電子工程畢業(yè)設(shè)計（論文）- 基于msp430單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）</p><p>　　論文題目： 基于MSP430單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　所屬系部： 電子工程系</p><p>　　指導(dǎo)教師： 職　　稱： 講師 </p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué)　　號

2、: </p><p>　　?！　I(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù)</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　題目： 基于MSP430單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　任務(wù)與要求：</b></p><p>　　本系統(tǒng)的采用C語言編寫,實現(xiàn)功

3、能包括：7路A／D采樣</p><p>　　LCD顯示和串口收發(fā),其中7路A／D采樣可由上位機(jī)控制采</p><p>　　樣方式,即循環(huán)采樣和固定通道采樣,LCD顯示采樣值和對應(yīng)</p><p>　　的通道號,系統(tǒng)通過串口和上位機(jī)進(jìn)行通訊。</p><p>　　時間： 2010年 8月30日 至 2010 年 10 月23 日 共 8

4、周</p><p>　　所屬系部： 電子工程系</p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué) 號：</p><p>　　專業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù)</p><p>　　指導(dǎo)單位或教研室： 電子工程系</p><p>　　指導(dǎo)教師： 職 稱： 講師</p><p&g

5、t;<b>　　摘要</b></p><p>　　介紹一種以 MSP430 單片機(jī)為核心的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在文中介紹了多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計及其實現(xiàn)方法;對設(shè)計中的幾個主要技術(shù)問題進(jìn)行了較為詳細(xì)的論述, 并且具體闡述所用器件的工作原理、主要特點、硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計, 是一個具有完整功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)由集成函數(shù)發(fā)生器 ICL8038 現(xiàn)場模擬產(chǎn)生一正弦波信號并通過 LM331 實現(xiàn)

6、頻率到電壓的變換 ,從而供給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)采用單片機(jī)與上位機(jī)進(jìn)行通訊 ,單片機(jī)負(fù)責(zé)對 7 路數(shù)據(jù)的采集、處理和控制顯示 ,同時應(yīng)答上位機(jī)命令。上位機(jī)面向用戶 ,可以對系統(tǒng)進(jìn)行控制 ,選擇數(shù)據(jù)采集的方式。設(shè)計并實現(xiàn)了一種具有現(xiàn)場采集和顯示并且采集方式可控制的多路數(shù)據(jù)采集器 ,該數(shù)據(jù)采集器具有硬件電路簡單 ,采集精度較高 ,低功耗等特點 ,具有推廣應(yīng)用價值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：MSP430單片機(jī)，

7、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，IC18038，LM331</p><p><b>　　Abstract </b></p><p>　　A muti channel data collecting system with MSP430 single chip as kernel is introduced. In this paper introduces the design and

8、 implementation methods of muti channel data acquisition systems，it also discusses a few problems of data acquisition system design in detail, and the operational principle, main features, the design of hardware circuit,

9、 the design of software program are expounded in detail, is a data-collecting system with complete functions，A sine wave frequency signal which is generat</p><p>　　Keywords:  MSP430；Data Acquisition Sys

10、tem；ICl8038； LM331 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1. 緒論4</b></p><p>　　1.1 課題的背景及其意義4</p><p>　　1.2 論文結(jié)構(gòu)4</p><p>　　1.3 本設(shè)計要完成的任

11、務(wù)4</p><p>　　2.基于MSP430單片機(jī)采集系統(tǒng)的方案設(shè)計4</p><p>　　2.1整體設(shè)計框圖4</p><p>　　2.2大體工作過程4</p><p>　　3.硬件電路的設(shè)計4</p><p>　　3.1控制電路的設(shè)計4</p><p>　　3.1.1 MSP4

12、30單片機(jī)的選擇4</p><p>　　3.1.2上位機(jī)的選擇4</p><p>　　3.2外圍電路的設(shè)計4</p><p>　　3.2.1正弦信號發(fā)生模塊的設(shè)計4</p><p>　　3.2.2頻率電壓變換模塊設(shè)計4</p><p>　　3.2.3 信號調(diào)理模塊的設(shè)計4</p><p&

13、gt;　　3.2.4串口通信模塊設(shè)計4</p><p>　　4.系統(tǒng)軟件設(shè)計4</p><p>　　4.1軟件開發(fā)環(huán)境4</p><p>　　4.2軟件設(shè)計方案4</p><p><b>　　結(jié)束語4</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)4</b><

14、/p><p>　　附錄一，電路原理圖4</p><p>　　附錄二，程序清單4</p><p><b>　　1. 緒論</b></p><p>　　1.1 課題的背景及其意義</p><p>　　一、便攜式數(shù)據(jù)采集器的發(fā)展 　　 信息時代的今天，人們再也離不開計算機(jī)的幫助。正如POS系統(tǒng)的建立就

15、必須具備由計算機(jī)系統(tǒng)支持的POS終端機(jī)一樣，庫存(盤點)電子化的實現(xiàn)同樣也離不開素有“掌上電腦”美稱的便攜式數(shù)據(jù)采集器。</p><p>　　自動識別技術(shù)是將數(shù)據(jù)自動識讀、自動輸入計算機(jī)的一種方法或手段。它是以計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)的綜合性科學(xué)技術(shù)。而條碼技術(shù)的迅速崛起，作為一種革命性的高新技術(shù)為人們普遍接受，正是因為它通過數(shù)據(jù)采集器這一“利器”，提供了快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集輸入的有效手段，解決了由于

16、計算機(jī)數(shù)據(jù)人工輸入速度慢、錯誤率高等造成的“瓶頸”難題。</p><p>　　條碼自動識別技術(shù)主要由條碼掃描和譯碼兩部分組成。掃描是利用光束掃讀條碼符號，將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，這部分功能由掃描器完成。譯碼是將掃描器獲得的電信號按一定的規(guī)則翻譯成相應(yīng)的數(shù)據(jù)代碼，然后輸入計算機(jī)，這個過程由譯碼器完成。數(shù)據(jù)采集器通過硬件技術(shù)、軟件技術(shù)。以及二者的有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)了條碼掃描。譯碼、以及與計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信，把看似毫不相關(guān)

17、的兩種技術(shù)全部融合在一起，大大簡化了數(shù)據(jù)輸入的過程。</p><p>　　根據(jù)數(shù)據(jù)采集器的用途不同，大體上可將其分為兩類：在線式數(shù)據(jù)采集器和便攜式數(shù)據(jù)采集器。這里我們主要談?wù)劚銛y式數(shù)據(jù)采集器。使攜式數(shù)據(jù)采集器是為適應(yīng)一些現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和掃描笨重物體的條碼符號而設(shè)計的，適合于脫機(jī)使用的場合。識讀時，與在線式數(shù)據(jù)采集器相反，它是將掃描器帶到物體的條碼符號前掃描。因此，又稱之為手持終端機(jī)、盤點機(jī)。它由電池供電，與計算機(jī)之

18、間的通訊并不和掃描同時進(jìn)行。它有自己的內(nèi)部用存器，可以存一定量的數(shù)據(jù)，并可在適當(dāng)?shù)臅r候?qū)⑦@些數(shù)據(jù)傳輸給計算機(jī)。幾乎所有的便攜式數(shù)據(jù)采集器都有一定的編程能力。再配上應(yīng)用程序便可成為功能很強(qiáng)的專用設(shè)備，從而可以滿足不同場合的應(yīng)用需要。目前，在世界各國從事條碼技術(shù)及其系列產(chǎn)品的開發(fā)研究、生產(chǎn)經(jīng)營的廠家達(dá)幾千家，產(chǎn)品的品種近萬種，已經(jīng)推出了能存儲上萬個條碼信息的便攜式數(shù)據(jù)采集器，并廣泛應(yīng)用于倉庫管理、商品盤點以及各種野外作業(yè)上。</p&g

