基于单片机的广州塔毕业论文

智能化多路串行数据采集/传输模块的设计广州市光机电工程研究中心 行联合 广州市方统生物科技有限公司 关 强引言 随着电子技术的不断发展，目前对各种物理量的检测和控制都可得以实现。微机检测控制系统不仅运用到航天航空、机器人技术、纺织机械、食品加工等工业过程控制，而且已经成为日常各种家用电器当中的主要组成部分。其中，A/D（模拟数字转换）设备起着十分重要的作用。这样，一个系统中就会需要更多的A/D设备。一般是用扩展一块或多块A/D采集卡的方法去实现。当模拟量较少或是温度、压力等缓变信号场合，采用总线型A/D卡并不是最合适、最经济的方案。这里介绍一种以AT89C2051单片机为核心，采用TLC2543L 12位串行A/D转换器构成的采样模块，该模块的采样数据由单片机串口经电平转换后送到上位机（PC机）的串口COM1或COM2，形成一种串行数据采集串行数据传输的方式。主要元件功能介绍AT89C2051单片机AT89C2051是ATMEL公司推出的一种性能价格比极高的 8位单片机，其指令系统与MCS-51系列完全兼容。引脚排列如图1所示。TLC2543L串行A/D转换器 TLC2543L 采用SPI串行接口总线，SPI串行接口总线由Motorola公司提出，它是一种三线同步接口，分别为同步信号、输入信号和输出信号。另外芯片还有一根片选线，单片机通过片选线选通TLC2543L。其中，CLK为同步时钟脉冲，CS为片选线，DIN为单片机的数据输出和TLC2543L的数据输入线，DOUT为单片机的数据输入线和TLC2543L的数据输出线。图2为TLC2543L时序图。TLC2543L 是全双工的，即数据的发送和接收可同时进行。如果只是对TLC2543L写数据，单片机可以丢弃同时读入的数据；反之，如果只读数据，可以在命令字节后，写入任意数据。数据传送以字节为单位，并采用高位在前的格式。模块采用TI公司的TLC2543L 12位串行A/D转换器，使用开关电容逐次逼近法完成A/D转换过程。串行输入结构，能够大大节省51系列单片机I/O资源，且价格适中。其特点有： (1) 11个模拟输入通道； (2) 转换时间10 s；(3) 12位分辨率A/D转换器；(4) 3路内置自测试方式；(5) 采样率为66kbps；(6) 线性误差+1LSB（max）(7) 有转换结束（EOC）输出；(8) 具有单、双极性输出；(9) 可编程的MSB或LSB前导；(10)可编程的输出数据长度。 TLC2543L的引脚排列如图3所示。图3中AIN0～AIN10为模拟输入端； 为片选端；DIN 为串行数据输入端；DOUT为A/D转换结果的三态串行输出端；EOC为转换结束端；CLK为I/O时钟；REF+为正基准电压端；REF-为负基准电压端；VCC为电源；GND为地。电平转换器MAX232C MAX232C为RS-232收发器，简单易用，单+5V电源供电，仅需外接几个电容即可完成从TTL电平到RS-232电平的转换，引脚排列如图4所示。硬件设计 硬件电路如图5所示。单片机AT89C2051是整个系统的核心，TLC2543L对输入的模拟信号进行采集，转换结果由单片机通过（9脚）接收，AD芯片的通道选择和方式数据通过（8脚）输入到其内部的一个8位地址和控制寄存器，单片机采集的数据通过串口（3、2脚）经MAX232C转换成RS232电平向上位机传输。 单片机软件设计单片机程序主要包括串行数据采集/传输模块的系统信息、通道数、采集周期和通讯协议定义，以及数据采集和传输的标准子程序。TLC2543L的通道选择和方式数据为8位，其功能为：D7、D6、D5和D4用来选择要求转换的通道，D7D6D5D4=0000时选择0通道，D7D6D5D4=0001时选择1通道，依次类推；D3和D2用来选择输出数据长度，本程序选择输出数据长度为12位，即D3D2=00或D3D2=10；D1，D0选择输入数据的导前位，D1D0=00选择高位导前。TLC2543L在每次I/O周期读取的数据都是上次转换的结果，当前的转换结果在下一个I/O周期中被串行移出。