制造的SST89F58芯片为核心，然后再去设计相应的外围电路。本设计详细地阐述了多路数据采集器的功能，系统具体可分为六大功能模块,这在第2部分会有详细的解说。总而言之，在第2部分完成了系统电路设计框架方面的内容。第三，为了将电路结构中的部分重要电路叙述清楚，在本设计中的第3部分中对主要应用到的硬件及其使用方法都做了详细的介绍以达到此目的。第四，本设计中所运用到的软件驱动程序在第4部分中做了详细的叙述。在第4部分中先通过方框图对所用到的程序做一个大体的描述，然后才是具体的汇编语言程序设计。所以本设计无论在硬件方面还是软件方面都做了详细的阐述，充分展示了利用SST89F58芯片制作多路数据采集器的优点。所介绍的多路数据采集器适用于各种现场自动化监测以及控制，具有性能稳定、可靠性高、响应速度快等优点；采集器允许用户根据使用需要配置不同的电源输入并配置有电源输出接口，可为系统的传感器提供电源。系统通信接口采用带隔离电源的RS-232/RS-485标准串行接口，可以方便地接入中央集中控制系统。
关键词：多路数据采集器，单片机，SST89F58，GAL22V10
Abstract
This thesis introduces specific course of designing data acquisition using SST89F58.First，this design analyses the current state of the data acquisition in the market.It summarise the state of the data acquisition in the market，so that significance of this design is revealed that we can gain products of better quality but less money. Second, the design illuminates the train of thought then a better solution is got. The specific circuit is designed according to the solution. In the structure of this circuit, it mainly depends on SST89F58 made by Intel Corporation. The data acquisition is divided into six parts, which are introduced particularly. The principle of the data acquisition is introduced in this chapter. In short, the design of this circuit is completed in the second chapter. Third, the main hardware is introduced clearly in the third chapter so that some important parts in the structure of the circuit can be stated clearly. Forth, the software is recounted in detain in the forth chapter. So the advantages of the data acquisition are very evident.
Keywords: data acquisition SST89F58 MCU GAL22V10
目 录
1 前言……………………………………………………………………………………………1
2 系统方案设计…………………………………………………………………………………2
2.1 系统设计框架……………………………………………………………………………………… 2
2.1.1 数据采集器的功能描述 ……………………………………………………………………………2
2.1.2系统设计框架…………………………………………………… ………………………………3
2.2 系统技术方案 ………………………………………………………………………………………4
2.2.1 数字输入采集模块 ………………………………………………………………………………4
2.2.2 数字输出控制模块 ………………………………………………………………………………5
2.2.3 通信模块… ………………………………………………………………………………………6
3 数据采集器硬件设计 …………………………………………………………………………8
3.1 通用阵列逻辑GAL16V8 ……………………………………………………………………………8
3.1.1 GAL的电路结构 …………………………………………………………………………………8
3.1.2 GAL 的结构状态控制字 …………………………………………………………………………10
3.1.3 GAL 的输出逻辑宏单元 …………………………………………………………………………10
3.2存贮器的扩展……………………………………………………………………………………………15
3.2.1程序存贮器的扩展方法 ………………………………………………………………………… 15
3.2.2数据存贮器的扩展方法……………………………………………………………………………16
3.2.3 MCS-51总线和存贮器的接口方法 ………………………………………………………………17
3.3双向驱动器74LS245………………………………………………………………………………… 18
3.4数据采集器的电路布线………………………………………………………………………………19
4 数据采集器软件设计………………………………………………………………………… 21
4.1 数据采集器通信协议设计 ………………………………………………………………………… 21
4.2 软件流程图 …………………………………………………………………………………………22
4.3 系统编程实现（汇编）………………………………………………………………………………24
4.3.1 变量和寄存器定义…………………………………………………………………………………24
4.3.2 主程序………………………………………………………………………………………………26
4.3.3 中断程序……………………………………………………………………………………………33
4.3.4 串口通信程序………………………………………………………………………………………35
4.4 器件调试………………………………………………………………………………………………44
结论……………………………………………………………………………………………………46
致谢……………………………………………………………………………………………………47
参考文献………………………………………………………………………………………………48
附录1 主控布线与数字I/O模块……………………………………………………………………………49
附录 2 电源与通信模块…………………………………………………………………………………… .50
部分参考文献
[8]谭玉山.多通道高速数据采集系统[J].电子测量与仪器学报,1996(3):1.
[9]侯思祖，刘金铸，高强.高速数据采集系统的设计及实现[J]. 工业控制计算机,1997(6):2.
[10]黄琳,郑大钟.当今控制理论面临的挑战与前景[J].中国科学基金,1992,6(3):130～141.
[11]颜文俊,孙优贤.基于事件反馈的DES监控理论[J].控制理论与应用,1995,12(1):1～10.
[12]Almgren R.C. Data Acquisition and Instrument Control with Personal Computers[J]. Electro International,1991 Page(s):632-635(3):1.
[13]Rabiner L R and Gold B. Theory and Application of Digital Singnal Processing[J]. Prentice-Hall Inc ,1995 .
