基于微机控制通信的单片机通用数据采集系统研究

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。