19、t;<p>　　自70年代中期，便攜式數(shù)據(jù)采集器就出現(xiàn)了。第一部便攜式數(shù)據(jù)采集器利用磁帶記錄資料。用12瓦特的汽車電池供電。從那時起，便攜式數(shù)據(jù)采集器受益于刺激計算機(jī)技術(shù)變化的電子技術(shù)的發(fā)展而不斷向小型化、微型化、智能化方向發(fā)展。一些在今天的市場上出售的便攜式數(shù)據(jù)采集器實際上就是全功能的計算機(jī)，有的便攜式數(shù)據(jù)采集器小到可以放進(jìn)襯衫口袋里。根據(jù)一家美國管理咨詢公司——投資發(fā)展公司(VDC)的最新報告，1995年便攜式數(shù)據(jù)采集

20、器及服務(wù)在美國市場上的銷售額是15億美元，并預(yù)測在今后的五年 中這項業(yè)務(wù)將以每年11％的速度增長。便攜式數(shù)據(jù)采集器，其性能、配置以及數(shù)據(jù)通信等各項技術(shù)指標(biāo)大幅度提高，以全新的姿態(tài)走向商場，并開始向更深、更廣的領(lǐng)域發(fā)展。尤其是在商品庫存(盤點)電子化的應(yīng)用領(lǐng)域，國外已經(jīng)取得了很好的成績，并得到迅 速推廣。那么，在我國實現(xiàn)商品庫存(盤點)電子化的進(jìn)程中，便攜式數(shù)據(jù)采集器的應(yīng)用狀況又是如何呢？</p><p>　　為了

21、解便攜式數(shù)據(jù)采集器在我國的應(yīng)用現(xiàn)狀，推動我國市場現(xiàn)代化的發(fā)展，提高商業(yè)管理電子化，特別是庫存管理自動化的水平，由原內(nèi)貿(mào)部主辦的《中國商報》、中國物品編碼中心主辦的《條碼與信息系統(tǒng)》雜志與北方交通大學(xué)經(jīng)濟(jì)與工商管理學(xué)院聯(lián)合，針對全國各省市主要商廈及連鎖店、配送中心進(jìn)行了一次規(guī)模較大的市場調(diào)查活動。</p><p>　　本次調(diào)查的目的是通過對商業(yè)技術(shù)人員對商品庫存管理的認(rèn)識和應(yīng)用的調(diào)查，了解商品庫存管理的現(xiàn)狀；了解管

22、理者對商品管理電子化的認(rèn)識，對商品庫存(盤點)的重要硬件設(shè)備一一便攜式數(shù)據(jù)采集器的性能、價格要求及對軟件開發(fā)、系統(tǒng)集成、技術(shù)支持等方面的要求。通過分析庫存管理問題的技術(shù)因素、環(huán)境因素。主管因素等，提出解決問題的方法，指出發(fā)展趨勢。通過這次活動，使我們掌握了第一手資料，了解了我國商場庫存(盤點)的現(xiàn)狀及主要產(chǎn)品軟硬件與市場供需之間的具體情況，認(rèn)識到商品庫存管理電子化是商業(yè)自動化系統(tǒng)的中樞部分，實現(xiàn)商品銷售的全面控制管理，對提高我國商場及連

23、鎖店的經(jīng)營管理水平和相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展起到了積極的促進(jìn)作用，并對我國運輸業(yè)、郵電、倉庫管理、圖書管理等行業(yè)有重要的參考價值。</p><p>　　通過這次調(diào)查活動所進(jìn)行的數(shù)據(jù)分析，我們不難看出：隨著條碼技術(shù)的普遍推廣，我國商場現(xiàn)代化發(fā)展迅速，商業(yè)管理電子化的水平得到極大提高，便攜式數(shù)據(jù)采集器的市場已經(jīng)形成，并有較大需求。但總體來說我國庫存(盤點)電子化仍處在一個較低水平，同國外商業(yè)管理水平存在較大差距。在這次市場

24、調(diào)查活動中，特別值得一提的是在為數(shù)不多的實現(xiàn)庫存(盤點)電子化的商場中，他們的一個共同點就是都采用了便攜式數(shù)據(jù)采集器來進(jìn)行庫存的電子化盤點。他們普遍認(rèn)為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用不僅節(jié)省時間、減少工作量。降低管理費用、有效改善庫存結(jié)構(gòu)，而且可以實現(xiàn)商場經(jīng)營的不停業(yè)盤點。真正實現(xiàn)全年度、全天候營業(yè)。為商家樹立起良好的聲譽、形象，創(chuàng)造出各種有形的和無形的價值。</p><p>　　二、便攜式數(shù)據(jù)采集器的發(fā)展趨勢</p&

25、gt;<p>　　1。我國現(xiàn)階段存在的主要問題</p><p>　　便攜式數(shù)據(jù)采集器是實現(xiàn)我國商品庫存(盤點)電子化的有效途徑和不可缺少的工具之一，它的應(yīng)用將是我國實現(xiàn)商業(yè)管理電子化。現(xiàn)代化之路的必然趨勢。但我國現(xiàn)階段存在著這樣兩個主要問題。</p><p>　　第一、商家普遍對便攜式數(shù)據(jù)采集器的認(rèn)識不足</p><p>　　在市場調(diào)查中，我們發(fā)現(xiàn)無論

26、大，中，小型商場，其經(jīng)營管理者對便攜式數(shù)據(jù)采集器應(yīng)用的優(yōu)越性均認(rèn)識不足。一些數(shù)據(jù)可以說明這個問題，據(jù)1996年中國物品編碼中心對全國38家不同規(guī)模的掃描商店的調(diào)查，大型商店中(銷售品種在7000種以上)55％的商店使用條碼掃描數(shù)據(jù)指導(dǎo)訂貨，80％的商店將條碼掃描數(shù)據(jù)用于庫存管理，90％的商店利用條碼進(jìn)行前臺收款，90％的商店用于實時匯總，65％的商店用于非實時匯總；中型商店(銷售品種在2000~7000種)使用條碼用于前臺管理的不到50

27、％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于大型商店；小型商店采用條碼技術(shù)的比例更小于25％。為什么會出現(xiàn)這種不理想的情況呢？我們認(rèn)為，原因主要是大型商場經(jīng)營管理者的思想、觀念比較保守，加之商場場地大，商品品種多，雖可能早期使用了一些設(shè)備，但一旦原有的設(shè)備老化，新產(chǎn)品和設(shè)備的更新?lián)Q代需要占用較多流動資金，正所謂“船大調(diào)頭難”。而中、小型商場則普遍認(rèn)為，自己的經(jīng)營規(guī)模小，采用人工盤點，雖然存在諸如費時、費力，容易出錯等不足之處，但影響不大，對自身的經(jīng)營，發(fā)展而言已經(jīng)足夠

28、了。加之我國在便攜式數(shù)據(jù)采集器的應(yīng)用方面的成功經(jīng)驗交流不足，缺乏事實和數(shù)據(jù)的報道，在一定程度上</p><p>　　我們假設(shè)其前提條件是商場本身已經(jīng)建立了POS系統(tǒng)，初步實現(xiàn)了商場管理的電子化，即擁有了比較完善的條碼應(yīng)用系統(tǒng)。所謂條碼應(yīng)用系統(tǒng)。包括數(shù)據(jù)源、條碼閱讀器、計算機(jī)及應(yīng)用軟件等。數(shù)據(jù)源標(biāo)志著客觀事物的符號集合，是反映客觀事物原始狀態(tài)的依，其正確性直接影響著系統(tǒng)處理的結(jié)果。因此，完整準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)源是正確決策的

29、基礎(chǔ)。在條碼應(yīng)用系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)源是用條碼來進(jìn)行表示的，商品條碼在我國的廣泛應(yīng)用解決了數(shù)據(jù)源這一問題，為條碼應(yīng)用系統(tǒng)的廣泛使用奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　條碼閱讀器是條碼應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，它可以快速、準(zhǔn)確的采集到條碼表示的數(shù)據(jù)源，并將這一數(shù)據(jù)送給計算機(jī)處理。 隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其運行速度、存儲能力有了極大提高，而計算機(jī)的數(shù)據(jù)輸入?yún)s成了影響計算機(jī)發(fā)揮潛力的一個重要障礙。便攜式數(shù)據(jù)采集器很好的解決了計算機(jī)