第一次读数由于内部调整，读取的转换结果可能不准确，应丢弃。数据采集程序如下：sbit DATAIN=P1^1;sbit CLOCK=P1^0;sbit DATAOUT=P1^2;sbit CS=P1^3;bit datain_a_bit0(){ bit m=0;DATAOUT=1;m=DATAOUT;DATAIN=0;Nop();CLOCK=1;Nop();CLOCK=0;Return(m); }bit datain_a_bit1(){ bit m=0;DATAOUT=1;m=DATAOUT;DATAIN=1;Nop();CLOCK=1;Nop();CLOCK=0;Return(m); }单片机通过编程产生串行时钟，并按时序发送与接收数据位，完成通道方式/通道数据的写入和转换结果的读出，程序如下：unsigned int Tlc2543L(unsigned char ch){unsigned char i,chch=0;
unsigned int xdata xxx=0;
unsigned int xdata y=0;
CS=0;
Chch=ch<<4;
Y=chch;
Y<<=8;
I=0;
While(I<12)
{if((y&0x8000)==0)
{if(datain_a_bit0()==0) xxx&=0xfffe;
else xxx|=0x0001;
if(I!=11) xxx<<=1;
}else{if(datain_a_bit1()==0) xxx&=0xfffe;
else xxx|=0x0001;
if(I!=11) xxx<<=1;
}y<<=1;I+=1;}CS=1;Return(xxx);}串行数据传输模块包括串行口初始化子程序和数据传输子程序，各子程序分别如下。其中数据传输采用查询方式，也可以方便地改为中断方式。Void rs232init(){TMOD=0x20;
TH1=0xfd;
TR1=1;
SCON=0x50;
}void receandtran(){unsigned char da;
while(!RI)
RI=0;
Da=SBUF;
SBUF==da;
While(!TI);
TI=0;
}上位机接收数据所用C语言程序包括初始化子程序和接收子程序。各子程序分别如下：void cominit(void) {outportb(0x3fb,0x80); outportb(0x3f8,0x18); /与单片机波特率一致为9600bps*/outportb(0x3f9,0x00); outportb(0x3fb,0x03); /8位数据位，1位停止位,无奇偶校验*/outportb(0x3fc,0x03); /*Modem控制寄存器设置,使DTR和RTS输出有效*/outportb(0x3f9,0x00); /*设置中断允许寄存器，禁止一切中断*/}void data_rece(void) /*查询方式接收数据子程序*/{while(!kbhit()){while(!(inportb(0x3fd)&0x01));/*若接收寄存器为空，则等待*/printf("%x ",inportb(0x3f8)); /*读取结果并显示*/}getch();}智能化串行采集/传输模块在PCR仪中的应用在PCR仪的电路设计中，因需要检测的信号很多，包括热盖的温度检测，散热器的温度检测，腔体内部的温度检测，气流的温度检测，光信号的检测等等，为了简化电路，节约成本，减小体积，在选择A/D转换电路时选用了SPI总线的TLC2543，该芯片有多达11路的模拟信号输入端，完全满足PCR仪电路设计的需要，一个芯片既能完成检测多个信号的功能，又能节约单片机的资源，图6是其硬件原理图。结论 本文所述的智能化串行数据模块，可直接用于任何微机控制和检测系统中以取代原来的模数转换设计。经过实践检验，该模块功耗低、采样精度高、可靠性好、接口简便，有很高的实用价值。该智能模块的软件和硬件成功应用于生命科学仪器“热循环仪”的设计和实践中，使用方便，简单可行，节约成本，能够满足大多数数据采样的应用场合。资料来源：

