基于双单片机的多路数据采集系统设计与实现

屈育成 2017-12-05 7288

嵌入式设计应用

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描述

　　多路数据采集系统

　　多路数据采集系统是一个需要同时采集多路信号的数据采集系统，完整的多路数据采集系统，不仅能够单独进行数据采集，而且设备能高速同步处理数据信息，还能在各设备之间互相通信以及扩展接入其他外设，构成功能完整的数据采集系统，甚至上传数据至网络后台，实现云端信息共享。

　　多路数据采集系统应用背景

　　在当今集成电路及互联网行业快速发展转型的时期，数据采集（Data Acquisition）已经广泛应用于互联网信息技术、工农业生产、科学技术研究及分布式领域，作用和地位越来越重要。随着互联网云计算平台的产生及对各行各业思维方法的改进，数据采集系统无论从硬件还是软件都有了新的、更全面的发展和研究。现代科学技术各个领域都离不开初期的数据采集和信息交换，在研究和应用过程中数据采集量的增大，要求数据采集系统对信息的处理速度越来越高，外围电路的扩展功能越来越丰富。

　　传统的数据采集仪器功能相对简单，采集数量、速度不快，在数据处理传输方面依赖单独的计算机软件分析，互联性和可开发性不强。而完整的多路数据采集系统，不仅能够单独进行数据采集，而且设备能高速同步处理数据信息，还能在各设备之间互相通信以及扩展接入其他外设，构成功能完整的数据采集系统，甚至上传数据至网络后台，实现云端信息共享。

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　　数据采集技术

　　编辑数据采集是获取信息的基本手段。数据采集技术作为信息科学的一个重要分支，是以传感器、信号测量和处理、微型计算机等技术为基础而形成的一门综合应用型技术。

　　微电子技术、计算机技术和数字通讯技术的发展，以及微型计算机的广泛应用，不仅为高性能数据采集系统的应用开拓了广阔的前景，也对高性能数据采集技术的发展产生了深刻的影响。高性能数据采集系统的发展趋势主要表现在以下几个方面：

　　（1）新型快速、高分辨率的信号转换元件不断涌现，大大提高了数据采集系统的性能；

　　（2）高性能单片机的问世和各种数字信号处理器的涌现，进一步推动了数据采集系统的广泛应用；

　　（3）与微型机接口配套的数据采集板卡的大量问世，大大方便了数据采集系统在各个领域的应用，并有利于促进数据采集系统技术的进一步发展；

　　（4）分布式数据采集是数据采集系统发展的一个重要趋势。

　　基于双单片机的多路数据采集系统设计与实现

　　1、引言

　　本系统采用下位机负责模拟数据的采集，上位机即主机是负责处理接受过来的数字量的处理及显示，包括时钟的显示、温湿度的采集显示、键盘的读取、与电脑的串口通讯等。在传输的传输方式上，该系统并没有选择常见的两单片机串行通讯，而是采用的双CPU共享数据这一极具创意的方式。传统的双单片机串行传输方式有传输的距离短、传输的速率低的缺陷。该系统采用的数据传输方式，很好的解决了这一问题并在一定程度上满足了许多场合的要求。

　　2、系统的硬件设计

　　该系统主要由两块单片机组成上下位机通讯，E2PROM（通讯与存储数据）为上下位机共享模块。系统框图如图1所示。

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　　2.1 上位机的原理设计

　　上位机的电路原理图如图2所示，上位机主要由液晶显示模块TS12864A-2、时钟芯片模块、温湿度传感器模块SHT10，键盘组成。

　　2.2 下位机的原理设计

　　下位机主要由电压、电流采集模块组成，原理图如图3所示。核心组成部分就是一个多通道，12位数据读取系统MAX196。各个通道在一定的电压范内可以通过相互独立的软件编程来实现模拟信号的转换。此外该系统采用了MAX472这一I/V芯片来实现电流的测量。

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　　3、系统的软件设计

　　由于该系统采用的是双CPU共享数据这一方式来实现数据的传输，因此上下位机的焦点便是在实现对E2PROM的控制上。双方对E2PROM的控制程序流程如图4所示：上位机的主要任务就是不断对按键进行扫描，通过按键值的变化来实现人机对话，向E2PROM读数据。下位机编程是不断对6通道扫描，当数据准备就绪，10S中断来临时，向E2PROM写数据。

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　　4、结论

　　该系统采用了双单片机共享数据的方式实现通讯，完成数据采集。具有精度较高，转换速度快，能够对多点同时进行采集，而且对不同需求的场合具有通用性。

　　5、结束语

　　用最小包容区域法评定平面度误差值，随着实测点的增多，手工处理的难度也随着加大，迫切需要计算机辅助处理数据。作者根据程序设计的流程图，采用VC++6.0编制的程序，通过一些实验数据的验证，输出窗口的计算误差值能得到满意的结果，证明编程思路是正确的、可行的。程序提供了良好的可视界面，可以帮助我们很好地理解最小包容区域法的两个准则和实验数据处理方法

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