30、數(shù)據(jù)輸入中的“瓶頸”問題，大大提高了整個計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的實用性，使計算機(jī)系統(tǒng)的普遍使用成為可能。</p><p>　　計算機(jī)是條碼應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)存儲與處理設(shè)備。由于計算機(jī)的存儲量大，運行速度快，使許多繁雜的數(shù)據(jù)處理工作變得方便。迅速、準(zhǔn)確，大幅度地減輕了勞動強(qiáng)度，提高了工作效率。尤其是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在商業(yè)的應(yīng)用，使得整個商場的進(jìn)、銷、存等各項業(yè)務(wù)構(gòu)成了一個強(qiáng)大、協(xié)調(diào)的體系，發(fā)揮著越來越重要的作用。</p>

31、;<p>　　應(yīng)用軟件是以系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)的，為解決各類實際問題而編制的各種程序。它一般是用高級語言編寫的，把要處理的數(shù)據(jù)組織在各個數(shù)據(jù)文件中，由操作系統(tǒng)控制各個應(yīng)用程序的執(zhí)行，并自動的對數(shù)據(jù)文件進(jìn)行各種操作，極大方便了操作人員。這樣，一個比較典型的商業(yè)條碼應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)建立起來了。</p><p>　　在我國目前的情況下，商場一般仍然延襲著幾十年來一直采用的人工盤點方式，靠手工登記方式來進(jìn)行登單處理。

32、雖然大部分商場是一個月或幾個月才進(jìn)行一次盤點，但由于商品種類多、數(shù)量大。品種雜，使得商場員工的勞動強(qiáng)度變得很大，工作起來十分辛苦。并因需要調(diào)動全體員工而不得不暫停營業(yè)，影響了商場的正常運營。此外，手工登記時由于每人的字體各異，加之有的字跡潦草，很難辨認(rèn)，還時有錯登、漏登的問題發(fā)生，造成各種差錯，給商場的庫存(盤點)帶來困難，使經(jīng)營者不能及時、準(zhǔn)確的了解庫存情況，必然導(dǎo)致其不能就此作出正確的決定。在市場經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的今天，競爭日益激烈，“

33、商海行舟，不進(jìn)則退”。商家稍有一個判斷失誤，一個決策不利，就很有可能引起一系列的損失，導(dǎo)致“一招棋錯，滿盤皆輸”。而如果商場采用便攜式數(shù)據(jù)采集器，來實現(xiàn)商品的庫存(盤點)電子化，管理者可以隨時了解每個商品貨架上的數(shù)量和倉庫中的數(shù)量，定性分析出各種商品的庫存和積壓情況，并根據(jù)它來及時進(jìn)貨或減少進(jìn)貨，保持最優(yōu)庫存量，改善商品庫存結(jié)構(gòu)，從而有效的加速了商品資金的周轉(zhuǎn)，減少了資金占用，實現(xiàn)了商品的全面控制和管理。因此，使用便攜式數(shù)據(jù)采集器來實現(xiàn)

34、商品庫存(盤點)電子</p><p>　　這是因為實行難度小。商家只需在原有的POS系統(tǒng)基礎(chǔ)上購買便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)即可，而不需大動干戈。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，便攜式數(shù)據(jù)采集器的功能日益完善，一般系統(tǒng)均附帶應(yīng)用軟件，以便于使用者可和原系統(tǒng)連接，不會使商場的作業(yè)和原系統(tǒng)的運行產(chǎn)生漏洞?？梢哉f，便攜式數(shù)據(jù)采集器的使用是對原系統(tǒng)在庫存(盤點)方面的有益補(bǔ)充。設(shè)備安裝方便，操作簡單，適用性強(qiáng)。既不需增加場地，又不受時間、空

35、間的限制，靈巧實用，便于實現(xiàn)庫存(盤點)的實時化。</p><p>　　設(shè)備投資不高，但取得效果顯著，例如，提高工作效率，節(jié)省工作時間，減少人工作量，降低各種管理費用，及時改善庫存結(jié)構(gòu)等。最重要的是使用便攜式數(shù)據(jù)采集器可以縮短盤點周期和每次盤點所用時間，真正實現(xiàn)不停業(yè)盤點。</p><p>　　目前，國內(nèi)、外有不少可以借鑒的成功實例，管理、技術(shù)的發(fā)展比較成熟。市面上的各類便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

36、的應(yīng)用軟件實用性強(qiáng)，易操作，穩(wěn)定性好，有效的提高了盤點數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、數(shù)據(jù)通信的可靠性，解決了人工盤點速度慢、易出錯的問題。購買、維護(hù)方便。隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，商業(yè)發(fā)展迅速，有關(guān)商場現(xiàn)代化的相關(guān)產(chǎn)業(yè)也如雨后春筍般迅速發(fā)展。特別是改革開放政策的實施，使得國外一些專業(yè)公司也紛紛踏足這塊寶地，如Symbol公司、 Unitech公司和CASIO公司等，市場競爭比較激烈。這無疑為用戶提供了購買、維護(hù)、升級、售后服務(wù)等諸多方便……便攜式數(shù)據(jù)采集

37、器不斷向小型化。智能化、多功能化發(fā)展。商家購買設(shè)備后，操作人員可以很快掌握使用，無需專門培養(yǎng)或聘請此方面的專業(yè)人士。隨著條碼技術(shù)的推廣，商品采用條碼的比例將逐年遞增，為商家提供了充足的數(shù)據(jù)源，以確保便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的順利使用。</p><p>　　由此可見，商場要實現(xiàn)現(xiàn)代化的管理，特別是庫存(盤點)的現(xiàn)代化管理，采用便攜式數(shù)據(jù)采集器不僅是可行的，而且是實現(xiàn)這一目標(biāo)唯一的、有效的途徑和手段。</p>

38、<p>　　第二、便攜式數(shù)據(jù)采集器在我國的推廣和應(yīng)用發(fā)展過于緩慢</p><p>　　根據(jù)實際情況來看，便攜式數(shù)據(jù)采集器技術(shù)在我國是有條件發(fā)展并逐步成熟起來的，而實際情況卻不盡如人意。我國早在70年代未就已經(jīng)開始應(yīng)用了條碼技術(shù)，并且現(xiàn)在條碼的應(yīng)用也形成了相當(dāng)?shù)囊?guī)模，特別是在商業(yè)領(lǐng)域、通信領(lǐng)域、運輸領(lǐng)域、倉儲領(lǐng)域等，取得了長足的進(jìn)步。但當(dāng)國外的條碼技術(shù)，特別是數(shù)據(jù)采集器的應(yīng)用技術(shù)在近二十年突飛猛進(jìn)的發(fā)展

39、時，國內(nèi)生產(chǎn)廠家在此方面的發(fā)展卻十分緩慢。當(dāng)用戶形成需求市場時，由于國內(nèi)廠家的技術(shù)力量比較薄弱，造成前一時期市場為國外產(chǎn)品占領(lǐng)。雖然現(xiàn)在國產(chǎn)品牌開始崛起，但其推廣和開發(fā)新產(chǎn)品的速度令人擔(dān)憂。雖然生產(chǎn)廠家、銷售商出現(xiàn)了不少，但商家真正完全采用便攜式數(shù)據(jù)采集器來進(jìn)行商品庫存(盤點)的卻少之又少。這一特殊情況很明顯的說明我國在便攜式數(shù)據(jù)采集器的推廣。開發(fā)方面的力度都不夠大。那么，作為廠家應(yīng)當(dāng)如何扭轉(zhuǎn)這一不利形勢呢？</p>&l

