1、 引言引言 监控系统起始于20世纪50年代，1956年美国首先研究了用在军事上的监控系统， 目标是测试中不依靠相关的测试文件。可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测 试任务，因而得到了初步的认可。大约在60年代后期，国外就有成套的监控采集设备产 品进入市场，此阶段的监控设备和系统多属于专用的系统。 20世纪70年代中后期，随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机溶为一体 的数据采集监控系统。由于这种监控系统的性能优良，超过了传统的自动检测仪表和专 用监控系统， 因此获得了惊人的发展。 20世纪80年代后期， 监控系统发生了极大的变化， 工业计算机。单片机和大规模集成电路的组合，用软件管
2、理，使系统的成本降低，体积 减小，功能成倍增加，数据处理能力大大加强。 20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，监控技术已经在军事、航空电子设 备及宇航技术、工业等领域被广泛应用。监控技术已经成为一种专门的技术,在工业领 域得到了广泛的应用。 由于串行总线技术的方向发展,可靠性不断提高。监控系统的物理层通信由于采用 RS485、双绞线、电力载波、无线和光纤，所以其技术得到了不断发展和完善。其在工 业现场数据采集和控制等众多领域得到了广泛的应用。由于目前局域网技术的发展，一 个工厂管理层局域网，车间层的局域网和底层的设备网已经可以有效地连接在一起，可 以有效地把多台数据采集设备联在一起，以
3、实现生产环节的在线实时数据采集与监控。 随着互联网技术和IT技术的发展,推出了工业控制领域的开放的TCP/IP以太网 Modbus TCP/IP， 该技术采用IT行业广泛应用的技术TCP/IP， 底层协议采用开放的Modbus， 将工业数据采集与控制网络和IT网络融合为一体，使用户彻底摆脱了各种行业的工业数 据采集与控制网络的束缚和限制，进入了工业控制领域的新境界。基于TCP/IP协议，可 以把数据采集与工控方案变得 “透明”使生产过程的数据采集与工厂的各种控制设备 和计算机设备间实现透明传输数据。同时使用户真正可以享受最新IT技术带来的各种好 处，使企业的生产系统、ERP系统、MES系统透明
4、实现了无缝的连接，也为制造业用户未 来的电子商务应用提供了生产控制系统的基础。 随着国外微电子技术、计数机技术、测控技术和数字通信技术的发展，目前国外数 据监控技术已经较初期有了很大的发展。从近来国外公司展示的新产品可以看出，主要 的发展可以概括为功能多样，体积减小和使用方便等三个方面。 上世纪80年代末到90年代初，我国一些仪器厂已研制出了多种监控采集器，其中单 通道的有SP201、SC247型,双通道的有EG3300、YE938型，超小型的有911、902和901型。 具有采集静态信号的有SMC-9012型，所配套的软件包基本上包括了设备维修管理和基本 频谱分析两大部分，能够适应机器设备的
5、一般状况监测和故障诊断，基本已经达到了国 外数据采集器的初期水平。 1 系统设计 1.1 任务要求 本课题主要实现多种电量的采集，采集的数据经过 RS232 接口传输给后台监控系 统；并可接收后台的命令等，执行相应的操作。 以单片机为核心实现前端数据采集，状态输入包括模拟量输入，后台监控系统基于 PC 机实现。 要求：前端数据采集和控制执行单元。 监测的数据：模拟量输入，电压范围： 0v5V， 分辨率：大于等于 8 位； 开发上位机软件，实时监控。 1.2 系统的总体设计 本系统以单片机 AT89S52 为核心，外接 A/D 转换器 AD7862 和 MAX232 电平转换电 路,完成对一路模
6、拟信号的 A/D 转换、模拟量采集和与上位机(PC)的数据通讯，由上位 机对数据进行显示或处理。单片机 AT89S52 内含 8kB 程序存储器 Flash R0M,不必外部 扩展 ；支持在线编程(ISP)，既可免除芯片的插拔，又可在现场对程序修改或升级；带 有全双工串行通讯口， 经 MAX232电平转换后可实现与上位机之间较远距离的数据通讯。 电路的总体设计框图如图 1.1 所示。 图 1.1 简易监控系统的总体设计图 其中，后台监控系统发出指令，选择工作模式，由单片机控制，进行数据采集，采 集相应的模拟量，数据再分别经过 A/D 转换模块进行处理，处理之后上传至主控制器单 片机，与此同时，将数据上传至后台监控系统级即上位机上显示。 系统中，后台监控系统只要完成人机交互的工作，单片机负责对其发出的指令进行 翻译、执行，这就减小了主控制单片机的工作量，也利于系统的扩展（必要的时候，可 主控制器 单片机 A T89S52 TXD RXD A/D 转换模块 通信模块 MAX232 PC 采 样 RS232 接口 前台采集系统 后台监控系统 以增加芯片） ，