开题报告是指开题者对科研课题的一种文字说明材料。下面和我一起来看看毕业设计开题报告的模板。希望对大家有所帮助。

毕业设计开题报告模板

课题名称：基于GPRS的远程监控系统

学生姓名：武xx

专业名称：机械及自动化

1、课题的目的及研究意义

随着计算机技术的发展，尤其是Internet技术广泛深入到人们生活的各个方面，使人们的生活发生了深刻的变化，从工控领域来讲，由于需要监控的区域广、监控的对象种类繁多，因而需要花费大量的人力、物力和财力进行设备的维护，而且存在许多条件恶劣、人们不易到达或不能时刻停留的地方偶尔采集1些现场数据，如果进行大量的'布线工作则是不经济、不合理的，这就推动了无线通信的技术在远程监控领域的发展。

而随着PLC应用的迅猛发展，各种高级空盒子策略不得不面对不同的对象在大跨距分散地点下的远程控制应用，如何实现大范围分布式应用中各种现场数据传输处理及远程控制，远程维护等就是很现实的问题，这其中的前提之1就是各中数据包de远程传输。

以前，有的PLC应用系统中采用了无线数传电台通信来达到远程控制PLC的目的，但是这种方案仍然存在1些缺陷，主要就是其分布范围仍然较为有限，而且随着通信距离的增加，其可靠性受到很大影响。目前最新应用趋势是将PLC空盒子系统与现有GPRS无线通信网络技术集成，通过GPRS网络通信技术，可以实现全国，甚至全球范围内的数据超远程可靠传输，进而达到数据远程分析处理，远程控制的目的。

2、本课题的主要研究内容

(1)现场控制/采集点：

现场监控点由PLC实现自动控制，并采集相关信息，通过RS232或RS485接口与GPRSDTU终端相连，PLC采集到的设备信息通过GPRSDTU终端对数据进行处理、协议封装后发送到GPRS无限网络。

(2)监控中心：

a)公网接入方案

服务器采用公网方式接入Internet如ADSL拨号/电信专线宽带上网等，申请公网固定IP地址;可以实现中小容量的系统应用。

b)专网接入方案

服务器采用省移动通信公司提供的DDN专线，申请配制固定IP地址，与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当现场PLC数量增加，中心不用扩容既可满足需求，可实现大容量系统应用。监控中心RADIUS服务器接受到GPRS网络传来的数据后进行AAA认证，后传送到监控中心计算机主机，通过系统软件对数控进行还原显示，并进行数据处理，这样进1步增强了系统数据通信安全性能。

(3)GPRS移动数据传输网络：

PLC采集的数据经GPRS网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输，最终传送到监控中心IP地址。

3、进度计划

xx年12月30前，毕业设计选题;

xx年1月7日学生提交毕业设计的开题报告;

xx年3月5日始，毕业生校外顶岗实习;期间每两周向指导教

师和辅导员分别汇报毕业设计和校外实习的情况;

xx年4月6日毕业生将毕业设计初稿交指导教师审阅;

xx年6月4日，毕业生返校，带回毕业实习协议书、实习鉴定

(实习单位盖章)及实习总结报告，指导教师审阅论文

xx年6月23，24日毕业答辩。

4、参考资料

[3]李华、李学云主编。代移动通信新技术GPRS系统。广州：南理工大学出版社，2001

[4]张雷主编。GPRS系列手册。上海，2017

[6]梅丽凤、王艳秋、张军主编。单片机原理及接口技术。北京：北京清华大学出版社，2017

[7]赵含颖主编。组无线业务(GPRS)的技术实现和业务应用的研究。北京：信息产业部电信传输研究所，2017

[8]蔡悦丹、许少云、甘义成主编。GPRS无线数据传输系统的设计与应用[J]。上海：上海交通大学出版社，2017

导师意见：

导师签名：XXXX年XX月XX日

教研室审批意见：

教研室主任签名：XXXX年XX月XX日

系毕业设计(论文)工作指导委员会审批意见：

我有个电子时钟的设计论文，比较简单，发你邮箱里了