40、t;p>　　加強(qiáng)自身的管理，特別是加強(qiáng)質(zhì)量管理，向管理要效益。質(zhì)量就是企業(yè)的生命，只有便攜式數(shù)據(jù)采集器技術(shù)本身得到發(fā)展，產(chǎn)品的性能得到提高，才能保證產(chǎn)品在市場競爭中立于不敗之地。廠家應(yīng)當(dāng)清楚，產(chǎn)品的性能應(yīng)以滿足市場需要為基礎(chǔ)，而市場需要又有“長期”和“短期 ”之分，不同的選擇，結(jié)果就會大相徑庭。廠家要想不斷發(fā)展，就要在長期占據(jù)現(xiàn)有市場的基礎(chǔ)上，把不斷開 拓新局面作為主要目標(biāo)。同時苦練內(nèi)功，加強(qiáng)自身建設(shè)，采用先進(jìn)的管理方法，更新生產(chǎn)

41、技術(shù)，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，向管理要效益。并應(yīng)對目標(biāo)市場進(jìn)行細(xì)分，明確市場在將來一定時期內(nèi)的需求，使所生產(chǎn)產(chǎn)品的性能能夠適應(yīng)不斷變化著的市場的需求。廠家要加大資金的投入，努力擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，向規(guī)模要效益。由于國內(nèi)生產(chǎn)廠家起步比較晚，規(guī)模小，資金少，底子薄，技術(shù)力量相對落后，因此，要想同國外知名品牌一競高低，就必需加大資金的投入，以形成生產(chǎn)規(guī)模，降低生產(chǎn)成本，走集約經(jīng)營之路。這樣我們就可以降低產(chǎn)品價格，增加競爭實力，逐步占領(lǐng)市場，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效

42、益，如此往復(fù)，才能真正實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)營。</p><p>　　2．用戶選擇的基本原則</p><p>　　分析市場調(diào)查和產(chǎn)品評測的結(jié)果，我們不難發(fā)現(xiàn)：因為便攜式數(shù)據(jù)采集器的優(yōu)越性，使用和購買者將越來越多。在未來一定時期內(nèi)，正是便攜式數(shù)據(jù)采集器大規(guī)模發(fā)展的有利時期，其市場會不斷壯大。這樣就為用戶購買便攜式數(shù)據(jù)采集器提供了一個極好的機(jī)會。那么，用戶應(yīng)當(dāng)如何根據(jù)自己的情況來購買合適的便攜式數(shù)據(jù)采集器

43、呢？這是一個綜合性的問題，應(yīng)從多方面予以考慮。</p><p><b>　　(1)適用范圍</b></p><p>　　根據(jù)自身的不同情況，應(yīng)當(dāng)選擇不同的便攜式數(shù)據(jù)采集器。如應(yīng)用在比較大型的、立體式倉庫，由于有些商品的存放位置較高，離操作人員較遠(yuǎn)，我們就應(yīng)當(dāng)選擇掃描景深大，讀取距離遠(yuǎn)，且首讀率較高的采集器。而對于中小型倉庫，在此方面的要求不是很高，可選擇一些功能齊備。

44、便于操作的采集器。對于用戶來說，便攜式數(shù)據(jù)采集器的選擇最重要的一點是“夠用”，而不要盲目購買價格貴、功能強(qiáng)的采集系統(tǒng)。</p><p><b>　　(2)譯碼范圍</b></p><p>　　譯碼范圍是選擇便攜式數(shù)據(jù)采集器的又一個重要指標(biāo)。一般情況下，采集器都可以識別幾種或十幾種不同碼制，但種類有很大差別，因此，用戶在購買時要充分考慮到自己實際應(yīng)用中的編碼范圍，來選取

45、合適的采集器。</p><p><b>　　接口要求</b></p><p>　　采集器的接口能力是評價其功能的一個重要指標(biāo)，也是選擇采集器時重點考慮的內(nèi)容。用戶在購買時要首先明確自己原系統(tǒng)的環(huán)境，再選擇適應(yīng)該環(huán)境和接口方式的采集器。</p><p>　　(3)對首讀率的要求</p><p>　　首讀率是數(shù)據(jù)采集器的一個

46、綜合性指標(biāo)，它與條碼符號的印刷質(zhì)量、譯碼器的設(shè)計和掃描器的性能均有一定關(guān)系。首讀率越高，其價格也必然高。在商品的庫存(盤點)中，可采用便攜式數(shù)據(jù)采集器，由人工來控制條碼符號的重復(fù)掃描，對首讀率的要求并不嚴(yán)格，它只是工作效率的量度而已。因此，在選擇采集器時要根據(jù)自己的實際情況和經(jīng)濟(jì)能力來購買“物美價廉”的采集器。</p><p><b>　　(4)價格</b></p><p

47、>　　選擇便攜式數(shù)據(jù)采集器時，其價格也是應(yīng)關(guān)心的一個問題。采集器由于其功能不同，價格會產(chǎn)生很大差異。因此，在購買采集器時要注意產(chǎn)品的性能價格比，以滿足應(yīng)用系統(tǒng)要求且價格較低者為選購對象。</p><p><b>　　3.前景預(yù)測及分析</b></p><p>　　面對國內(nèi)日益壯大的便攜式數(shù)據(jù)采集器市場和國外著名生產(chǎn)廠家的有力競爭，我們的企業(yè)要想扭轉(zhuǎn)目前的不利局面

48、而有所作為的話，就必須在加強(qiáng)自身建設(shè)、提高產(chǎn)品技術(shù)含量的同時，把握時代脈搏，看準(zhǔn)便攜式數(shù)據(jù)采集器的發(fā)展趨勢，大膽開發(fā)新產(chǎn)品、新技術(shù)，從而走在時間的前列，迎頭趕上甚至超過國際先進(jìn)水平。下面是我們根據(jù)本次產(chǎn)品評測的結(jié)果，對便攜式數(shù)據(jù)采集器的發(fā)展趨勢所做的初步分析和預(yù)測。</p><p>　　便攜式數(shù)據(jù)采集器的主要性能指標(biāo)包括外觀、配置、屏幕、性能、兼容性。電池供電時間、文檔、價格等諸多方面。要想了解它的發(fā)展主流，我們

49、可以從這幾方面人手，來進(jìn)行描述。便攜式數(shù)據(jù)采集器的外觀包括產(chǎn)品包裝情況，中文標(biāo)識情況、開啟方式以及方便程度等。其機(jī)體應(yīng)當(dāng)光滑，顏色搭配醒目，小巧方便，結(jié)構(gòu)緊湊；大顯示屏，顯示燈。鍵盤、觸發(fā)鍵的數(shù)量、大小、位置布局合理；電源開關(guān)明顯，按鍵、觸發(fā)鍵的響應(yīng)時間短，操作方便，手感好。</p><p>　　便攜式數(shù)據(jù)采集器的配置是表示其性能的關(guān)鍵參數(shù)。隨著電子元件技術(shù)的不斷發(fā)展，便攜式數(shù)據(jù)采集器的配置情況越來越高檔，使得它

50、具備了更強(qiáng)的擴(kuò)展性、替換性和易用性，節(jié)省操作人員的工作時間，提高工作效率。特別是CPU、RAM、ROM、掃描器。顯示屏等配件，在便攜式數(shù)據(jù)采集器中的配置越來越高。并由于其主頻高，內(nèi)存大，一般都配置了漢字字庫，所以可全屏中文顯示，滿足了更多行業(yè)的需要。而無論中、英文字符，其顯示都將是大屏幕、高清晰度的，并且亮度、背光鍵盤可調(diào)。</p><p>　　便攜式數(shù)據(jù)采集器的性能，是用戶購買，使用時選擇的關(guān)鍵。無論是數(shù)據(jù)的采

51、集，還是數(shù)據(jù)的通信，全部依賴于采集器自身的品質(zhì)。因此，生產(chǎn)廠商在提高便攜式數(shù)據(jù)采集器的硬件配置的同時，也應(yīng)不斷加強(qiáng)軟件的開發(fā)與應(yīng)用，以方便用戶的實際操作。</p><p>　　便攜式數(shù)據(jù)采集器的絕大多數(shù)，目前可在資料存儲或?qū)崟r操作的形式下工作，其中一些可以從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式。但這兩種方式的操作都是與主機(jī)的單向傳輸，而不能實現(xiàn) 信息與主機(jī)的雙向交流。伴隨著射頻技術(shù)的發(fā)展，一種射頻信息交流式的便攜式數(shù)據(jù)采集器

