引言：
在工業(yè)生產(chǎn)和各種科學(xué)技術(shù)研究過程中，常常要對各種數(shù)據(jù)進行采集和處理，通常用的采集方式是在PC機或者工控機內(nèi)安裝數(shù)據(jù)采集卡，例如 A／D卡及RS-422卡、RS-485卡。采集卡易受機箱內(nèi)環(huán)境的影響，以及計算機插槽數(shù)量和地址、中斷資源的限制，不能掛接很多設(shè)備。尤其是在進行油井壓裂作業(yè)時，因為壓裂工作現(xiàn)場比較危險，而又同時需要對壓裂時的各種數(shù)據(jù)進行采集和處理，以便進行遠程實時監(jiān)控，因此利用工控機進行遠程數(shù)據(jù)采集處理，就難以滿足遠程數(shù)據(jù)傳輸和便攜的要求。本文探討一種基于單片機和手提電腦的遠程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，既可以進行遠程數(shù)據(jù)采集，而且靈活輕便利于攜帶，同時也減低了設(shè)備成本。
1 主要芯片介紹
AT89C52是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k Bytes的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造。AT89C52有128 bytes的On-Chip隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，1個6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，3個16位可編程定時計數(shù)器，1個全雙工串行通信口，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外，AT89C52還設(shè)計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置的省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數(shù)器、串行口、外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。
AD574是美國模擬數(shù)字公司(Analog)推出的單片高速12位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置雙極性電路構(gòu)成的混合集成轉(zhuǎn)換芯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特點，并且具有自動校零和自動極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的阻容件即可構(gòu)成一個完整的A/D轉(zhuǎn)換器,其模擬電壓輸人范圍有四種:0- 10V和0-20V,0±5V和0-±10V，數(shù)據(jù)輸出格式為12位和8位可選，本文采用12位數(shù)據(jù)格式，這樣可以提高數(shù)據(jù)的精度。
MAX485接口芯片是MAXIM公司的一種RS-485芯片，它完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-485電平的功能。采用單一電源+5V工作，額定電流為300μA，采用半雙工通訊方式，數(shù)據(jù)傳輸率高達2.5Mbps。在一條RS-485總線上可以掛接最多32個MAX485收發(fā)器。這樣可以通過編程利用一臺手提電腦通過RS-485總線同時對多套該系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
整個采集系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集發(fā)送端和數(shù)據(jù)接收端。數(shù)據(jù)采集發(fā)送端主要由AT89C52單片機、AD574A A/D采樣芯片、MAX354故障保護模擬開關(guān)和MAX485芯片構(gòu)成，完成多路信號的采集和串行數(shù)據(jù)的發(fā)送功能。數(shù)據(jù)接收端由一個RS-485電平轉(zhuǎn) RS-232C電平的電路,以及一臺便攜式手提電腦構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集端和發(fā)送端通過一條屏蔽的雙絞線電纜連接。
2.1 數(shù)據(jù)采樣電路
采樣電路由AD574和MAX354組成，在一個采樣周期內(nèi)，連續(xù)對8路輸入數(shù)據(jù)按順序進行一輪采樣，采樣電路與單片機的連接如圖1所示。
圖-1 數(shù)據(jù)采樣電路
采用8通道故障保護模擬開關(guān)MAX354對采樣通道進行選擇，這可以通過89C52地址線A0，A1，A2來控制，信號通過模擬開關(guān)后被送到AD574的輸入端。
AD574內(nèi)部具有三態(tài)數(shù)據(jù)鎖存器，可以和89C52單片機的P0數(shù)據(jù)口直接相連,它內(nèi)部具有參考電壓和時鐘電路，因此無需任何元器件即可獨立完成 A／D轉(zhuǎn)換。A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，AD574向89C52的中斷INT0發(fā)出中斷申請，然后系統(tǒng)對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行處理。AD574的12／8端子固定接地，A0端口與89C52的地址線A7相連，這樣在地址線A7的控制下分兩次通過8位數(shù)據(jù)總線來讀取l2位的轉(zhuǎn)換結(jié)果。
