基于VisualC++（简称VC++）的数据采集系统能够在计算机控制系统中提高系统的实时性与通用性，操作界面更具备可操作性与扩展性，非常适合于生活和工业现场使用。

设计方案

采集芯片采用AD7862，它是AD公司推出的一个高速，低功耗，双12位的A/D转换集成块，有四个模拟输入通道，分为两组，由A0选择。每一组通道有两个输入(VA1 & VA2 or VB1 & VB2)，它们能同时被采样和转化，保存相对的信号，对模拟电压输入还具有过压保护功能，适合于生活和工业现场使用。

微处理器采用常用的AT89S52单片机。 AT89S52单片机使用方便，内部有256 Bytes片内RAM、8K Flash ROM，支持ISP下载，易于在线编程调试，故采用这种单片机来做处理器。本实验采用串口(RS232)将数据发送给PC机，波特率为9600、无校验；用VC＋＋ 6.0编写相应的界面进行控制与显示。

实验电路的结构框图设计如图1：

图1  数据采集系统结构框图

系统的分析与设计

单片机控制AD进行数据采集，将采集到的4路数据（共8字节）分别存入事先定义的数据缓冲区（共占8个字节），然后通过RS232串口发送到上位机，由PC进行相关数据处理，最后在界面上显示采集结果。该设计只采用一路,可以显示电压幅值与相关波形。

硬件设计

单片机与PC机通过串口进行通信，软件程序的设计和硬件电路的连接相对简单。对于硬件来说，只需要把单片机的串口发送管脚TXD和接收管脚RXD经过232芯片的电平转换通过DB9与PC机的I/O口直接相连就可以了。单片机串口为TTL电平，PC机串口为232电平，故需要电平转换电路。实验采用MAX232进行电平转换，转换的电路如图2所示；AD7862硬件设计电路如图3所示。

图2   RS232电平与TTL电平转换电路

图3   AD7862硬件设计电路
      

软件设计

上位机的设计

上位机的工作有两个方面，一是控制AD7862采集4个模拟通道，得到8字节数据（一个通道占2个字节），并保存到内部RAM单元；二是负责与上位机（PC）通信，将保存的数据发送到PC，让上位机做处理。

计算机每取一次数据取回的是8个字节的数据。对应每一通道有2个字节的数据，程序的设计先送低八位的数据然后再送高八位数据给分配所选用的通道。这样，所选用通道得到2个字节的数据，则处理公式如下：

Value=DataH*256+DataL;

AD7862的转换结果输出码是以二进制的补码表示的，当其输入电压为负时，数据处理的方法不必还原成原码。

if(Value>=0x800)

{Value=Value-4096;}

这种方法大大简化了程序的编写工作，处理得到的结果和将其直接还原成原码的算法得到的结果完全一样。

下位机设计

下位机软件设计的核心部分包括两个方面，即控制数据采集与RS232通信，控制数据采集主要依据AD7862工作时序来完成，图5是AD7862的数据采集工作时序图。

图5   数据采集工作时序图

RS232通信分为发送和接收两个功能，其中发送流程如图6所示：

图6   RS232通信发送功能流程图

该设计软件操作界面简单，具备可操作性、可读性、扩展性，另外AD7862最大的转换误差为：20V/4096＝4.883 mV，精确度较高，非常适合生活和工业现场使用。但由于采用AD7862进行数据采集，在使用的过程中需要注意加入的测试信号幅度不宜过大，正常范围为-10V到+10V，最大范围为-17V到+17V，否则超过最大范围会烧坏AD7862芯片。在不同的应用场合，可对采集芯片进行改进从而得到更好的采集效果。

图7

图8

图7和图8分别是对不同类型和不同频率信号进行数据采集和处理结果在示波器上的显示。

卓朝松 陈乐珠

作者单位：卓朝松 广东省汕尾市质量计量监督检测所 /陈乐珠  广东省汕尾职业技术学院机电工程系 

《中国自动识别技术》2017年第3期总第66期