摘 要

在国家的建设、工业的生产、科技的研究发明等各个专业领域当中，设备的智能自动化应用变得越来越多，其设备本身的功能也越来越多样化，自动化的程度变得越来越高，信息方面监控系统的应用也变得越来越广泛，信号数据的采集是信息监测系统的最基本的前提。为了提高实时性和准确性，本文采用AT89C51单片机为核心，设计一种便携式、多功能、高精度的多通道数据采集系统，通过软件系统主要实现了对转速、油箱油量及GPS定位测定。

数据采集是自动采集传感器和其他设备信息的过程。在本文中，数据采集系统（Date Acquisition System ，DAS）基于0808模数转换芯片与单片机AT89C51。它可以将电压信号转换成数字信号，通过单片机的简单处理，在液晶屏上显示所需的数据。

在计算机广泛应用的今天，数据采集的在多个领域有着十分重要的应用。数据采集系统能通过计算机与外部物理世界连接。而船舶能耗数据采集终端也应该如此，通过数据使船舶可以受到外界的实时监控。

关键词：数据采集；船舶能耗；实时监控

Abstract

More and more modern intelligent equipment are applied in all kinds of fields of the industrial production, national defense construction, science and technology research and so on. The function of the equipment has become more perfect, also the degree of automation is higher than before. As the result, the information monitoring system has become increasingly widespread in all kinds of fields. Data acquisition is the basic conditions to accomplish a network monitoring system. In order to develop the accuracy and instantaneity of the information monitoring system, this dissertation designs a portable, general-purpose, high-precision kind of multi-channel data acquisition system based on AT89C51,which can monitor the speed、oil level and the GPS.

Data acquisition is the process of automatically information collecting from sensors and other devices. The Date Acquisition System（DAS）in this dissertation is the device based on AD0808 and AT89C51,by which the collected voltage signal can be converted into digital signals, and the liquid crystal display screen can display the required data through the simple processing of the microprocessor.

With the wide use of computer technology today, data acquisition has a very important application in many fields. As with DAS can connect with the external world through the computer, my design(Data acquisition system of ship energy consumption ) can let the ships under external real time monitoring through the data exchange.

Key words: Data acquisition；Ship energy consumption；Real time monitoring

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2 相关技术发展现状分析 1

1.3 研究内容与章节安排 2

第2章 船舶能耗数据采集终端设计 4

2.1 总体方案设计 4

2.2 主控芯片 4

2.3 AD转换器 6

2.4 压力传感器测油箱油量 7

2.5 转速检测 8

2.6 GPS定位系统 9

2.7 本章小结 11

第3章 仿真调试实验与分析 12

3.1 仿真实验环境搭建 12

3.2 油箱电压检测与液晶屏显示 13

3.3 计数器模拟转速脉冲信号 14

3.4 GPS定位功能模拟测试 15

3.4 本章小结 16

第4章 结论 17

参考文献 18

附录：程序代码 19

致谢 25

第1章 绪论

1.1课题背景

关于数据采集可以这样理解，即从待测的设备或者传感器的被测单元中对数据信息或者模拟信息进行自动采集的相关过程。数据采集系统实际上是以计算机或着微处理器为基础，与测量软件和硬件产品相结合，进而实现灵活的、自定的信息测量系统。该数据采集系统是一种设备，主要以单片机AT89C51、ADC0808模数转换芯片为基础，能够转换ADC采集到的电压信号，使其成为数字信号，单片机对这些信号简单地进行处理，向数码管传递，进而使得电压具备了基本的显示功能。随着时代的发展，计算机获得了广泛的应用，在许多的专业领域，数据采集系统都发挥着重要的作用。它连接着计算机与外部物理世界。在上位机(PC)同移动数据采集器之间建立通信协议,通过这样的方式使得两者之间完成阻塞式通信交互。信息采集系统在恶劣的数据采集条件下对信息的实时性能具有很高的要求。就科学技术研究研发与工业生产制造等许多的领先行业来说，在数据采集方面，主要依据计算机或工控机来实现。包括温度、压力、液位、频率等。而卫星的数据采集系统则是通过高新技术如航天遥测、远程遥控、远程无人遥监等，实时监测对航天器，依据实际要求的相关条件自动采集数据。

1.2 相关技术发展现状分析

现代化工业生产的飞速发展和科学力量的空前进步，在众多领域，如国防建设、工业生产、科技研究等中，现代智能化设备日益获得了广泛的应用，其自身功能也越来越丰富，整个机械装置的自动化要求也变得很高。工业的生产机械都已经开始朝着高度的机械集成化和高度的智能自动化的两个方面快速地发展，同时，各种各样的大型机械设备的自身结构和功能变得越来越复杂，工作的现场生产工业环境也很恶劣，因此，很多的大型机械设备非常容易出现各种机械的故障与问题，导致了在正常的生产过程当中机械会不能正常运行，甚至有可能会致使机械设备的损坏^[1]。随着计算机智能系统的广泛应用和的高度发展,它已经被普遍地应用于国防经济建设和科学实验等各种专业领域。和模拟信息系统相比,数字信息系统有精度高、稳定性好等一系列优点,但数字信息系统它只能处理离散形的数字信号。而外部被检测的各种物理量数据都是模拟信号,如温度、压力、位移流量等(一般为电压、电流、电脉冲等信号)。只有一小部分智能传感器可以将被检测的物理量直接转化为数字信号或开关信号(这是一种只有O、l两个状态的数字信号)。其他大部分的传感器输出的仍是模拟信号,因而我们往往必须采集到的将这些模拟信号转换为更加容易处理和存储的数字信号^[2] 。

船舶的节能减排已经发展为全球造船界与运输界日益关注，开始着重探索的一项重大课题，这一课题会影响到很多方面，如燃料费用、节省燃料资源的节省，船舶实际运营效益、环保等。在该课题研究方面，全球很多国家都积极在财力、人力方面大力投入。我国在这一方面出台了专项的《节约能源管理暂行规范》。可见船舶节能变得非常非常重要，是关系到经济发展的重要问题。而相对的，想要精准的知道有没有真正做到节能减排以及减少了多少能源的浪费，我们就需要人为的去设计、运行、监控并调整船舶能源的消耗。为此，我们需要一个船舶能耗数据采集终端来测得我们所需要的数据。数据采集是从一个或多个信号对象获取信息的过程。随着微型计算机的飞速发展，数据的采集与处理已经发展为一顶非常重要的技术手段，在很多需要对压力、湿度、温度进行实时监控的领域如农工业等方面获得了较多的应用。对于工业控制自动化系统而言，数据采集是十分关键的环节，在具体实现方面一般会依靠很多功能具有独立性的系统来完成，对于测控系统而言是重要的基本组成部分，它的性能特点会对系统的稳定性与安全性产生直接的影响。