六通道数据采集及处理系统的研制
的第3脚输出的标准电压为:
本系统中,转换结果采用12位输出的方式:当TLC2543输入端的模拟电压(对地电压)等于(或略低于)0V时,TLC2543输出结果为000H,当模拟电压等于(或略大于)3V时,输出结果为FFFH(为了不损坏TLC2543,应恰当选择传感器的接法并调节放大电路的放大倍数,使TLC2543的输入电压在-0.3V~+3.3V的范围内)。
图5 模数转换电路
2.3 单片计算机接口电路
单片计算机选用ATMEL公司生产的AT89C2051。它是一种低功耗、高性能的8位CMOS微控制芯片,与MCS-51指令系统兼容,且片内自带的2KB快闪可读写程序存储器已可满足本系统的需要,不需要扩展外部程序存储器。
图6 接口电路
接口电路如图6所示。其中,C0与R4构成上电自动复位电路;K、R5和R4构成手动复位电路,X、C1、C2构成单片机的振荡电路。为了产生精确的串行通信波特率,晶振X的振荡频率选为11.0592MHz(它可使波特率发生器T1的初值为整数,从而消除初值误差)。
AT89C2051的P3.0脚为串行数据接收端,接收来自MAX232的R1OUT端的串行数据;P3.1脚为串行数据输出端,单片机发向PC机的串行数据由此传输到MAX232的T1IN端;P1.4脚输出同步时钟信号,此信号输入到TLC2543的SCLK端;P1.5脚与TLC2543的DIN端相连,单片机由此端向TLC2543输入命令字;P1.6脚是A/D转换结果输入端,接收来自TLC2543的DOUT端的转换结果;P1.7脚输出 TLC2543的片选信号,与TLC2543的 端相接。
2.4 串行通信电路
串行通信电路如图7所示。MAX232是双向电平转换芯片,完成TTL电平(0~5V)与EIA电平(-10V~+10V)之间的转换:发送数据时,TTL电平信号自单片机的TXD端传到MAX232的T1IN端,经MAX232转换成EIA电平信号后,由T1OUT端送出,通过RS-232C插座的TXD端到达PC机;接收数据时,来自PC机的EIA电平信号通过RS-232C插座的RXD端输入到MAX232的R1IN端,经MAX232转换成TTL电平信号后,由R1OUT端送到单片机的RXD端。
图7 串行通信电路
3 系统软件设计
系统主程序框图如图8所示。
系统主程序设计为一个循环程序,在一个循环中完成以下工作:①向A/D转换器发送命令字,读取A/D转换器的转换结果,并根据来自PC机的指令,将读取的转换结果进行初步处理;②将数据发送给PC机;③接收来自PC机的命令,并对命令做出反应。
本系统中,TLC2543输出结果设置成12位无符号整型数,输出顺序为高位在前。为了使采样结果更准确,采取如下采样方式:在每一个主程序循环中,由单片计算机依次读取AIN0~AIN5六个通道的采样数据,并将各通道的数据依次存放到单片机的RAM中,六个通道读完一次之后,再依次读取 AIN0~AIN5六个通道的采样数据,并将新读取的各通道的数据分别加入到前面读取的结果中,这样连续读取8次,得到各通道8次采样结果之和,然后将这些结果分别除以8,得到各通道8次采样结果的平均值,并把它们作为各通道的采样结果传送给PC机。由于A/D转换器输出的结果并不直接表示电压的大小(000H表示0V,FFFH表示3.0V),单片机可根据来自PC机的命令,将这些结果转换成电压值(如将FFFH转换成003H),结果的转换通过调用子程序完成。
图8 系统主程序框图
系统主程序每循环一次,单片机向PC机发送一组数据,这一组数据包含三个部分:①三个同步字节#55H、#0AAH、#01H(供PC机识别发送内容用);②AIN0~AIN5六个通道的采样结果;③采样结果的累加和(供PC机校验发送数据的正确性用)。数据的发送通过调用发送子程序实现。循环程序中有一个延时程序, PC机通过传送延时参数控制单片机完成一次循环所需的时间,从而控制单片机向PC机发送数据的频率。来自PC机的命令通过中断方式读入,每当PC机有信号传入,就引起单片机的串行口中断,单片机在中断服务程序中读入命令,并执行收到的命令。
单片机串行口的工作方式设置成方式1,串行通信的波特率设计为4800。设波特率发生器T1的初值为x,则[4]
即 x=250(十)=#0FAH(十六)
所以 TL1=#0FAH,TH1=#0FAH.
PC机的数据接收程序采用Visual C++ 6.0编写[5],并用安装程序制作软件InstallShield Professional制作成一个名为“高泽利—串口通信”的可安装应用软件,其运行界面如图9所示。
图9 “高泽利—串口通信”应用程序窗口
“高泽利—串口通信”完成的主要功能是:①通信参数的设置——鼠标单击“设置参数”按钮,弹出一个参数设置对话框,在该对话框内完成所使用的PC机的串口号、异步通信数据的桢格式、向单片机自动发送数据的时间间隔等参数的设置;②PC机向单片机发送控制指令——可将待发送的指
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