全文18500字 论述翔实
摘 要
本设计详细介绍了基于51系列单片机的多路数据采集器的设计过程。首先，通过对市场上多路数据采集器现状的分析，概括了数据采集器的现状，从而揭示了本数据采集器的意义，主要是为了达到质优价廉的目的。第二，本设计详细阐述了多路数据采集器的设计思路问题，从而制定出了比较合适的方案，然后根据本方案制定出具体的电路。在电路结构上主要是以Intel公司制造的SST89F58芯片为核心，然后再去设计相应的外围电路。本设计详细地阐述了多路数据采集器的功能，系统具体可分为六大功能模块,这在第2部分会有详细的解说。总而言之，在第2部分完成了系统电路设计框架方面的内容。第三，为了将电路结构中的部分重要电路叙述清楚，在本设计中的第3部分中对主要应用到的硬件及其使用方法都做了详细的介绍以达到此目的。第四，本设计中所运用到的软件驱动程序在第4部分中做了详细的叙述。在第4部分中先通过方框图对所用到的程序做一个大体的描述，然后才是具体的汇编语言程序设计。所以本设计无论在硬件方面还是软件方面都做了详细的阐述，充分展示了利用SST89F58芯片制作多路数据采集器的优点。所介绍的多路数据采集器适用于各种现场自动化监测以及控制，具有性能稳定、可靠性高、响应速度快等优点；采集器允许用户根据使用需要配置不同的电源输入并配置有电源输出接口，可为系统的传感器提供电源。系统通信接口采用带隔离电源的RS-232/RS-485标准串行接口，可以方便地接入中央集中控制系统。
关键词：多路数据采集器，单片机，SST89F58，GAL22V10
Abstract
This thesis introduces specific course of designing data acquisition using SST89F58.First，this design analyses the current state of the data acquisition in the market.It summarise the state of the data acquisition in the market，so that significance of this design is revealed that we can gain products of better quality but less money. Second, the design illuminates the train of thought then a better solution is got. The specific circuit is designed according to the solution. In the structure of this circuit, it mainly depends on SST89F58 made by Intel Corporation. The data acquisition is divided into six parts, which are introduced particularly. The principle of the data acquisition is introduced in this chapter. In short, the design of this circuit is completed in the second chapter. Third, the main hardware is introduced clearly in the third chapter so that some important parts in the structure of the circuit can be stated clearly. Forth, the software is recounted in detain in the forth chapter. So the advantages of the data acquisition are very evident.
Keywords: data acquisition SST89F58 MCU GAL22V10
目 录
1 前言……………………………………………………………………………………………1
2 系统方案设计…………………………………………………………………………………2
2.1 系统设计框架……………………………………………………………………………………… 2
2.1.1 数据采集器的功能描述 ……………………………………………………………………………2
2.1.2系统设计框架…………………………………………………… ………………………………3
2.2 系统技术方案 ………………………………………………………………………………………4
2.2.1 数字输入采集模块 ………………………………………………………………………………4
2.2.2 数字输出控制模块 ………………………………………………………………………………5
2.2.3 通信模块… ………………………………………………………………………………………6
3 数据采集器硬件设计 …………………………………………………………………………8
3.1 通用阵列逻辑GAL16V8 ……………………………………………………………………………8
3.1.1 GAL的电路结构 …………………………………………………………………………………8
3.1.2 GAL 的结构状态控制字 …………………………………………………………………………10
3.1.3 GAL 的输出逻辑宏单元 …………………………………………………………………………10
3.2存贮器的扩展……………………………………………………………………………………………15
3.2.1程序存贮器的扩展方法 ………………………………………………………………………… 15
3.2.2数据存贮器的扩展方法……………………………………………………………………………16
3.2.3 MCS-51总线和存贮器的接口方法 ………………………………………………………………17
3.3双向驱动器74LS245………………………………………………………………………………… 18
3.4数据采集器的电路布线………………………………………………………………………………19
4 数据采集器软件设计………………………………………………………………………… 21
4.1 数据采集器通信协议设计 ………………………………………………………………………… 21
4.2 软件流程图 …………………………………………………………………………………………22
4.3 系统编程实现（汇编）………………………………………………………………………………24
4.3.1 变量和寄存器定义…………………………………………………………………………………24
4.3.2 主程序………………………………………………………………………………………………26
4.3.3 中断程序……………………………………………………………………………………………33
4.3.4 串口通信程序………………………………………………………………………………………35
4.4 器件调试………………………………………………………………………………………………44
结论……………………………………………………………………………………………………46
致谢……………………………………………………………………………………………………47
参考文献………………………………………………………………………………………………48
附录1 主控布线与数字I/O模块……………………………………………………………………………49
附录 2 电源与通信模块…………………………………………………………………………………… .50
部分参考文献
[8]谭玉山.多通道高速数据采集系统[J].电子测量与仪器学报,1996(3):1.
[9]侯思祖，刘金铸，高强.高速数据采集系统的设计及实现[J]. 工业控制计算机,1997(6):2.
[10]黄琳,郑大钟.当今控制理论面临的挑战与前景[J].中国科学基金,1992,6(3):130～141.
[11]颜文俊,孙优贤.基于事件反馈的DES监控理论[J].控制理论与应用,1995,12(1):1～10.
[12]Almgren R.C. Data Acquisition and Instrument Control with Personal Computers[J]. Electro International,1991 Page(s):632-635(3):1.
[13]Rabiner L R and Gold B. Theory and Application of Digital Singnal Processing[J]. Prentice-Hall Inc ,1995 .
