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[安防] 一种工业级数据采集监控系统的设计与实现

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发表于 2012-1-16 17:21:16 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

                      摘要:论文重点介绍了基于采集芯片 TLC2543和USB接口芯片PDIUSBD12的数据采集监控系统的硬件和软件设计。此系统采用主从式结构,上位机软件采VC++.NET2005编写,对系统实现监控;下位机以AT89S52单片机为核心 , 通过A/D转换芯片TLC2543进行采集转换 ,最后将数据传送。上位机与下位机采用PDIUSBD12接口方式进行通信。
  引言
  随着现代电子技术的发展 ,单片机的可靠性和高性价比 ,使它成为控制系统、智能仪表和数据采集等各个领域发展的主流。在当今工业生产和科学研究的各行业中 ,经常会遇到利用微机控制,需要输入各种模拟信号的情况,这时需要进行 A/D转换。在某些实际项目中,为了采集某些模拟量而选用一些数据采集卡 ,其特点是:可扩展性差、安装麻烦、易受机箱内环境的干扰,在许多场合尤其是便携式应用场合不适用。USB是为解决计算机外设种类日益增加与有限的主板插槽和端口的矛盾,由 Intel、Microsoft、IBM及 NEC共同制定的微机总线接口规范。当前的计算机外部设备,都在追求高速度和高通用性,USB总线接口技术适用了这种要求,并以速度快、使用方便、成本低、可靠性高等优点,使外设向 USB过渡成为必然趋势。
  1 系统体系结构
  基于 AT89S52的数据采集系统的体系结构如图 1所示。系统的工作过程就是一个数据采集的过程 ,其中的每一步都需要不同组的支持。首先 ,温度和压力参数经传感器转换成模拟信号,模拟信号经过 A/D转换芯片 TLC2543变为单片机可识别的数字信号。单片机将数字信号进行处理之后,就可以送往 LED显示或者通过 USB接口发送给上位机 ,同时如果检测出现了异常,通过蜂鸣报警模块来加以警示。系统也可以通过按键来设定相关的操作。USB接口在主机需要的时候把接收到的数据发送给主机进行处理和显示,同样主机也可以通过USB口对下位机进行控制。






  2.2 USB接口电路设计
  PDIUSBD12是飞利浦公司推出的一款高性价比的 USB固件,完全符合 USB 1.1的协议规范,自带并行接口,可与多种 MCU相结合。其硬件接口如图 3所示。另外,它还支持本地的 DMA传输,为微控制系统与 PC机进行大规模数据传输提供了解决方案。PDIUSBD12所具有的挂起低功耗功能,可以满足 USB电源管理的要求,可使其应用于使用总线供电的外部设备。此外,它集成了内部上拉电阻、连通指示等功能。AT89S52控制器与 PDIUSBD12通过 8位并行总线连接(采用地址总线与数据总线复用的方式),采用 MCU与 PDIUSBD12结合的形式实现 USB数据的高速传输,使系统变得形式灵活、编程简洁、成本低廉。






  3.2 基于 TLC2543的软件编程
  将采集程序编成一个子摸块 ,由主程序访问。由主程序确定采集模拟通道、采集次数以及数据处理 ,并对子程序进行带参调用。由子程序完成查询式转换 ,首先查询转换结束信号 , 若转换结束则执行 I/O操作,并启动下一次转换 ,最后将转换结果作为出口参数返回到主程序。






  本文的创新点是由TLC2543和AT89S52单片机组成的数据采集监控系统结构简单、接口方便、集成度高、可靠性强、功能丰富;其次,通过USB接口与PC机连接不仅使数据存储量大,而且更易于进行数据处理,经济简单, 采样数据精度较高 ,在实际应用中有较高的实用价值。设计TLC2543和AT89S52单片机组成的数据采集监控系统和 VC++.NET语言组成的上位机,在数据监测系统在传感器接收外界信号的同时对信号进行转换、采集、通信和图形显示输出, 实时反映传感器的信号变化和理解被测目标的新特性 , 是现场监控、信息预报的必要方法,在应用方面有很大的现实意义。
            
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