數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通常是為了將實(shí)時定時采集后，以數(shù)字量形式存儲后進(jìn)行分析，得到分析結(jié)果進(jìn)行顯示打印或報警。系統(tǒng)通常由傳感器，線性放大器，多路模擬開關(guān)，采樣保持器，A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)芯片，擴(kuò)展I/O口，存儲器以及外接設(shè)備打印機(jī)，顯示器等組成，其系統(tǒng)框圖如下圖所示。

　　基于MCS8051數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

　　有時候，系統(tǒng)只是對某一個或幾個信號進(jìn)行采集和粗略分析，而并不需要十分的分析結(jié)果，此時需要的采集系統(tǒng)遠(yuǎn)沒有上述那么復(fù)雜，可以根據(jù)需要進(jìn)行簡化，得到比較實(shí)用的系統(tǒng)。

　　在生活中，經(jīng)常有些電器件在工作時，其電源電壓需要保持在一定的電壓范圍內(nèi)，否則器件容易受損，這時需要對電壓進(jìn)行實(shí)時的檢測。假設(shè)某個電子器件的電壓工作范圍為3~5V,且電壓的變化比較緩慢，需要對電壓進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)測，如果電壓不在工作范圍內(nèi)則進(jìn)行報警，而并不需要得到的電壓數(shù)據(jù)。下面就此例，設(shè)計一個既簡單又實(shí)用的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)。

　　由于是一路電壓信號而且變化相對緩慢，所以不需要傳感器、線性放大器、多路模擬開關(guān)和采樣保持器等，報警部分可以用紅黃綠燈來顯示電壓是否正常，所以整個系統(tǒng)只需要一篇A/D轉(zhuǎn)換器、一片單片機(jī)、紅黃綠燈各一個。

　　根據(jù)簡單實(shí)用的原則來選擇芯片：由于需要的不高，ND轉(zhuǎn)換器、選擇8位的ADC0804,單片機(jī)芯片可選擇MCS-51系列的8051芯片（由于軟件程序選擇8051,不需要擴(kuò)展程序存儲器，且比較實(shí)惠）。另外紅黃綠燈各一個。

　　電路：由于工作電壓的動態(tài)范圍為3~5V,ADC0804的VFEF2（參考電壓輸入端）接3V電壓，所以輸入的電壓范圍為0-6V,存儲時OV為OOH,6V為FFH,由256/6*3=128可知3V為80H,同理5V為D5H,ADC0804的CLKI端外接一個電阻和電容來提供時鐘信號，參數(shù)R=10kΩ，C=150pF.振蕩頻率FCLK=640kHz.轉(zhuǎn)換時間約為100us.ADC0804轉(zhuǎn)換器具有三態(tài)輸出鎖存器，可直接驅(qū)動數(shù)據(jù)總線，故與8051單片機(jī)的接口電路比較簡單，如下圖所示。

　　ADC0804的數(shù)據(jù)輸出線DB7~0直接與8051的數(shù)據(jù)線PO.O~0.7相接1RD,WR和INTR也直接與8051的相應(yīng)端子相接。Pl.l.P1.2,P1.3分別接紅黃綠燈。

　　軟件設(shè)計：定時采集數(shù)據(jù)，每隔五分鐘采數(shù)據(jù)，每次采集十個樣本點(diǎn)，存儲后進(jìn)行分析，與3V和5v進(jìn)行比較，大于5V時亮紅燈，小于3V時亮黃燈，工作電壓正常時亮綠燈。

　　根據(jù)上述硬件電路如上圖的要求，建立的程序框圖如下圖所示。

　　由該框圖出發(fā)建立的源程序如下：

　　設(shè)計過程中以簡單實(shí)用為準(zhǔn)則，從整個設(shè)計過程來看，首先分析系統(tǒng)要求，然后選擇元器件，設(shè)計電路圖及軟件程序，仿真。所設(shè)計的系統(tǒng)符合要求，且容易實(shí)現(xiàn)。

　　如果系統(tǒng)要求的功能較多，則可以從設(shè)計好的系統(tǒng)往外擴(kuò)展，例如擴(kuò)展顯示、打印等功能，成為一個比較完善的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn):

[1]. MCS-51 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/MCS-51_477840.html.