基于水温压力检测的数据采集系统

据传送。I2C总线上传输的数据信号是广义的，既包括地址信号，又包括真正的数据信号。I2C总线数据传输时必须遵守规定的数据格式。按照总线规定，起始信号表明1次数据传送的开始，其后为寻址字节，寻址字节由高7位地址和最低1位方向位组成，高7位地址是被寻址的从机地址，方向位是表示主机和从机之间的数据传送方向，方向位为0表示主机发送数据写，为1表示读。在寻址字节后是将要传送的数据字节与应答位，在数据传送完成后主机必须发送终止信号。但是，如果主机希望继续占用总线进行新的数据传送，则可以不产生终止信号，马上再次发出起始信号对另一从机进行寻址。温度压力数据采集流程图如图4所示。

4 单片机与上位机通信设计

本系统与上位机通信的实现是利用PC机自带的RS 232接口与AT89C2051的RXD和TXD实现。在最简单的RS 232直接通信中，只要发送和接收双方同时准备好，仅用信号发送端TXD，信号接收端RXD，地线GND3根线即可进行通信。由于RS 232的电平是：-3～-15 V(逻辑1)，3～15 V(逻辑0)；而单片机串口信号电平为TTL电平，逻辑1大于3.6 V，逻辑0小于0.3 V。因此，PC机与单片机之间通过RS 232通信必须进行电平转换。MAX232可以完成这个功能。它使用+5 V的工作电源，配接5个0.1μF的电容。转换完毕的串口TXD、RXD的信号直接和AT89C2051的串行口连接。单片机与上位机通信连接图如图5所示。

波特率的确定：

模式1和模式3的移位时钟脉冲由定时器T1的溢出率决定，故波特率由定时器T1的溢出率与SMOD共同确定，即：模式1和模式3的波特率=2SMOD／32*T1的溢出率，当T1作波特率发生器使用时，最典型的用法是使T1工作在模式2定时方式。此时，定时器T1工作在模式2时的初值为：

X=256-FOSC(SMOD+1)／(384*波特率)

本系统采用的波特率是1 200 b／s，使用的晶振频率为3.686 3 MHz，所以初值X=248。

RS 232通信程序：

5 硬件调试

硬件设计完后，对硬件各部分按设计要求进行调试，然后对单片机进行固化，即输入程序。在本系统中无论传感器还是电路中都存在不同程度的温漂，如果不进行补偿，测量结果的误差就会很大。要获得相当精确的压力温度数据资料，就必须进行温漂校正。因此在对仪器电路进行必要调整的同时还需要用软件的方法进行温漂校正。

经过校正后采集到的数据就很容易达到系统所要求的精度，若还有误差比较大的压力点，则可以通过手动调整，调整的方法是利用插值法或者最小二乘法进行计算，再与标定系数进行比较，根据比较结果调整原来的标定系数。调完后再把新的标定文件写入仪器，再在PC机上回放数据看结果。若结果还不行则继续调整，直到达到要求为止。

6 结 语

本系统以AT89C2051单片机为核心，集成电路全部采用CMOS器件。与传统的8031单片机数据采集器相比，AT89C2051单片机数据采集器硬件结构简单，价格低廉。由于采用16位的A／D7705，精度高，能够满足测量要求。特别是该数据采集器配有串行通信接口，与微机相联后能够极大地提高测试系统的数据处理能力，容易实现误差的计算与补偿、校准测量仪器的非线性等。由于在测试压力和温度过程中，对测试数据准确度要求很高，而这种单片机控制的数据采集系统克服了精度低、滞差大、走时短等缺点，并且功耗低、性能可靠，可以长时间连续工作，有着非常广的应用空间。

数据采集系统是计算机与外部世界联系的桥梁。数据采集技术是以传感器技术、信号检测与处理、电子学、计算机技术等方面技术为基础而形成的一个综合应用技术学科，已广泛应用于国民经济和国防建设的各个领域，并且随着科学技术的发展，尤其是计算机技术的发展与普及，数据采集技术将会有着更广阔的发展前景。