52、就可以做到這一點。這是因為與射頻信息交流相聯(lián)的系統(tǒng)的一個重要特點是信息與主機(jī)的交流是雙向的。這樣庫存(盤點)都可以在主機(jī)指示下進(jìn)行。在國外，雖然普通的便攜式數(shù)據(jù)采集器的銷售占所有銷售量的60％，但是射頻信息交流式的便攜式數(shù)據(jù)采集器，其銷售增長率卻是普通機(jī)型的三倍，這種增長反映了射頻信息交流在庫存控制方面的應(yīng)用的有效性和廣泛性。</p><p>　　在操作系統(tǒng)和程序語言方面，現(xiàn)在的趨向是朝著開放型的系統(tǒng)發(fā)展。低級的

53、為簡單的應(yīng)用而設(shè)計的系統(tǒng)也許會使用專門性的操作系統(tǒng)和程序語言。在許多情況下，這種所謂的專汀勝的系統(tǒng)實際上是將標(biāo)準(zhǔn)的程序減去一些特殊的指令，再加上一些特殊的程序而已。</p><p>　　便攜式數(shù)據(jù)采集器的運行速度將由現(xiàn)在的最簡單的資料收集和有限的操作發(fā)展到可運行視窗軟件。而存儲能力的多少要根據(jù)操作系統(tǒng)和操作形式而定。以視窗軟件為基礎(chǔ)的系統(tǒng)與射頻信息交流終端機(jī)連接使用要求很多的資料存儲能力，以方便其使用。在市場上出

54、售的軟件工具允許一些與射頻信息交流器相聯(lián)的采集器在一個真實的客戶／服務(wù)器環(huán)境下工作，使其處理能力得到充分的發(fā)揮。大多數(shù)便攜式數(shù)據(jù)采集器裝有微型鍵盤或字母鍵盤，但是鍵盤輸入方法指示在有限的情況下使用，如輸入有關(guān)的數(shù)量數(shù)據(jù)。到目前為止，最廣泛使用的資料輸入方法是條碼掃描識讀法。而一項成長最快的輸入方法是接觸式存儲識讀。接觸屏幕，筆式輸入、射頻識別、磁條卡、智能卡識讀器和語音識別器正成為常規(guī)的輸入技術(shù)。信息交流通常通過射頻或通過資料存儲器的基

55、礎(chǔ)站來實現(xiàn)。隨著個人電腦卡(PCCARD)的多樣化發(fā)展，一些便攜式數(shù)據(jù)采集器將提供MODEM系列以通過電話線來傳送信息，甚至用射頻技術(shù)連接NTERNET。便攜式數(shù)據(jù)采集器的應(yīng)用領(lǐng)域和功能不斷擴(kuò)大、提高，使其以嶄新的面貌呈現(xiàn)在廣大用戶面前。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集是從一個或多個信號獲取對象信息的過程。隨著微型計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及,數(shù)據(jù)采集監(jiān)測已成為日益重要的檢測技術(shù),廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)等需要同時監(jiān)控溫度、

56、濕度和壓力等場合。數(shù)據(jù)采集是工業(yè)控制等系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié),通常采用一些功能相對獨立的單片機(jī)系統(tǒng)來實現(xiàn),作為測控系統(tǒng)不可缺少的部分,數(shù)據(jù)采集的性能特點直接影響到整個系統(tǒng)。本文設(shè)計的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用MSP430系列單片機(jī)作為MCU板的核心控制元件。MSP430系列單片機(jī)是由TI公司開發(fā)的16位單片機(jī),其突出特點是強(qiáng)調(diào)超低功耗,非常適合于各種功率要求低的場合。該系統(tǒng)采樣電路采用MSP430單片機(jī)內(nèi)部12位的A／D,使系統(tǒng)具有硬件電路得以簡單

57、化,功耗低的特點。由于該系列較高的性能價格比,應(yīng)用日趨廣泛。在本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計中為了提高系統(tǒng)智能化、可靠性和實用性,采用單片MCU和上位機(jī)傳輸?shù)姆椒?即MCU運行在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的遠(yuǎn)端,完成數(shù)據(jù)的采集、處理、發(fā)送和顯示,上位機(jī)則完成數(shù)據(jù)的接收、校驗及顯示,同時上位機(jī)可對遠(yuǎn)端MCU進(jìn)行控制,使其采集方式可選。MCU選用TI公司的低功耗MSP430F437,該單片機(jī)比80C51功能要強(qiáng)大許多,他內(nèi)部不僅</p><p&

58、gt;<b>　　1.2 論文結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　第一章 緒論，分三個小節(jié)，第一小節(jié)主要介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的目前的發(fā)展和存在的缺陷，以及以后的發(fā)展方向，同時介紹了本設(shè)計的優(yōu)點以及需要改進(jìn)的地方，第二小節(jié)主要介紹了論文的結(jié)構(gòu)，第三小節(jié)主要介紹本設(shè)計要完成的任務(wù)。</p><p>　　第二章 基于MSP430單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整體設(shè)計方案，分兩小節(jié)，第一小

59、節(jié)整體設(shè)計框圖，第二小節(jié)，敘述了大體的工作過程。</p><p>　　第三章 硬件電路的設(shè)計，分兩個小節(jié)，第一小節(jié)主要介紹了控制電路的設(shè)計包括主控機(jī)MSP430的選擇及相關(guān)介紹以及上位機(jī)的選擇及介紹。第二小節(jié)主要介紹了外圍電路的設(shè)計里面包括了四個模塊的介紹主要有正弦信號發(fā)生模塊，頻率電壓變換模塊，信號調(diào)理模塊，串口通信模塊，以及各模塊的工作電路及芯片的選擇。</p><p>　　第四章 軟

60、件電路的設(shè)計，分兩小節(jié)，第一小節(jié)主要介紹軟件的開發(fā)環(huán)境，第二小節(jié)設(shè)計思路。</p><p>　　1.3 本設(shè)計要完成的任務(wù)</p><p>　　本系統(tǒng)主要采用MSP430單片機(jī)完成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),實現(xiàn)功能包括：7路A／D采樣、LCD顯示和串口收發(fā),其中7路A／D采樣可由上位機(jī)控制采樣方式,即循環(huán)采樣和固定通道采樣,LCD顯示采樣值和對應(yīng)的通道號,系統(tǒng)通過串口和上位機(jī)進(jìn)行通訊。</p&g

61、t;<p>　　2.基于MSP430單片機(jī)采集系統(tǒng)的方案設(shè)計</p><p><b>　　2.1整體設(shè)計框圖</b></p><p>　　2.1.1整體設(shè)計框圖</p><p><b>　　2.2大體工作過程</b></p><p>　　通過傳感器將采集到的數(shù)據(jù)傳送到調(diào)理模塊主要經(jīng)過信

62、號的放大、濾波以及A/D轉(zhuǎn)換，再將信號傳送到后面的鍵盤及顯示電路。</p><p><b>　　3.硬件電路的設(shè)計</b></p><p>　　3.1控制電路的設(shè)計</p><p>　　統(tǒng)硬件總體框圖如圖1所示。本系統(tǒng)由模擬板和MCU板2塊板組成,模擬板包括系統(tǒng)電源、正弦波信號發(fā)生模塊、頻率電壓轉(zhuǎn)化模塊、信號調(diào)理模塊和7路A／D的接口;MCU板

63、包括電源及A／D接口、MCU、LCD和串口收發(fā)模塊。</p><p><b>　　模擬板</b></p><p><b>　　串口收發(fā)</b></p><p><b>　　MCU板</b></p><p>　　3.1.1系統(tǒng)硬件電路總體框圖</p><p&g

64、t;　　3.1.1 MSP430單片機(jī)的選擇</p><p>　　1.MSP430系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和概述</p><p>　　●16位CPU通過總線連接到存儲器和外圍模塊。 </p><p>　　●直接嵌入仿真處理，具有JTAG接口。 </p><p>　　●能夠降低功耗，降低噪聲對存儲器存取的影響。 </p><p>

