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盐城工学院本科生毕业论文（毕业设计说明书） 2012
目 录
1 概 述 .......................................................................................................................... 1
1.1 课题研究的背景 .................................................................................................... 1 1.2 课题研究的意义 .................................................................................................... 1 1.3 课题研究的内容 .................................................................................................... 2 2 系统方案设计 .................................................................................................................. 3
2.1 系统的设计要求 .................................................................................................... 3 2.2 总体方案设计论证及选择 .................................................................................... 3
2.2.1 总体方案设计 .............................................................................................. 3 2.2.2 单片机选型 .................................................................................................. 3 2.2.3 数字量信号采集方案选择 .......................................................................... 7 2.2.4 数字量输入电路 .......................................................................................... 7 2.2.5 数字量输出电路方案选择 .......................................................................... 9 2.2.6 通信电路方案选择 .................................................................................... 11 2.3 硬件开发环境 ...................................................................................................... 12 2.4 软件开发环境 ...................................................................................................... 13 3 硬件电路设计 ................................................................................................................ 14
3.1 系统硬件电路原理结构框图 .............................................................................. 14 3.2 系统模块电路设计 .............................................................................................. 14 3.2.1 单片机最小系统设计 ................................................................................ 14 3.2.2 系统电源电路设计 .................................................................................... 15 3.2.3 系统数字量输入电路设计 ........................................................................ 16 3.2.4 系统数字量输出电路设计 ........................................................................ 17 3.2.5 RS-485通信电路设计 ................................................................................ 18 3.2.6 通信波特率和本机地址设置电路设计 .................................................... 18
4 软件设计 ........................................................................................................................ 21
4.1 系统软件设计 ...................................................................................................... 21 5 系统调试 ........................................................................................................................ 26
