基于AT89C51单片机的数据采集系统设计新方法

率为9600bps。

RS232是用正负电压来表示逻辑状态的，它与TTL以高低电平来表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机接口或与终端的TTL器件连接，必须在RS232与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。目前广泛使用的集成电路转换器件是MAX232芯片，它可完成TTL到EIA的双向电平转换。MAX232是一种双组驱动器/接收器，片内含有一个电容性电压发生器，可在单5V电源供电时提供EIA/TIA-232-E电平。每个接收器均可将EIA/TIA-232-E电平转换为5 V TTL/CMOS电平。这些接收器具有1.3 V的门限值及0.5V的典型迟滞，而且可以接收±30 V的输入。利用MAX232芯片连接单片机和PC的具体电路。

由以上器件分析可知该系统所用到的电源电压总共有两种，其中运放OP07使用±12 V，其它芯片使用+5 V电压。

2 实验仿真

2.1 Keil C51软件的使用

Keil C51软件是众多单片机应用开发的优秀软件之一。本设计就是在Keil C51环境中编译数据采集程序的。本采集系统的程序主要分成三部分：主程序、A/D转换程序和串行通信程序。图4所示是其软件流程图。其中主程序是总的控制程序，主要实现各单元初始化、控制采样和中断等：A/D转换程序主要完成采样启动、数据保存等功能;串行通信程序则用来在有上位PC通过串行口发送数据到单片机时引发中断响应，也可通过PC机通信地址和本单片机地址是否相符来判断PC机是否和本单片机通信，如果地址相符，则发送A/D采样的结果给上位机，如果不相符，则跳出中断。串行中断和A/D转换部分的程序代码如下：

程序编写完成后，为了便于和proteus联合仿真，还应当在工程目录下生成一个.hex文件。

2.2 proteus仿真

一般情况下，个人配备单片机实验开发系统的成本较高，很多人无法承受。而且一般单片机的实验箱都是成品，学习者很难参与到其中的细节设计中去，动手能力也难以得到训练与提高。Proteus的出现恰好解决了这个矛盾。利用proteus可以随时搭建一个单片机应用系统，并对其进行仿真。proteus仿真软件包含两个应用程序，其中proteus_isis主要用于电路原理图的仿真，另外一个就是proteus_ares，用于直接将proteus_isis的仿真原理图生成pcb。本任务只涉及仿真，所以只用到proteus_isis。操作时，首先应建立一个新的工程文件，然后按照硬件原理图绘制仿真电路。Proteus的仿真电路设计如图7所示。

2.3 串口通信仿真

本设计仿真可在一个PC机上完成，但要用到串口仿真软件。虚拟串口工具VSPD XP就是一个虚拟串口软件，可模拟物理串口，而且使用比较简单。通信时，只要COM3发送数据，COM4就会收到，而COM4发送数据，COM3也会收到。

串口调试软件有很多种，还有串口调试助手等。本设计选用ComMonitor V2.0作为串口调试软件。

虚拟串口工具VSPD XP中COM3和COM4是一对虚拟串口，可以互相通信。本设计把proteus设置为COM3，把ComMonitor设置为COM4，然后在两者之间进行数据传输。对ComMonitor设置的方法如下：

(1)在左上角设置串口号和波特率，并打开串口;

(2)接收数据控制区设置的是十六进制显示，自动清空;

(3)发送区有三个，都选择为十六进制显示，分别写入50， 1 2和45，其中50是本设计中单片机系统的地址，12和45是随意的两个数据(做测试用)。

2.4仿真结果分析

在proteus中点击界面左下角的仿真运行按钮使系统开始工作，然后在ComMonitor中依次发送三个发送区的预设数值，之后便可以看到运行结果：

(1)发送50时，由于和单片机地址相符合，根据程序设定，把A/D采样结果通过串行口发送给了主机，即COM4端。

(2')发送12和45时，单片机接收也同上面一样，并分别显示。

(3)三次发送数据，COM分别收到不同的数据。

实际上，在发送12和45时，单片机应该不送回数据，但为了仿真结果清晰，本程序中设置了收到除50以外的 数据回送功能，以便把收到的数据再发回去，这样，COM4就会依次收到12和45。

3 结束语

本文从工程角度出发，详细介绍了基于AT89C51单片机的数据采集系统所需的硬件电路配置以及相关的程序设计。同时用基于Proteus和Keil接口的单片机外围硬件电路构成了一个实用的数据采集系统。所得出的仿真结果完整地展示了一个单片机系统新的开发思路。