65、　　●16位數(shù)據(jù)寬度，數(shù)據(jù)處理更為有效。 </p><p>　　●CPU：MSP430系列單片機(jī)的CPU和通用微處理器基本相同，只是在設(shè)計上采用了面向控制的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。MSP430的內(nèi)核CPU結(jié)構(gòu)是按照精簡指令集和高透明的宗旨而設(shè)計的，使用的指令有硬件執(zhí)行的內(nèi)核指令和基于現(xiàn)有硬件結(jié)構(gòu)的仿真指令。這樣可以提高指令執(zhí)行速度和效率，增強(qiáng)了MSP430的實時處理能力。 </p><p>　　●

66、存儲器：存儲程序、數(shù)據(jù)以及外圍模塊的運行控制信息。有程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。對程序存儲器訪問總是以字形式取得代碼，而對數(shù)據(jù)可以用</p><p>　　或字節(jié)方式訪問。其中MSP430各系列單片機(jī)的程序存儲器有ROM、OTP、EPROM和FLASH型。 </p><p>　　●外圍模塊：經(jīng)過MAB、MDB、中斷服務(wù)及請求線與CPU相連。MSP430不同系列產(chǎn)品所包含外圍模塊的種類及數(shù)目可能不

67、同。它們分別是以下一些外圍模塊的組合：時鐘模塊、看門狗、定時器A、定時器B、比較器A、串口0、1、硬件乘法器、液晶驅(qū)動器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換、端口、基本定時器、DMA控制器等。 </p><p>　　●在結(jié)構(gòu)上MSP430系列單片機(jī)集成了一部計算機(jī)的各個基本組成部分。雖然其工作原理與普通微機(jī)并無差異，但MSP430系列單片機(jī)在結(jié)構(gòu)上更加突出了體積小、功能強(qiáng)、面向控制的特點，具有很高的性能價格比。 </p&g

68、t;<p>　　●MSP430系列單片機(jī)由CPU、存儲器和外圍模塊組成，這些部件通過內(nèi)部地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線相連構(gòu)成單片微機(jī)系統(tǒng)。 </p><p>　　●MSP430的內(nèi)核CPU結(jié)構(gòu)是按照精簡指令集的宗旨來設(shè)計的。具有豐富的寄存器資源、強(qiáng)大的處理控制能力和靈活的操作方式。 </p><p>　　●MSP430的存儲器結(jié)構(gòu)采用了統(tǒng)一編址方式，可以使得對外圍模塊寄存器的

69、操作象普通的RAM單元一樣方便、靈活。MSP430存儲器的信息類型豐富，并有很強(qiáng)的系統(tǒng)外圍模塊擴(kuò)展能力。</p><p>　　2. MSP430單片機(jī)的端口</p><p>　　1.類型：P1，P2，P3，P4，P5，P6，S和COM </p><p>　　2.功能：I/O中斷能力，其他片內(nèi)外設(shè)功能，驅(qū)動液晶</p><p>　　3.寄存器

70、：P1與P2各有7個寄存器，P3、P4、P5、P6有四個寄存器</p><p>　　3. MSP430單片機(jī)的特點</p><p>　　1．小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化，它能方便地組裝</p><p>　　各種智能式控制設(shè)備以及各種智能儀器儀表。</p><p>　　2． 面向控制，能針對性地解決從簡單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)，因而能獲得最佳性能

71、價格比。 </p><p>　　3．抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)溫度范圍寬，在各種惡劣環(huán)境下都能可靠地工作，這是其他機(jī)型無法比擬的。</p><p>　　4．可以很方便地實現(xiàn)多機(jī)和分布式控制。使整個系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高。 </p><p><b>　　5．超低功耗 </b></p><p>　　6．強(qiáng)大的處理能力 </

72、p><p>　　7．高性能模擬技術(shù)及豐富的片上外圍模塊 </p><p><b>　　8．系統(tǒng)工作穩(wěn)定 </b></p><p>　　9．方便高效的開發(fā)環(huán)境 </p><p>　　4. MSP430單片機(jī)的發(fā)展</p><p>　　一是朝著面向數(shù)據(jù)運算、信息處理等功能的系統(tǒng)機(jī)方向發(fā)展。系統(tǒng)機(jī)以速度快、

73、功能強(qiáng)、存儲量大、軟件豐富、輸入/輸出設(shè)備齊全為主要特點，采用高級語言編程，適用于數(shù)據(jù)運算、文字信息處理、人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信等場合。 </p><p>　　另一方面，在一些應(yīng)用領(lǐng)域中，如智能化儀器儀表、電訊設(shè)備、自動控制設(shè)備、汽車乃至家用電器等，要求的運算、控制功能相對并不很復(fù)雜，但對體積、成本、功耗等的要求卻比較苛刻。為適應(yīng)這方面的需求，產(chǎn)生了一種將中央處理器、存儲器、I/O接口電路以及連接它們的總線都集成在一

74、塊芯片上的計算機(jī)，即所謂的單片微型計算機(jī)，簡稱單片機(jī)（Single Chip Microcomputer）。單片機(jī)在設(shè)計上主要突出了控制功能，調(diào)整了接口配置，在單一芯片上制成了結(jié)構(gòu)完整的計算機(jī)，因此，單片機(jī)也稱為微控制器（MCU） </p><p>　　工業(yè)控制 ：單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點決定了它特別適用于各種控制系統(tǒng)。它既可以作單機(jī)控制器，有可作為多級控制的前沿處理機(jī)用于控制系統(tǒng)，應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。例如：用于各種機(jī)床控

75、制、電機(jī)控制、工業(yè)機(jī)器人、各種生產(chǎn)線、各種過程控制、各種檢測系統(tǒng)等。在軍事工業(yè)中：導(dǎo)彈控制、魚類制導(dǎo)控制、智能武器裝置、航天導(dǎo)航系統(tǒng)等。在汽車工業(yè)中：點火控制、變速器控制、防滑剎車、排氣控制等。 </p><p>　　智能化的儀器儀表：單片機(jī)用于包括溫度、濕度、流量、流速、電壓、頻率、功率、厚度、角度、長度、硬度、元素測定等和各類儀器儀表中，使儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，功能大大提高。</p>

76、<p>　　日常生活中的電器產(chǎn)品：單片機(jī)可用于電子秤、錄像機(jī)、錄音機(jī)、彩電、洗衣機(jī)、高級電子玩具、冰箱、照相機(jī)、家用多功能報警器等。 </p><p>　　計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信方面：單片機(jī)可用BIT BUS、CAN、以太網(wǎng)等構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，還可以用于調(diào)制解調(diào)器、各種智能通信設(shè)備（例如小型背負(fù)式通信機(jī)、列車無線通信等）、無線遙控系統(tǒng)等。 </p><p>　　計算機(jī)外部設(shè)備：單片

77、機(jī)可以用于溫氏硬盤驅(qū)動器、微型打印機(jī)、圖形終端、CRT顯示器等</p><p>　　3.1.2上位機(jī)的選擇</p><p>　　上位機(jī)時指人可以直接發(fā)出操控命令的計算機(jī)，一般是PC，屏幕上顯示各種信號變化（液壓、水位、溫度等）。下位機(jī)是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的計算機(jī)。一般是PLC/單片機(jī)之類的。上位機(jī)發(fā)出的命令首先給下位機(jī)，下位機(jī)再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時序信號直接控制相應(yīng)設(shè)備。下位機(jī)不時

78、讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般為模擬量），轉(zhuǎn)換成數(shù)字吸納后反饋給上位機(jī)。簡而言之，實際情況千差萬別，但萬變不離其宗：上下位機(jī)都需要編程，都有專門的開發(fā)系統(tǒng)。</p><p><b>　　在概念上</b></p><p>　　控制者和提供服務(wù)者是上位機(jī)</p><p>　　被控制者和被服務(wù)者是下位機(jī)</p><p>　　也可以理解

