基于微机控制通信的单片机通用数据采集系统研究

尚瑾

摘要：本文介绍了通用数据采集系统，分析了系统的设计思路与方法，研究了微机控制通信系统的编程。

关键词：微机控制通信；单片机；通用数据采集系统

中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）12-0019-02

数据信息采集是当前工业生产、消防等领域，应用效果明显。在未来一段时间内，数据采集系统将得到进一步改进与完善，朝向智能化的方向发展。微机控制通信的单片机数据采集系统，为确保PC与PC，PC与单片机之间完成数据交換，则选择串行通信，实现数据交换。但，传统的数据采集系统往往是针对特定领域构建，容易造成数据采集系统的通用性受到制约。基于此，本文对数据采集系统展开研究，并对基于微机控制通信的单片机通用数据采集系统展开研究，详细内容如下。

1 通用数据采集系统

数据采集系统，是借助一种装置，从外部获取数据，并传递到系统内部。当前，人们对数据采集系统的重视程度相对较高，且对其的研究也较为深入，对推动系统功能提升打下基础。通常情况下，数据采集系统是借助单片机与PC构建的。系统能够的完成采集、处理、显示和控制等功能，并顺利完成PC与PC间通信，PC与单片机间的通信。此外，系统模拟量的转化，主要是借助A/D转换，器可有效将模拟量转为数字量。但是，一些数据采集系统构建中，往往以适合对应领域的设计方式，通用效果不够理想。通用数据采集系统，在实际应用中，可直接运用到其他领域，减少系统重构的繁琐程序，满足数据采集的需求，推动相关行业发展。

2 系统的设计思路与方法

2.1 实时性研究

正常情况下，单片机对输入的模拟量展开采集工作，并将采集的到信息传递到的PC端，游PC对采集的数据进行处理。鉴于串行通信的接线少和传输距离的特点，可用于数据采集的通信中。但，一旦为多路模拟量输入系统，则容易出现滤波和串行传送耗时的情况。数字滤波器是数据采集系统的关键，期主要是用于对数据信息进行过滤波的作用，其可保障数字量的平滑性与真实性。对于由单片机与PC组成的通信系统，单片机采集的数据信息不能不经过数字滤波。在具体的采集过程中，每采集一个模拟量所消耗的时间为μs级，在串行通信过程中，每组数据的发送时间为ms。如果未经过滤波处理，则会造成数据传递效率延时较为严重。

2.2 数据整合周期

现设有N路模拟量需进行采集，对N路模拟量展开采集和滤波展开整合处理，每一次整合所耗费的时间为一个整合周期。其受到A/D转换器一次转换时间和滤波方式等的影响。故此，如下以平均值滤波为例展开研究。现设共有8路的A/D转换，每路取6次平均，a（i）用于存放累加和，其中i=1，…8。现对具体的整合过程展开研究具体为：

（1）对所有模拟量进行一次扫描采集，再由A/D转换后的数据与前一次的整合值展开比较。（2）比较后，如果值正常，则用a（i），展开对位累加。（3）按照上述模式，连续扫描6次，得到结果，进而得到平均值滤波，最后得到采集数据为：

B（i）=a（i）÷6（i=1，2…6） （1）

设一路模拟量进行一次采集和处理时间可以理解为：t=200μs，其中整合周期可用如下公式表示：

T=t×路数×采集次数 （2）

按照上述方式展开计算，可以得到具体的整合周期为T=9600μs。且由整合周期可对系统的实时性具有直接影响，主要影响因素为整合周期长短。

2.3 串行通信方式选择

具体串行通信方式选择，本文选择适宜的利用方式，提升整合数据利用率。两种方案分别为：（1）单片机开放串行中断，如果单片机在当前整合周期完成后未申请中断，则进行下移轮整合周期。当微机需要数据时，则向单片机发送信号，接受到申请后，其停止整合，并进入中断处理子程序发送RAM中存储上一次整合数据。（2）后台微机也工作于串行中断方式。当整合完成后，向PC发送完成标志，且其处于待机状态。

将上述两种串行方式方案一单片机利用效率较低，且工作效率较低，A/D转换可被中断延时，干扰数据效果。对于方案2可更为适应多路数据采集系统。

3 微机控制通信系统的编程

单片机具有简单和控制效果显著，但是，单片机的数据处理、显示等的效果不够显著。故此，可借助计算机编程的方式，促使操作更为可靠。本文主要以Windows操作系统条件下，运用Visual C++进行编程。运用Windows API有关的串行通信函数结合Active X控件。具体的编程方式如：

（1）择取MFC构建基本对话框，使且支持Active X，设定名称，再添加控件，如表1所示。（2）完成后，再添加系统注册过Microsoft communications control，合理对其属性进行设置，其余参数选择默认值。（3）向Class Wizard中添加变量及函数。通过上述方式，可完成对多路温度检测，多路压力检测。其中由于Windows API提供了标准串行，能够得到系统的利用率和通用性，且能够完成对不同模拟量的采集，效果显著。本文主要选择AT89c51为核心，辅以TLC0838、X25045。具体的单片机程序流程图如图1所示。

4 结语

基于微机控制通信的单片机通用数据采集系统，可有效改善数据采集系统通用性，保障系统的整体功能，可实现多路数据采集和传递，增强采集的利用率和通用性，并对预先编制好的程序进行简单修改，则可完成移植，具有极高的重复利用价值。

参考文献

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[2]徐小明.基于单片机的数据采集系统的研究与实现[J].电工技术：理论与实践，2015，（4）：88-89.

[3]王宇.基于单片机C8051的数据采集和控制系统设计[J].数字技术与应用，2017，（5）：5-6.

Abstract：This paper introduces the general data acquisition system， analyzes the design ideas and methods of the system， and studies the programming of the microcomputer controlled communication system.

Key words：microcomputer controlled communication； single chip microcomputer； general data acquisition systemendprint