基于MCS8051數據采集監測系統的設計

　　摘要：數據采集系統，通常是為了將實時定時采集后，以數字量形式存儲后進行分析，得到分析結果進行顯示打印或報警。有時候，系統只是對某一個或幾個信號進行采集和粗略分析，而并不需要十分的分析結果，此時需要的采集系統遠沒有上述那么復雜，可以根據需要進行簡化，得到比較實用的系統。
　　
　　數據采集系統，通常是為了將實時定時采集后，以數字量形式存儲后進行分析，得到分析結果進行顯示打印或報警。系統通常由傳感器，線性放大器，多路模擬開關，采樣保持器，A/D轉換器，單片機芯片，擴展I/O口，存儲器以及外接設備打印機，顯示器等組成，其系統框圖如下圖所示。　　
　　有時候，系統只是對某一個或幾個信號進行采集和粗略分析，而并不需要十分的分析結果，此時需要的采集系統遠沒有上述那么復雜，可以根據需要進行簡化，得到比較實用的系統。
　　
　　在生活中，經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，否則器件容易受損，這時需要對電壓進行實時的檢測。假設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，需要對電壓進行實時的監測，如果電壓不在工作范圍內則進行報警，而并不需要得到的電壓數據。下面就此例，設計一個既簡單又實用的數據采集監測系統。
　　
　　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，所以整個系統只需要一篇A/D轉換器、一片單片機、紅黃綠燈各一個。
　　
　　根據簡單實用的原則來選擇芯片：由于需要的精度不高，ND轉換器、選擇8位的ADC0804，單片機芯片可選擇MCS-51系列的8051芯片（由于軟件程序選擇8051，不需要擴展程序存儲器，且比較實惠）．另外紅黃綠燈各一個。
　　
　　電路：由于工作電壓的動態范圍為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R=10kΩ，C=150pF．振蕩頻率FCLK=640kHz．轉換時間約為100us。ADC0804轉換器具有三態輸出鎖存器，可直接驅動數據總線，故與8051單片機的接口電路比較簡單，如下圖所示。　　
　　ADC0804的數據輸出線DB7～0直接與8051的數據線PO.O~0.7相接1RD，WR和INTR也直接與8051的相應端子相接。Pl.l．P1.2，P1.3分別接紅黃綠燈。
　　
　　軟件設計：定時采集數據，每隔五分鐘采一次數據，每次采集十個樣本點，存儲后進行分析，與3V和5v進行比較，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。　　
　　由該框圖出發建立的源程序如下：
　　設計過程中以簡單實用為準則，從整個設計過程來看，首先分析系統要求，然后選擇元器件，設計電路圖及軟件程序，zui后仿真。所設計的系統符合要求，且容易實現。
　　
　　如果系統要求的功能較多，則可以從設計好的系統往外擴展，例如擴展顯示、打印等功能，成為一個比較完善的數據采集監測系統。