基于ARM多路采集系统实验报告

前言

多路数据采集系统在现代工业中是必不可少的。基于单片机的多路数据采集系统是一种对单片机性能要求中等，结构简单，实用性较强的低端电子产品，单片机作为核心器件，以其体积小、成本低、速度快、升级容易等优点具有很好的现实意义。单片机实现的数据采集系统的应用越来越多的被采用.

本文介绍了基于ARM的数据采集的硬件设计和软件设计，数据采集系统是模拟域与数字域之间必不可少的纽带，它的存在具有着非常重要的作用。本文介绍的重点是数据采集系统，而该系统硬件部分的重心在于单片机。数据采集与通信控制采用了模块化的设计，数据采集与通信控制采用了ARM单片机来实现，硬件部分是以ARM为核心，还包括A/D模数转换模块，显示模块，和串行接口部分。该系统从机负责数据采集并应答主机的命令。8路被测电压通过模数转换器ADC0809进行模数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，并将转换后的数据通过串行口MAX232传输到上位机，由上位机负责数据的接受、处理和显示，并用LED数码显示器来显示所采集的结果。软件部分应用keil编写控制软件，对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序进行了设计。

关键词：数据采集 ARM ADC0809 MAX232

目 录

前 言 ................................................................................................ 1 第1章 绪 论 .................................................................................... 3

§1.1 研究背景及其目的意义 ......................................................................... 3 §1.2 课题设计内容及要求 ............................................................................. 5 §1.3 硬件设计方案 ........................................................................................ 5 §1.4 软件设计方案 ........................................................................................ 6

第2章 多路数据采集系统的硬件设计 ................................................. 10

§2.1 ARM芯片控制模块 .............................................................................. 10 §2.2 模拟电压采集接口模块 ....................................................................... 11 §2.3 LCD显示模块 ....................................................................................... 13

第3章 多路数据采集系统的软件设计 ................................................. 15

§3.1 主程序流程的设计............................................................................... 16 §3.1.1 开关量检测的软件设计 ................................................................ 17 §3.1.2 LCD显示的软件设计 .................................................................... 17 §3.2 定时中断的软件设计 ........................................................................... 18 §3.2.1 AD转换的软件设计 ...................................................................... 19 §3.2.2 键盘扫描的软件设计 .................................................................... 20

结 论 .............................................................................................. 21 参考文献 .......................................................................................... 23 致 谢 .............................................................................................. 23 附 录 .............................................................................................. 24

第一章 绪论

1.1 研究背景及其目的意义

近年来，数据采集及其应用受到了人们越来越广泛的关注，数据采集系统也有了迅速的发展，它可以广泛的应用于各种领域。

数据采集系统起始于20世纪50年代，1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统，目标是测试中不依靠相关的测试文件，由非成熟人员进行操作，并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性，可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。大概在60年代后期，国内外就有成套的数据采集设备和系统多属于专用的系统。

20世纪70年代后期，随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机溶为一体的数据采集系统。由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因而获得了惊人的发展。从70年代起，数据采集系统发展过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，一类是工业现场数据采集系统。

20世纪80年代随着计算机的普及应用，数据采集系统得到了很大的发展，开始出现了通用的数据采集与自动测试系统。该阶段的数据采集系统主要有两类，一类以仪表仪器和采集器、通用接口总线和计算机组成。这类系统主要应用于实验室，在工业生产现场也有一定的应用。第二类以数据采集卡、标准总线和计算机构成，这一类在工业现场应用较多。20世纪80年代

后期，数据采集发生了很大的变化，工业计算机、单片机和大规模集成电路的组合，用软件管理，是系统的成本减低，体积变小，功能成倍增加，数据处理能力大大加强。

20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集系统已成功的运用到军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域。由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠的单片机数据采集系统（DAS）。数据采集技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到了广泛的应用。该阶段的数据采集系统采用模块式结构，根据不同的应用要求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就可扩展或修改系统，迅速组成一个新的系统。

尽管现在以微机为核心的可编程数据采集与处理采集技术的发展方向得到了迅速的发展，而且组成一个数据采集系统只需要一块数据采集卡，把它插在微机的扩展槽内并辅以应用软件，就能实现数据采集功能，但这并不会对基于单片机为核心的数据采集系统产生影响。相较于数据采集板卡成本和功能的限制，单片机具多功能、高效率、高性能、低电压、低功耗、低价格等优点，而双单片机又具有精度较高、转换速度快、能够对多点同时进行采集，因此能够开发出能满足实际应用要求的、电路结构简单的、可靠性高的数据采集系统。这就使得以单片机为核心的数据采集系统在许多领域得到了广泛的应用。

1.2 课题设计内容及要求

随着工业自动化、智能化的提高，人们对数据采集系统功能和性能都提出了越来越高的要求。为了较好的满足这些需求，本设计的多路数据采集系统通过ARM芯片的A/D和I/O口，实现对多路模拟信号和数字信号的采集，具有以下的功能和性能指标。

1.3 硬件设计方案

根据多路数据采集系统具有的功能和性能指标，设计出来的多路数据采集系统的方案设计的硬件部分主要分为以下几个模块：

ARM芯片控制模块是整个系统的控制核心。它负责采集经处理过的电

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