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