(1)A Microcontroller-Based Data Acq

(1)A Microcontroller-Based Data Acquisition System for Solar Radiation and Environmental Monitoring
(2)Raphael Mukaro and Xavier Francis Carelse
3)Abstract— The hardware design and operation of a battery- powered microcontroller-based data acquisition system (herein referred to as the DAS) for unattended remote measurements are presented.
(4)The system was designed around the ST62E20 8-bit microcontroller and applied for solar radiation monitoring
(5)The measurement system uses the SolData silicon-cell pyranometer as the solar radiation sensor
(6)The data from the sensor is collected by means of on-chip A/D converter and stored in a serial EEPROM until uploaded to a portable computer
.(7) Keeping the DAS in a low-power mode, which is only interrupted when measurements are to be taken or when a computer is connected to retrieve the stored data,
8) minimizes power consumption. An on-chip timer provides an interrupt to awaken the system from its low-power wait mode at 10-min intervals to sample and store the data.
.(9) At the end of each data collection period, the acquired data will be transmitted to the computer through the RS232 serial port for subsequent analysis.
.(10) Only unprocessed data is stored in EEPROM
Quality control and data analysis is done off-line in the laboratory to minimize system cost, complexity and system downtime.
.(12) Field tests and comparisons of this measurement sys¬tem against the standard Eppley precision spectral pyranometer (PSP) have shown a slightly nonlinear correlation and that the accuracy of this measurement system as applied to solar radiation monitoring is fairly good, typically ±13 W/m .
(13)Index Terms—Communication,data
(14)Hence a low-cost battery operated microcontroller-based data acquisition system that runs unattended was developed and applied to continuously monitor solar radiation on a
Manuscript received November 17, 1996
(15); revised September 16, 1999. This work was supported by the United Nations University through the Microprocessor Laboratory, ICTP, Italy.
(16)The authors are with the Physics Department, University of Zimbabwe, Harare, Zimbabwe.
(17)Publisher Item Identifier S 0018-9456(99)09595-9.
(18)need for a stack pointer.
.(19) It was chosen for this purpose because of its low-power consumption, low-cost and an in¬built 8-bit A/D converter with up to 8 single-ended analog inputs.
.(20) The ADC has a conversion time of 70 /is when an 8 MHz oscillator is used.
.(21) With a +5 V supply the converter has a resolution of 20 mV.
(22)Fig. 2 shows the hardware details of microcontroller-based data acquisition system.
(HVe)Fig. 1. Block diagram of the data acquisition system.
(HVe2)Fig. 2. Circuit diagram of the data acquisition system.
(23)each analog input line is verified by connecting the reference voltage, Vref, through one of the switches to the A/D converter.
.(24) A digital conversion is made and the results transmitted to the computer and compared against an expected digital output.
.(25) To ensure optimum system use and minimum power consumption, nearly all control lines of the microcontroller are used effectively.
.(26) Seven lines from port B are used: four (PB1, PB2, PB3 and PB4) for analog inputs and two (PB5 and PB6) for data exchange with the memory chip.
(27)The other port B line, PB0, together with port A line, PA3 are used for RS232 communication with the computer for receiving command messages and for uploading acquired data to the computer respectively.
.(28) Two other lines of port A, PA0 and PA1, are used as control lines for the quad switches.

Kết quả (Việt) 1:

(1)Một hệ thống mua lại vi điều khiển dựa trên dữ liệu cho bức xạ mặt trời và giám sát môi trường(2)Raphael Mukaro và Xavier Francis CarelseTóm tắt 3)-thiết kế phần cứng và hoạt động của một pin - powered vi điều khiển dựa trên dữ liệu mua lại hệ thống (đây được gọi là the DAS) cho phép đo không giám sát từ xa được trình bày.(4)Hệ thống được thiết kế xung quanh thành phố vi điều khiển ST62E20 8-bit và áp dụng để bức xạ mặt trời theo dõi(5)Hệ thống đo lường sử dụng silic-cell SolData pyranometer như cảm biến bức xạ mặt trời(6)Dữ liệu từ các cảm biến được thu thập bằng phương tiện trên chip A/D chuyển đổi và lưu trữ trong một EEPROM nối tiếp cho đến khi tải lên máy tính xách tay.(7) giữ các DAS trong một chế độ năng lượng thấp, chỉ bị gián đoạn khi đo đạc được thực hiện hoặc khi một máy tính được kết nối để lấy các dữ liệu được lưu trữ,8) giảm thiểu tiêu thụ điện năng. Một bộ đếm thời gian trên chip cung cấp một gián đoạn để đánh thức hệ thống từ chế độ chờ đợi nguồn điện thấp của nó lúc 10-phút khoảng thời gian để nếm thử và lưu trữ dữ liệu..(9) tại cuối mỗi thời gian bộ sưu tập dữ liệu, dữ liệu mua lại sẽ được chuyển đến máy tính thông qua cổng nối tiếp RS232 cho phân tích tiếp theo..(10) chỉ chưa qua chế biến dữ liệu được lưu trữ trong EEPROMPhân tích dữ liệu và kiểm soát chất lượng được thực hiện off-line trong phòng thí nghiệm để giảm thiểu hệ thống chi phí, phức tạp và hệ thống thời gian chết..(12) lĩnh vực kiểm tra và so sánh này sys¬tem đo lường đối với tiêu chuẩn Eppley chính xác phổ pyranometer (PSP) đã cho thấy một sự tương quan hơi phi tuyến và tính chính xác của hệ thống đo lường này như được áp dụng cho bức xạ mặt trời giám sát là khá tốt, thường ±13 W/m.(13)Chỉ số điều khoản-truyền thông, dữ liệu(14)Do đó một vi điều khiển dựa trên dữ liệu rẻ pin hoạt động mua lại hệ thống chạy không cần giám sát được phát triển và áp dụng liên tục giám sát các bức xạ mặt trời vào mộtBản thảo nhận được 17 tháng 11 năm 1996(15); Sửa đổi 16 tháng 9 năm 1999. Công việc này được ủng hộ bởi các trường đại học Liên Hiệp Quốc thông qua các phòng thí nghiệm vi xử lý, ICTP, ý.(16)Các tác giả có vật lý sở, đại học Zimbabwe, Harare, Zimbabwe.(17)Nhà xuất bản mã định danh S 0018-9456 (99) 09595-9.(18) cần thiết cho một con trỏ ngăn xếp..(19) nó đã được lựa chọn cho mục đích này vì sự tiêu thụ năng lượng thấp, chi phí thấp và một in¬built 8-bit A/D chuyển đổi với tối đa 8 kết thúc đĩa đơn analog đầu vào..(20) ADC có một thời gian chuyển đổi của 70 /is khi một dao động 8 MHz được sử dụng..(21) với một + 5 V cung cấp bộ chuyển đổi có độ phân giải của 20 mV.(22)Hình 2 cho thấy chi tiết phần cứng của vi điều khiển dựa trên dữ liệu mua lại hệ thống.(HVe)Hình 1. Sơ đồ khối của hệ thống mua lại dữ liệu.(HVe2)Hình 2. Sơ đồ mạch của hệ thống thu nhận dữ liệu.(23) mỗi dòng đầu vào tương tự được xác minh bằng cách kết nối điện áp tham chiếu, Vref, thông qua một thiết bị chuyển mạch để chuyển đổi A/D..(24) chuyển đổi kỹ thuật số được thực hiện và các kết quả chuyển đến máy tính và so sánh với một đầu ra dự kiến kỹ thuật số..(25) để đảm bảo tối ưu hệ thống sử dụng và tối thiểu tiêu thụ điện năng, gần như tất cả các dòng kiểm soát của vi điều khiển được sử dụng có hiệu quả..(26) dây chuyền bảy từ port B được sử dụng: bốn (PB1, PB2, PB3 và PB4) cho analog đầu vào và hai (PB5 và PB6) để trao đổi dữ liệu với chip bộ nhớ.(27)Cảng B dòng, PB0, cùng với tuyến cảng A, PA3 được sử dụng cho RS232 giao tiếp với máy tính để tiếp nhận lệnh thư và tải lên dữ liệu mua lại máy tính..(28) hai dòng khác của cảng A, PA0 và PA1, được sử dụng như là kiểm soát dòng cho các thiết bị chuyển mạch quad.

Kết quả (Việt) 2:

(1) Một hệ thống thu thập dữ liệu vi điều khiển dựa trên cho các bức xạ mặt trời và giám sát môi trường
(2) Raphael Mukaro và Xavier Francis Carelse
3) Abstract- Thiết kế phần cứng và hoạt động của một hệ thống hỗ trợ thu thập dữ liệu dựa trên vi điều khiển chạy pin (sau đây gọi tắt là DAS) cho các phép đo từ xa không giám sát được trình bày.
(4) Hệ thống này được thiết kế xung quanh các vi điều khiển 8-bit ST62E20 và áp dụng cho giám sát bức xạ mặt trời
(5) Các hệ thống đo lường sử dụng SolData pyranometer silicon-cell như cảm biến bức xạ mặt trời
(6 ) Các dữ liệu từ các cảm biến được thu thập bằng các phương tiện trên chip chuyển đổi A / D và được lưu trữ trong một EEPROM nối tiếp cho đến khi được tải lên một máy tính xách tay
. (7) Giữ DAS trong một chế độ năng lượng thấp, mà chỉ bị gián đoạn khi đo đang được thực hiện hoặc khi một máy tính được kết nối để lấy dữ liệu được lưu trữ,
8) giảm thiểu điện năng tiêu thụ. Một on-chip giờ cung cấp một ngắt để đánh thức hệ thống từ chế độ chờ tiết kiệm năng lượng tại 10-min khoảng thời gian để lấy mẫu và lưu trữ dữ liệu.
. (9) Vào cuối mỗi kỳ thu thập số liệu, dữ liệu thu được sẽ được truyền đến máy tính thông qua cổng nối tiếp RS232 để phân tích tiếp theo.
. (10) Chỉ có số liệu chưa qua chế biến được lưu trữ trong EEPROM
Kiểm soát chất lượng và phân tích dữ liệu được thực hiện off-line trong phòng thí nghiệm để giảm thiểu chi phí hệ thống, phức tạp và hệ thống thời gian chết.
. (12) kiểm tra thực địa và so sánh của sys¬tem đo lường này chống lại các tiêu chuẩn chính xác Eppley phổ pyranometer (PSP) đã cho thấy một mối tương quan đôi chút phi tuyến và sự chính xác của hệ thống đo lường này là áp dụng cho giám sát bức xạ mặt trời là khá tốt, điển hình là ± 13 W / m .
(13) Index Điều khoản-Truyền thông, dữ liệu
(14) Do đó một pin chi phí thấp hoạt động hệ thống thu thập dữ liệu vi điều khiển dựa trên chạy không giám sát được phát triển và áp dụng liên tục giám sát bức xạ mặt trời trên một
bản thảo đã nhận được 17 Tháng mười một 1996
(15); sửa đổi ngày 16 tháng 9, năm 1999. Công trình này được hỗ trợ bởi các trường Đại học của Liên Hợp Quốc thông qua các phòng thí nghiệm vi xử lý, ICTP, Italy.
(16) Các tác giả với Khoa Vật lý, Đại học Zimbabwe, Harare, Zimbabwe.
(17) Nhà xuất bản mục nhận dạng S 0018-9456 (99) 09.595-9.
(18) cần cho một con trỏ stack.
. (19) Nó đã được lựa chọn cho mục đích này vì tiêu thụ năng lượng thấp, chi phí thấp và một in¬built 8-bit A / D chuyển đổi lên đến 8 đầu vào tương tự single-end.
. (20) Các ADC có một thời gian chuyển đổi 70 / là khi một bộ dao động 8 MHz được sử dụng.
. (21) Với một nguồn cung cấp 5 V chuyển đổi có độ phân giải 20 mV.
(22) Hình. 2 cho thấy các chi tiết phần cứng của hệ thống thu thập dữ liệu dựa trên vi điều khiển.
(hve) Hình. 1. Khối sơ đồ của hệ thống thu thập dữ liệu.
(HVe2) Hình. 2. Sơ đồ mạch của hệ thống thu thập dữ liệu.
(23) mỗi dòng đầu vào tương tự được xác minh bằng cách kết nối điện áp tham chiếu, Vref, thông qua một công tắc để chuyển đổi A / D.
. (24) Một chuyển đổi kỹ thuật số được thực hiện và . kết quả truyền tới máy tính và so sánh với một đầu ra kỹ thuật số dự kiến
. (25) Để đảm bảo sử dụng tối ưu hệ thống và tiêu thụ điện năng tối thiểu, gần như tất cả các dòng kiểm soát của vi điều khiển được sử dụng hiệu quả.
(26) Bảy dòng từ cổng B được sử dụng.: bốn (PB1, PB2, PB3 và PB4) cho đầu vào analog và hai (PB5 và PB6) để trao đổi dữ liệu với các chip bộ nhớ.
(27) Các dòng cổng B khác, PB0, cùng với cổng Một dòng, PA3 được sử dụng cho RS232 giao tiếp với máy tính để nhận tin nhắn lệnh và cho tải lên dữ liệu thu được vào máy tính tương ứng.
. (28) Hai dòng khác của cổng A, PA0 và PA1, được sử dụng như đường điều khiển cho thiết bị chuyển mạch quad.