5.1 硬件调试 .............................................................................................................. 26 5.2 软件调试 .............................................................................................................. 27 6 结束语 ............................................................................................................................ 36 参考文献 ............................................................................................................................ 37 致 谢 ............................................................................................................................ 38 附 录 ............................................................................................................................ 39
附 录1 设计图纸 .................................................................................................... 39 附 录2 元器件清单 ................................................................................................ 41 附 录3 程序清单 .................................................................................................... 42
盐城工学院本科生毕业论文（毕业设计说明书） 2012
基于单片机的数字采控器设计
1 概 述
在现实中要通过计算机对现实世界中的信息进行处理和显示，首先必须将计算机和现实世界联系起来，这需要将真实世界中的各种信号（称为模拟信号）转化为计算机可以识别、存储的信号（称为数字信号），这一过程即是数据采集。数据采集技术是以前端的模拟信号处理、模拟信号数字化、数字信号处理和计算机控制技术等高科技为基础而形成的一门综合技术。它在许多领域得到了广泛的应用。数字技术促进了上述这些领域的发展，而反过来又对数据采集系统提出了愈来愈高的要求。一个大型的数据采集系统由以下几个部分组成：数据测量、数据采集、数据传送、数据存储、数据处理、数据分析和数据显示等。
简而言之，数字采集技术的发展离不开计算机控制技术，网络化测量、采集和控制是其发展的必然趋势。 1.1 课题研究的背景
在计算机广泛应用的今天，数据采集在多个领域有着十分重要的应用。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。利用串行或红外通信方式，实现对移动数据采集器的应用软件升级，通过制定上位机（PC）与移动数据采集器的通信协议，实现两者之间阻塞式通信交互过程。在工业、工程、生产车间等部门，尤其是在对信息实时性能要求较高或者恶劣的数据采集环境中更突出其应用的必要性。例如：在工业生产和科学技术研究的各行业中，常常利用PC或工控机对各种数据进行采集。这其中有很多地方需要对各种数据采集，如液位、温度、压力、频率等。现在常用的采集方式是通过数据采集卡，常用的有A/D卡以及232、422、485等总线板卡。卫星数据采集系统是利用航天遥测、遥控、遥监等技术，对航天器远地点进行各种监测，并根据需求进行自动采集，经过卫星床书到数据中心处理后，送给用户使用的应用系统。
1.2 课题研究的意义
随着科学技术的发展和社会的进步，现场监控系统已越来越广泛地应用于金融、交通、商业、工农业生产等领域。数字采控器作为现场监控系统中数字量采集和控制的主要设备，其性能对整个系统的现场监控工作的稳定性具有十分重要的作用。因此，研制结构简单、性能稳定、可靠性高且成本低廉的新型数字采控器具有十分重要的意义。
在现实中要通过计算机对现实世界中的信息进行处理和显示，首先必须将计算机和现实世界联系起来，这需要将真实世界中的各种信号（称为模拟信号）转化为计算机可以识别、存储的信号（称为数字信号），这一过程即是数据采集。数据采集技术是以前端的模拟信号处理、模拟信号数字化、数字信号处理和计算机控制技术
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基于单片机的数字采控器设计
等高科技为基础而形成的一门综合技术。它在许多领域得到了广泛的应用。数字技术促进了上述这些领域的发展，而反过来又对数据采集系统提出了愈来愈高的要求。一个大型的数据采集系统由以下几个部分组成：数据测量、数据采集、数据传送、数据存储、数据处理、数据分析和数据显示等。
总而言之，数据采集技术的发展离不开传感器和计算机控制技术、网络化测量。采集和控制室器发展的必然趋势。 1.3 课题研究的内容
本论文主要对基于单片机的数字采集控制系统的结构和功能进行了分析及设计。分别从硬件和软件结构上进行了研究。以STC89C52为控制核心，通过RS-485总线的串口通信实现单片机与PC机之间的通信。进行了本机地址和波特率的设置。
本课题主要研究内容如下：
A. 根据课题要求，确定了系统硬件结构，完成了系统方案设计，。 B. 根据电路功能要求，完成硬件电路的设计。
C. 完成软件部分的设计，首先设计流程图，其次进行编程。 D. 进行软件仿真，并绘制原理图和PCB图。 E. 对实物进行硬件的调试。
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盐城工学院本科生毕业论文（毕业设计说明书） 2012
2 系统方案设计
2.1 系统的设计要求
A. 数字量输入路数：16路
B. 数字量输出路数及负载规格：16路，220V/5A或24V/10A C. 通信：RS-485通信
D. 附加功能：地址设置——0~255；波特率设置：2400/4800/9600/19200 2.2 总体方案设计论证及选择 2.2.1 总体方案设计
本数字采集控制器硬件是以单片机为核心的，只要是实现通信、波特率设置、本机地址设置、16路数字量采集和16路数字量控制等功能。其系统的硬件组成框图如图2-1所示。
最小系统最小系统系统电源系统电源单片机单片机通信电路通信电路数字量采集电路数字量采集电路数字量输出数字量输出波特率设置波特率设置本机地址设置本机地址设置 图2-1 系统整体硬件结构框图
本系统主要是由微控制器主控系统、通信接口、通信波特率和本机地址设置、
16路数字输入电路、16路数字量输出电路、单片机最小系统和系统电源等组成。 2.2.2 单片机选型
A. 方案一：PIC单片机
由美国Micro chip公司推出的PIC单片机系列产品，首先采用了RISG结构的嵌入式微控制器，其高速度、低电压、大电流LCD驱动能力和低价位OTP技术等都体现出单片机产业的新趋势。PIC 8位单片机具有指令少、执行速度快等优点，其只要原因是PIC系列单片机在结构上与其他单片机不同。该系列单片机引入了原用于小型计算机的双总线和两级指令流水结构。这种结构与一般采用CLSC（复杂指令集计算机）的单片机在结构上是有不同的。
PIC系列的单片机是一种用来开发去控制外围设备的集成电路（IC）。一种具有
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