基于MCS8051数据采集监测系统的设计

数据采集系统，通常是为了将实时定时采集后，以数字量形式存储后进行分析，得到分析结果进行显示打印或报警。系统通常由传感器，线性放大器，多路模拟开关，采样保持器，A/D转换器，单片机芯片，扩展I/O口，存储器以及外接设备打印机，显示器等组成，其系统框图如下图所示。

有时候，系统只是对某一个或几个信号进行采集和粗略分析，而并不需要十分精确的分析结果，此时需要的采集系统远没有上述那么复杂，可以根据需要进行简化，得到比较实用的系统。

　　在生活中，经常有些电器件在工作时，其电源电压需要保持在一定的电压范围内，否则器件容易受损，这时需要对电压进行实时的检测。假设某个电子器件的电压工作范围为3~5V，且电压的变化比较缓慢，需要对电压进行实时的监测，如果电压不在工作范围内则进行报警，而并不需要得到精确的电压数据。下面就此例，设计一个既简单又实用的数据采集监测系统。

　　由于是一路电压信号而且变化相对缓慢，所以不需要传感器、线性放大器、多路模拟开关和采样保持器等，报警部分可以用红黄绿灯来显示电压是否正常，所以整个系统只需要一篇A/D转换器、一片单片机、红黄绿灯各一个。

　　根据简单实用的原则来选择芯片：由于需要的精度不高，ND转换器、选择8位的ADC0804，单片机芯片可选择MCS-51系列的8051芯片（由于软件程序选择8051，不需要扩展程序存储器，且比较实惠）．另外红黄绿灯各一个。

　　电路：由于工作电压的动态范围为3～5V，ADC0804的VFEF2（参考电压输入端）接3V电压，所以输入的电压范围为0-6V，存储时OV为OOH，6V为FFH，由256/6*3=128可知3V为80H，同理5V为D5H，ADC0804的CLKI端外接一个电阻和电容来提供时钟信号，参数R=10kΩ，C=150pF．振荡频率FCLK=640kHz．转换时间约为100us。ADC0804转换器具有三态输出锁存器，可直接驱动数据总线，故与8051单片机的接口电路比较简单，如下图所示。

ADC0804的数据输出线DB7～0直接与8051的数据线PO.O~0.7相接1RD，WR和INTR也直接与8051的相应端子相接。Pl.l．P1.2，P1.3分别接红黄绿灯。

　　软件设计：定时采集数据，每隔五分钟采一次数据，每次采集十个样本点，存储后进行分析，与3V和5v进行比较，大于5V时亮红灯，小于3V时亮黄灯，工作电压正常时亮绿灯。

　　根据上述硬件电路如上图的要求，建立的程序框图如下图所示

由该框图出发建立的源程序如下：

设计过程中以简单实用为准则，从整个设计过程来看，首先分析系统要求，然后选择元器件，设计电路图及软件程序，最后仿真。所设计的系统符合要求，且容易实现。

如果系统要求的功能较多，则可以从设计好的系统往外扩展，例如扩展显示、打印等功能，成为一个比较完善的数据采集监测系统。