数据采集卡设计

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数采与处理 文章编号：6 1— 5 8 2 0 ) 1 5 5 3 1 7 4 9 (0 6 1—1 7一O

C p测M s m0 .or计机r与u . 0 1n) o u e re 6 1l m e控 n 41算 t量a制2&Ct e t (o 中圈分类号： P 7 T 24文献标识码： A

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精度模拟量采集卡的设计与实现 刘暾东，柳小鹏，余齐齐 (门大学自动化系，福建厦门厦 3 10 ) 60 5

摘要：介绍了基于 Mo b s通讯协议的高精度模拟量采集卡的软硬件设计与制作；由于采用了高精度 A/ du D转换芯片 C 5 3,该采 S52集卡可以通过软件分时的方法采集 8路 2 4位模拟量信号，特别适用于高精度工业现场数据采集；同时，采集卡使用基于 Mo b s协议 du

的 R一4 5总线通信方式，实现了数据的远程通信；系统软件采用 Mc一5汇编语言和 C语言混合编写，既可提高开发效率又保证了 s 8 s 1 A/ D转换的精确性。 关键词：单片机；模拟量采集；Mo b s d u;抗干扰

De i n a a i a i n 0 g e i i n An l g Da a- Ac uiii n Ca d sg nd Re lz to f Hi h Pr c so a o - t- q s to r Li n o g,Li a p n,Yu Qii u Tu d n u Xio e g q ( t r a i n De t,Xime i e st,Xime 3 1 0, Ch n ) Au o n t p . o a n Unv r iy a n 605 ia Ab t a t De in a d ma u a t r fa h g rcso m lg d t— a q ii o a d i to u e .Tl sc r r v d s8 a ao p tc a n l, sr c: sg n n fc u eo i h p e iin a o— a a c u s in c r si r d c d t n l d p o i e n l g i u h n es ia n

u i 2 b thg r cso sn 4 i i h p e iin AD o v re 5 3,S n c n b mo t l p l d t g r cso d sra il .Att e s met e g c n e trCS 5 2 O i c

es o h y a p i o h h p e ii i u ti fed ta a e i n n l h a i,Mo b s p t— m d u r o o o s d RS- 8 u r s t c v g- it n e c c l a e - 4 5 b swe e u e o a he e ln - d s a c mmu i t n b d i o o n c i .Th o t r e eo me t i hs s se u e o h M C - 5 se a o e s fwa e d v l p n n t y t m s sb t i S- 1 a s mb y l

a dC l g a e n n u g,wh h cn n t nys o e h e e p n y l b t s n uehg ulyA/ n es n a i o o l r n ted v l me t c u o e s r i hq i D c v ri c a ht o c e l a i t o o .

Ke o d:MC yw r s U;a a g d t—a q i t n n l - a a c us i Mo b s a t jmmig o io d u; ni a - n

O引言 数据采集技术是控制科学的重要分支，是传感器、信号获取、存储与处理等相关技术结合的产物。随着我国工业水平的

1 1硬件设计 .

本采集卡由单片机系统基本模块、A/转换模块[和通 D 4

讯模块等组成。其系统结构如图 1所示。 硬件设计首先根据需求，选定合适的芯片，这里主要从价格、参数等方面来考虑。系统核心芯片选用高性能的静态 8 C 1处理器 A 9 5。按照本模拟量采集卡的设计要求， 05 T8 C 1 模数 ( D)转换芯片的选择既要有适当的精度，还要有尽可 A/能高的集成度和转换速度，同时也要考虑到芯片的性价比，经过综合考虑，选用 CruL ge公司的低噪声 2 i soi r 4位△一∑型 A D转换器 C 53/ S 5 2接口芯片]。为了实现 R一 4 5讯，则 S 8通选用美信公司的 MA 8芯片。看门狗电路选用 C 1 6。 X4 3 AT 1 1

提高，工业现场的数据采集显得越来越重要，许多被测参数， 如温度、流量、压力、液位、速度等都是连续变化的模拟量， 对其测量精度、数据稳定性和远程通信质

量的要求也越来越高。一个良好的数据采集卡能够在复杂环境下，为数据采集带来很多便利。 本采集卡采用美国 Cru L ge司生产的 2位高分辨率 i soi公 r 4 A/转换芯片 C 5 3[,可以满足一些对采集精度要求较高 D S 5 21]的场合。在通讯方面，本采集卡使用基于 Mo b s协议的 RS du 一

4 5总线方式。R一4 5总线具有良好的抗干扰能力，能够 8 S 8

满足工业现场的需求，而且应用成本较低。Mo b s议应用 du协广泛，简单方便，能很好地实现系统的集散控制。本文分别从

硬件和软件两方面对系统设计进行详细的介绍。硬件方面给出 系统原理图，并对主要芯片和抗干扰措施作简要介绍；软件方面则重点说明 Mo b s议通讯编程和 C 5 3 du协 S 5 2的编程。完整的硬件原理图和详细软件代码在网上提供下载。

1系统硬件设计和抗干扰措施 本模拟量采集卡为 8路 2 4位模拟量采集系统，使用基于 .

图 1系统结构图

Mo b s议的 R 45总线通信方式，可以通过拨码开关来选 du协 S8择本卡地址以及串行通讯波特率，采集通道的选择通过软件控制，在设计时还综合考虑了各种抗干扰措施[] 2。 由系统结构图可知，采集卡的工作原理如下： 八位拨码开关配合上拉电阻网络形成数字量信号，通过单片机 P 2口将所需的控制信息送到单片机，用于设定采集卡的波特率和在 Mo b s络中的地址。 du网 收稿日期： 0 6一O—2;修回日期： 0 6— 4—0。 20 2 7 20 0 4

在 8路模拟量输入选择通道中，8路模拟量首先经有源低通滤波器，以消除高次谐波和大部分高频噪声信号。然后由两片 MAX 5 1择其中一路送入 C 5 3进行模数转换。 48选 S 52 C 53进行模数转换，并将结果送给单片机 .如图 2所 S52

基金项目：建省科技计划资助项目( 0 40 0。福 2 0J 2 )

作者简介：暾东 ( 9 0一，,师，士，要从事智能信息处理刘 17 )男讲博主 与控制方向的研究。

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