79、為主機(jī)和從機(jī)的關(guān)系</p><p>　　但上位機(jī)和下位機(jī)是可以轉(zhuǎn)換的</p><p>　　兩機(jī)如何通訊，一般取決于下位機(jī)。TCP/IP一般是支持的。但是下位機(jī)一般具有更可靠的獨有通訊協(xié)議，購買下位機(jī)時，會帶一大堆手冊光盤，告訴你如何使用特有協(xié)議通訊，里面會舉大量例子，一般對編程人員而言一看也就那么回事，使用一些新的API罷了。多語言支持功能模塊，一般同時支持?jǐn)?shù)種高級語言為上位機(jī)編程。<

80、;/p><p>　　通常上位機(jī)和下位機(jī)通訊可以采用不同的通訊協(xié)議， 可以有RS232的串口通訊，或者采用RS485串行通訊，當(dāng)用計算機(jī)和PLC通訊的時候不但可以采用傳統(tǒng)的D形式的串行通訊，還可以采用更適合工業(yè)控制的雙線的PROFIBUS-DP通訊，采用封裝好的程序開發(fā)工具就可以實現(xiàn)PLC和上位機(jī)的通訊。當(dāng)然可以自己編寫驅(qū)動類的接口協(xié)議控制上位機(jī)和下位機(jī)的通訊。</p><p>　　3.2外圍電

81、路的設(shè)計</p><p>　　3.2.1正弦信號發(fā)生模塊的設(shè)計</p><p><b>　　1.工作過程</b></p><p>　　正弦信號發(fā)生模塊主要采用集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038,ICL8038函數(shù)發(fā)生器是采用肖特基勢壘二極管等先進(jìn)工藝制成的單片集成電路芯片,具有電源電壓范圍寬、穩(wěn)定度好、精度高等優(yōu)點,外部只需接入很少的元件即可工作,可

82、同時產(chǎn)生方波、三角波和正弦波。ICL8038及外圍電路如圖2所示,由8腳輸入外部控制電壓,調(diào)節(jié)電位器P1即可使2腳輸出的正弦波信號頻率發(fā)生變化,實現(xiàn)外部壓控振蕩。10,11腳之間接0．01 μF的振蕩電容,4,5腳接電阻和電位器,調(diào)節(jié)正弦波失真度。</p><p><b>　　2．電路圖</b></p><p>　　圖3.2.1.1系統(tǒng)方案中的IC李8038及外圍電路

83、</p><p>　　3.ICL8038芯片的選擇</p><p>　　函數(shù)發(fā)生器是一種可以同時產(chǎn)生方波、三角波和正弦波的專用集成電路。當(dāng)調(diào)節(jié)外部電路參數(shù)時，還可以獲得占空比可調(diào)的矩形波河鋸齒波，其頻率范圍從1HZ到幾百KHZ，頻率的大小與外接相應(yīng)電阻和電容有關(guān)，目前廣泛用于儀器儀表之中。單片集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038的原理框圖及管腳排列圖分別見圖2-1-2</p><

84、;p>　　ICL8038是一款性能優(yōu)良的集成函數(shù)發(fā)生器，即可用單電源供電，也可雙電源供電。單電源供電時，將引腳11接地，6腳接+VCC，其值為10～30V；可雙電源供電時，引腳11接-VEE，引腳6接+VCC，它們的值為±5～±15V，頻率的可調(diào)范圍為0.001～300KHZ，輸出矩形波的占空比可調(diào)范圍為2%～98%，上升時間為180ns，下降時間為40ns，輸出三角波的非線性小于0.05%，輸出正弦波的是真小

85、于1%。</p><p>　　在圖2-1-1中，緩沖電路Ⅰ是電壓跟隨器，緩沖電路Ⅱ是反相器，用于隔離波形發(fā)生電路和負(fù)載，以提高負(fù)載能力；電壓比較器Ⅰ和電壓比較器Ⅱ的閥值電壓分別為2/3Vcc和1/3Vcc，它們的輸入電壓為電容C兩端的電壓Ucc，它們的輸出電壓分別控制RS觸發(fā)器的位置端和復(fù)位端；為得到在比較寬的頻率范圍內(nèi)由三角波到正弦波的轉(zhuǎn)換，內(nèi)設(shè)一個由電阻與晶體管組成的折線近似轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)（正弦波轉(zhuǎn)換器），以得到低

86、失真的正弦信號輸出；RS觸發(fā)器的狀態(tài)輸出端用來控制電子模擬開關(guān)S，以實現(xiàn)對電容的充放電功能；電流源電流Is1與Is2的大小可通過外接電阻調(diào)節(jié)，但I(xiàn)s2必須大于Is1，若Is1=Is2,則觸發(fā)器的輸出為方波，經(jīng)緩沖電路2輸出到管腳9；在Is2=2Is1的條件下，Uc上升與下降的時間相等，其電壓輸出為三角波，經(jīng)緩沖電路Ⅰ輸出到管腳2，開通過三角波變正弦波的變換電路從管腳3輸出正弦波，當(dāng)Is1＜Is2＜Is3時，Uc上升與下降的時間不相等，管

87、腳2輸出鋸齒波，管腳9輸出鋸齒波。</p><p>　　當(dāng)通電后，觸發(fā)器的輸出端口Q為低電平時，開關(guān)S斷開，電流源Is1給電容充電，因充電電流是恒流，故它兩端的電壓Uc隨時間線性上升，當(dāng)Uc達(dá)到電源電壓的2/3倍時，電壓比較器Ⅰ的輸出電壓的輸出電壓發(fā)生跳變，使觸發(fā)器的輸出端Q由低電平跳為高電平，開關(guān)S接通。由于電流源的電流Is2大于Is1，因放電電流時恒流，所以Uc隨時間線性下降。當(dāng)它下降到電源電壓的1/3倍時，

88、電壓比較器Ⅱ的輸出電壓發(fā)生跳變，使觸發(fā)器的輸出端Q由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，開關(guān)S斷開，電流源Is1再給電容充電，Uc又隨時間線性上升。如此周而復(fù)始，電路發(fā)生了自己振蕩。</p><p>　　通過以上分析可知，改變電容充放電電流，可以輸出占空比可調(diào)的矩形波和鋸齒波。但是，當(dāng)輸出不是方波時，輸出也得不到正弦波了。</p><p>　　3.2.1.2 ICL8038原理框圖</p>

89、<p>　　在圖3.2.1.2中，引腳8為頻率調(diào)節(jié)電壓輸入端，電壓振蕩頻率與該電壓成正比；引腳7輸出頻率調(diào)節(jié)偏置電壓，數(shù)值時引腳7偏置電壓與電源+Vcc之差，它可作為引腳8的輸入電壓；引腳4和引腳5外接電阻和電位器，進(jìn)行恒流源調(diào)節(jié)，用以改變輸出信號的占空比和頻率；引腳10外接充放電容，改變其容量則改變了充放電時間常數(shù)，也即改變了觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時間：引腳13和14為空腳（NC）。</p><p>　　3.2

90、.2頻率電壓變換模塊設(shè)計</p><p><b>　　1．工作過程</b></p><p>　　頻率電壓變換模塊的設(shè)計采用集成芯片LM331,LM331采用新的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路,在整個工作溫度范圍內(nèi)和低到5．O V電源電壓下都有極高的精度。LM331的動態(tài)范圍寬,可達(dá)100 dB;線性度好,最大非線性失真小于O．01％,工作頻率低到0．1 Hz時尚有較好的線性度;

91、轉(zhuǎn)換精度高,數(shù)字分辨率可達(dá)12位;外接電路簡單,只需接入幾個外部元件就可方便構(gòu)成V／F或F／V等變換電路,并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。本系統(tǒng)中的所設(shè)計的頻率電壓變換電路如圖3所示。</p><p><b>　　2．電路圖 </b></p><p>　　圖3.2.2.1系統(tǒng)方案中的LM331及外圍電路</p><p>　　3. LM331芯片簡介

92、</p><p><b>　　一，芯片簡介</b></p><p>　　LM331是美國NS公司生產(chǎn)的性能價格比較高的集成芯片。它是當(dāng)前最簡單的一種高精度</p><p>　　V/F轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器、線性頻率調(diào)制解調(diào)、長時間積分器以及其他相關(guān)的器件。LM331為</p><p>　　雙列直插式8引腳芯片，其引腳框圖如

