摘 要：本文进一步对数据采集系统的基本构成进行总结分析，同时对其种类特点进行进一步分析，并设计开发了基于单片机51系列的数据采集系统。该系统能够通过温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器对温度、湿度、烟雾等的信息进行采集。此外，该系统能通过VB可视化软件开发平台的人机界面实时显示数据采集结果的及实现与上位机通信功能的通信接口。VB促进了良好界面设计能力的合理提供，除此之外，其在串口通信上功能性极强，它所提供的MSComm通信控件有强大的串行通信功能，这使得设计开发过程变得更容易。
关键词：数据采集系统；模/数转换；串行通信接口；51单片机
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.115
1 研究背景
就现在而言，数据采集技术无论是时效性还是实用性都较为强大。根据相关调查可知，现在市场上对数据采集器的需求量逐渐增多，由数据采集器为主体构成原件的小系统得到了较为广泛的运用。所以，不断促使高性能数据采集器的开发，有助于市场前景的开拓创新。本设计用于采集农用大棚中的温度、湿度、烟雾，具有结构简单、操作方便、性价比高的优点。
2 研究的目标和方法
本系统由单片机监控电路、传感器的接口电路、键盘、液晶显示和串口通讯等组成。
本系统具体工作情况如下：传感器在非电量信号和电压（0-5V）或电流（4-20mA）之间扮演着中间人的角色，使其标准信号的形成，利用信号调理电路，有助于模拟信号和单片机内部的A/D 转换器之间融为一体，对CPU来说，通过对设定采样周期的运用，有助于在8路通道信号中促进循环采集的实施，而且有助于A/D 转换器的读取，促使其数字信号的合理转换，通过进一步计算分析，有利于实测值能够在液晶指定位置上全面显示，然后利用串行通讯，促进ROM中的数据能最终和PC 机融为一体，通过对VB的运用，有助于良好界面和串口通信功能的进一步提供。
3 研究的详细过程及阶段结果
3.1 硬件设计
（1）A/D转换器。一般来说，促进模拟量向数字量器件的合理转变，就叫做模/数转换器，其也叫做A/D转换器。对逐次逼近型A/D转换来说，其不仅有利于转换速度的进一步提升，而且精度十分显著，所以在现在的工业过程控制系统中，运用最为广泛。
（2）系统电源电路设计。对本系统电源而言，外部直流变压器在其能量的提供中扮演着十分重要的角色，一般来说，变压器输出+5V，其电压主要是由直接提供给液晶显示器的逆变器组成的工作电压，除此之外，背光电路逆变器也在其工作电压组成中位置突出。
（3）复位电路设计。本系统采用外部 /RST 引脚促进了外部电路强制MCU 进入复位状态。通过促进/RST 引脚上低电平有效信号的合理添加，会加大MCU 进入复位状态的程度。
（4）串口通信电路设计。RS-232C 标准是美国电子工业协会（EIA）与BELL 等公司一起开发的1969年公布的通信协议。
3.2 软件设计的主要步骤
（1）促进对问题的分析，知晓各种所需解答问题的具体要求。
（2）确定算法。从问题要求和指令系统特点出发，选择合理计算公式和计算方法的运用，这就叫做算法。算法在程序设计过程中扮演着重要角色，其对程序质量的检测和程序正确性的强弱起着决定性作用。
（3）制定程序框图。从自身选择算法出发，促进对合理运算步骤顺序的实施，促使运算过程能够通过程序流程图直观的表现出来。
（4）促进对数据格式的确定，不断促进工作单元的分配，使得程序框图能够用详细的操作流程图表示出来。
（5）从程序的流程图以及指令系统出发，促进汇编语言程序的进一步编写。
（6）程序测试。于单片机而言，由于缺少自开发功能，所以必须利用仿真器，通过仿真器运行程序的变化，促使其程序测试的进一步提升，使得程序错误显著排除。
（7）程序优化。所谓程序优化，即不断促进程序长度的减短，促使运算速度的提升以及数据存储单元的显著节省。可以将循环程序和子程序作为程序设计的主要形式，有助于程序步骤的减少，不断促进算法的改进和使用指令的合理使用，有助于工作单元和执行时间的降低。
3.3 利用VB实现PC与单片机通信
对MSC-51系列单片机来说，因为其经济性强，方便快捷，在采集和预处理上得到广泛应用，所以无论是家电还是机电一体化，无论是智能终端还是一般工业控制，都在单片机的使用上运用甚广。通过对VB控件的使用，有助于其和单片机通信能力的提高，促进对统一对话协议的运用，有助于促使PC机在多路单片机的实时监控中扮演着重要的角色，单片机在采集和预处理上面的过程，都必须由PC机进行收集，促进其协调性的提高。这不仅使得单片机硬件支持不够情况缺陷减少，而且其在软件系统上操作简单，所以其缺陷大大降低；除此之外，因为单片机在现场数据的预处理上运用甚广，所以使得PC机能够接收到合理的信号，有助于其在多路现场信号的协调上作用突出。而且能够从存储数据信息入手，促进实施监控的形成，通过动作命令的发出，有助于现场实时性需要的合理满足。
4 结论
本设计的目的是用于农用大棚中的监测器，对本设计作品而言，其结构简便，操作容易，具有经济性和实用性，性价比强，在储存功能上的运用甚广。既能够降低成本又能够发挥良好的检测、报警作用。
本设计给出了一种基于89S52单片机在农用大棚中做监测器的设计思路。通过研究，选择了DHT21温湿度传感器和QS-01空气质量传感器作为本设计的探测器，可以通过检测烟雾来避免火灾，还可以通过DHT21温湿度传感器来检测温湿度，有效的降低了制作成本。
参考文献：
[1]吕品.液晶显示驱动电路的研制[D].贵州：贵州大学硕士学位论文，2005：21-30.
[2]赵继文.传感器与应用电路设计[M].北京：科学出版社，2002.
[3]鲍可进.C8051F 单片机原理及应用[M].北京：中国电力出版社，
2006：71-74.
[4]黄亚平.基于VB 6.0下的串行通信实现[M].山东科技大学出版社，
2006.
[5]张义和.Protel DXP 电路设计大全[M].北京：中國铁道出版社，
2005.
作者简介：王宇（1984-），男，山西临汾人，本科，初级，研究方向：数控制造。
