基于AT89S52多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計

摘要：針對采集精度低、主控芯片資源占用大，采集速度慢等問題設計了一種多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)采用AT89S52單片機為核心，四路24位A／D負責數(shù)據(jù)采集任務。系統(tǒng)可根據(jù)不同的需要對這些數(shù)字量進行相應的計算和處理，得到所需的數(shù)據(jù)，并將這些計算結果反饋給用戶或被控系統(tǒng)，達到監(jiān)測和控制的目的。實驗結果表明：系統(tǒng)具有硬件電路簡單、采集精度較高、實時顯示等優(yōu)點。
關鍵詞：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；AT89S52單片機；CS5532；A／D

0 引言
現(xiàn)代工業(yè)控制、自動檢測技術中的數(shù)據(jù)采集與處理是將現(xiàn)場的電壓、電流、壓力、流量、溫度、角度等模擬信號和一些開關量信號進行采集，轉(zhuǎn)變成數(shù)字量，再根據(jù)不同的需要對這些數(shù)字量進行相應的計算和處理，得到所需的數(shù)據(jù)，然后將這些計算結果反饋給用戶或被控系統(tǒng)，達到監(jiān)測和控制的目的。完成這個功能的系統(tǒng)就是數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)采集的主要技術是采集速度和精度。采集速度主要與采樣頻率、A／D轉(zhuǎn)換速度等因素有關，采集精度主要與A／D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有關。本系統(tǒng)就是一種以單片機為控制器，對數(shù)據(jù)進行存取和發(fā)送并顯示的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。一個實時控制系統(tǒng)一般需要完成數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存取及發(fā)送等任務。CS5532進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，AT89S52控制A／D轉(zhuǎn)換并將讀取到的數(shù)據(jù)發(fā)送給工控機。這樣，在高速的數(shù)據(jù)采集時，就避免了微機系統(tǒng)操作時速的限制，大大地提高了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的效率。從而滿足了控制系統(tǒng)的實時、高速控制要求。

1 多路采樣系統(tǒng)的總體設計
多路數(shù)據(jù)采集對系統(tǒng)的軟、硬件性能要求很高。本文使用高速串行接口A／D芯片(CS5532)與單片機組成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)以AT89S 52單片機和24位串行芯片A／D(CS5532)構成。數(shù)據(jù)采集的精度能達到24位、同時串行A／D與單片機之間采用SPI接口，可以同時驅(qū)動四路A／ D，信號增益可以達到32位，出口速率可以達到400字／秒，能形成多路高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
本采集系統(tǒng)的硬件電路由主控部分(單片AT89S52)、模數(shù)部分(A／D芯片CS5532)、顯示部分(八段數(shù)碼管)3個部分組成。各部分之間相互協(xié)作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的功能。其硬件結構如圖1所示。

2 多路采集系統(tǒng)的硬件設計
整個硬件系統(tǒng)是以單片機AT89S52作為主控芯片，控制整個電路的運行。為了能使單片機正常工作須在其外圍加復位電路。即：采用穩(wěn)定的硬件復位方式。本系統(tǒng)采用看門狗X5045作為復位電路的主要芯片用來控制復位的完成。采用X5045有以下優(yōu)點：(1)上電可以自動發(fā)出復位信號。(2)當單片機的電壓降到一定時X5045的復位引腳會給出一個復位信號使單片機復位。(3)當程序進入死循環(huán)時X5045會給出一個復位信號使單片機恢復正常。控制硬件電路原理圖如圖2所示。