93、3.2.2.1所示。</p><p>　　圖3.2.2.2 1LM331各腳的功能</p><p>　　LM331各腳的功能說明如下：腳1為脈沖電流輸出端，內(nèi)部相當(dāng)于脈沖恒流源，</p><p>　　脈沖寬度與內(nèi)部單穩(wěn)態(tài)電路相同；腳2為輸出脈沖電流幅度調(diào)節(jié)，RS越小，輸出電流越大；腳3為脈沖輸出端，</p><p>　　OC門結(jié)構(gòu)，輸出脈沖寬

94、度及相位同單穩(wěn)態(tài)，不用時可懸空或接地；腳4為地；腳5為單穩(wěn)態(tài)外接定時時間常數(shù)RC；腳6為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)脈沖輸入端，低于腳7電壓觸發(fā)有效，要求輸入負(fù)脈沖寬度小于單穩(wěn)態(tài)輸出脈沖寬度Tw；腳7為比較器基準(zhǔn)電壓，用于設(shè)置輸入脈沖的有效觸發(fā)電平高低；腳8為電源Vcc，正常工作電壓范圍為4～40V。線性度好，最大非線性失真小于0.01%，工作頻率低到0.1Hz時尚有較好的線性；變換精度高數(shù)字分辨綠可達(dá)12位；外接電路簡單，只需接入幾個外部元件就可方便構(gòu)

95、成V/F或F/V等變換的電路，并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。</p><p><b>　　二．A/D轉(zhuǎn)換原理</b></p><p><b>　　1．電壓-頻率轉(zhuǎn)換</b></p><p>　　圖3.2.2.3電壓-頻率轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　圖2是我們常用的一種壓頻轉(zhuǎn)換電路，按照圖2設(shè)計電路，LM3

96、31采用單電源供電，電源電壓VCC，模擬信號Vix的輸入范圍-VCC～0V，頻率范圍為1～500KHZ，非線性低于0.01%。模擬信號Vix經(jīng)積分器LF356積分處理后，在INPUT端變成與輸入電壓Vix成正比的穩(wěn)定電流輸入，通過LM331芯片進(jìn)行V/F轉(zhuǎn)換后，變成與電壓成正比的頻率信號，F(xiàn)OUT端輸出的頻率信號送到計算機(jī)的計數(shù)/定時端口，計算機(jī)對頻率信號進(jìn)行采集、處理、存儲。從而實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。由于LM331的轉(zhuǎn)換線性度

97、直接影響轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性，而通常引起V/F轉(zhuǎn)換產(chǎn)生非線性誤差的原因是引腳1的輸出阻抗，它使輸出電流隨輸入電壓的變化而變化，因而影響轉(zhuǎn)換精度，為克服此缺點，高精度V/F轉(zhuǎn)換器在1腳和7腳間加入了一個積分器，這個積分器是由常規(guī)運放LF356和積分電容C4構(gòu)成的反積分器。加上積分電路后，由于電流源（1引腳）總是保持低電位，帶你呀不隨Vix或FOUT變化，因此有很高的線性度。</p><p>　　2.頻率-數(shù)字信號變換&

98、lt;/p><p>　　圖3.2.2.4 LM331實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換框架圖 </p><p>　　圖3.2.2.4中，模擬信號經(jīng)壓/頻轉(zhuǎn)換器LM331，把電壓信號轉(zhuǎn)換為脈沖信號，脈沖信號送到計算機(jī)的計數(shù)/定時端口，有計算機(jī)對頻率信號進(jìn)行接收、處理、存儲。由于壓/頻轉(zhuǎn)換關(guān)系成線性，所以我們可以根據(jù)采集到頻率數(shù)據(jù)知道模擬信號的大小，從而實現(xiàn)了模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。頻率計數(shù)器、定時器可以使用計算

99、機(jī)的計數(shù)/定時端口，通過軟件編程實現(xiàn)?；鶞?zhǔn)頻率，數(shù)據(jù)處理也是通過軟件編程實現(xiàn)，數(shù)據(jù)可以儲存到內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器或外部數(shù)據(jù)存儲器中。</p><p>　　3.2.3 信號調(diào)理模塊的設(shè)計</p><p><b>　　1．工作過程</b></p><p>　　信號調(diào)理模塊包括信號放大整形電路和信號放大調(diào)理電路。圖4為采用A／D824設(shè)計的信號放大整形及調(diào)

100、理電路。圖4(a)中由ICL8038產(chǎn)生的正弦波信號先經(jīng)過1 μF電容高通濾波,再經(jīng)A／D824反向放大2倍,然后經(jīng)比較器,輸出對應(yīng)頻率的方波信號,作為LM331的輸入。200 Hz～2 kHz的方波信號經(jīng)過LM331頻率電壓變換芯片后,產(chǎn)生的信號Vo為O．22～2．22 V,為符合200 Hz～2 kHz對應(yīng)于1～5 V,故需對Vo進(jìn)行調(diào)理,方案中的運算電路如圖4(b)所示。</p><p><b>

101、　　2．電路圖</b></p><p>　　圖3.2.3.1信號放大整形與調(diào)理電路</p><p>　　3.2.3.2A.D轉(zhuǎn)換電路圖</p><p>　　3.電源芯片LM317選擇</p><p>　　LM317 是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。LM117/LM317 的輸出電壓范圍是1.2V至37V，負(fù)載電流最

102、大為1.5A。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。LM117/LM317 內(nèi)置有過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。通常LM317 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM117/LM317 輸入端的連線超過 6 英寸（約 15 厘米）。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。LM117/LM317能夠有許多特殊的用法。比

103、如把調(diào)整端懸浮到一個較高的電壓上，可以用來調(diào)節(jié)高達(dá)數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過LM117/LM317的極限就行。當(dāng)然還要避免輸出端短路。還可以把調(diào)整端接到一個可編程電壓上，實現(xiàn)可編程的電源輸出。</p><p><b>　　1.特性簡介</b></p><p>　　可調(diào)整輸出電壓低到1.25V。保證1.5A 輸出電流。典型線性調(diào)整率0.01%。典型負(fù)載調(diào)整率0

104、.1%。80dB 紋波抑制比。輸出短路保護(hù)。過流、過熱保護(hù)。調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。</p><p><b>　　2.電壓范圍</b></p><p>　　LM117/LM317 1.25V 至 37V 連續(xù)可調(diào)。</p><p>　　LM317是應(yīng)用最為廣泛的電源集成電路之一，它不僅具有固定式三端穩(wěn)壓電路的最簡單形式，又具備

105、輸出電壓可調(diào)的特點。此外，還具有調(diào)壓范圍寬、穩(wěn)壓性能好、噪聲低、紋波抑制比高等優(yōu)點。</p><p><b>　　其主要性能參數(shù):</b></p><p>　　輸出電壓：1.25-37V DC；</p><p>　　輸出電流：5mA-1.5A；</p><p>　　片內(nèi)部具有過熱、過流、短路保護(hù)電路；</p>

106、<p>　　最大輸入-輸出電壓差：40V DC，</p><p>　　最小輸入-輸出電壓差：3V DC；</p><p>　　使用環(huán)境溫度：-10-+85℃ 。</p><p>　　幾種LM317管腳排列及封裝外形</p><p>　　圖3.2.4.2給出了幾種常用（不同封裝形式）的LM317的外形及引腳排列圖。</p&g

107、t;<p>　　由于輸出端（2腳）與調(diào)節(jié)輸入端（3腳）之間的電壓保持在1.25V，調(diào)整接在輸出端與地之間的分壓電阻R1和R2來改變ADJ端的電位，可以達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的.圖2所示為輸出可調(diào)電路圖，原理如下：</p><p>　　R1兩端的1.25V恒定電壓產(chǎn)生的恒定電流流過R1和R2，在R2上產(chǎn)生的電壓加到ADJ端。此時，輸出電壓Vo取決于R1和R2的比值，當(dāng)R2阻值增大時，輸出電壓升高，即：&