1、引言

数据采集^[1]是研究信息数据的采集、存储、处理以及控制的学科，它是信息科学的重要分支之一。在工业控制中，常由单片机进行实时控制及实时数据处理。单片机所加工处理的信息都是数字量，而被控制或测量对象的有关参量往往是连续变化的模拟量，所以必须将模拟量转换成数字量，以进行数据的采集。A/D转换电路种类很多，在选择模/数转换器时，主要考虑以下的一些技术指标：转换时间和转换频率、量化误差与分辨率、转换精度、接口形式等。目前，较为流行的 A/D转换器件大多都是采用串行接口，这类芯片与单片机的硬件连接非常简单。路灯智能控制是城市管理的重要组成部分，高性能的数据采集系统是路灯智能控制的基础，在该数据采集系统中选用性价比很高的TLC1543与W78E58BP芯片。

2、TLC1543^[2]与W78E58BP^[3]芯片

2.1  TLC1543性能

在路灯智能数据采集系统中，我们采用TLC1543芯片。该芯片是由TI公司开发的开关电容逐次逼近A/D转换器，具有如下的一些特点：高速、低功耗、10位精度、11路通道、三种内建的自测模式、提供EOC（转换完成）信号等。该芯片与单片机的接口采用串行接口方式，引线很少，与单片机连接简单。在TLC1543的引脚中， A0~A10是11路输入，Vcc和GND分别是电源引脚，REF+和REF-分别是参考电源的正负引脚，使用时一般将REF-接到系统地，达到一点接地的要求，减少干扰。其余的引脚是TLC1543与CPU的接口，其中CS为片选端，低电平有效，如不需选片，可直接接地。I/O Clock是芯片的时钟端，Adress是地址选择端，DataOut是数据输出端，这三根引脚分别接到CPU的三个I/O端即可。EOC用于指示一次AD转换已完成，CPU可以继续读取数据，该引脚是低电平有效，根据需要，该引脚可接入CPU的中断引脚，一旦数据转换完成，向CPU提出中断请求，此外，也可将该引脚接入一个普通的I/O引脚，CPU通过查询该引脚的状态来了解当前系统的状态，甚至该引脚也可以不接，在CPU向TLC1543发出转换指令后，过一段固定的时间再去读取数据即可。 在本系统中，表1对TLC1543的通道选择进行了地址分配。

2.2  华邦W78E58BP处理器

W78E58BP是WINBOND公司生产的8位CMOS核心处理器，它是一种全静态设计、低能耗CPU，时钟频率可达到40MHz，具有3个十六位计数器，1个全双工串口，32KB的电擦写EPROM，256字节的RAM，以及64K的地址存储空间，4个8位的双向接口，一个4

表1   TLC1543通道选择地址分配表

位可编程I/O端口。8个中断源，2级的中断能力，以及内置的电源管理能力。在路灯智能数据采集中，要进行多路的数据采集，使用W78E58BP处理器可以大大简化外围电路的设计，提高系统的整体性能。该芯片最大特点就是体积小，功能齐全，非常适合在该系统中使用。

3、采集系统的硬件设计

根据TLC 1543的性能，对城市路灯各回路电压、电流进行现场数据采集，并把采集数据返回数据中心对数据进行分析，采集器对三相电压、电流进行采集转换。数据采集系统底

图1  路灯智能数据采集系统硬件逻辑图

层采用TEXAS cop TLC1543 专用芯片非常合适，微处理器则选用华邦的W78E58BP。TLC1543共有11路独立通道(I/O) A0~A10。 本系统只采用了A0~A5 六路通道进行数据采样， TLC 1543 为 20 管脚集成电路芯片，第10脚和20脚分别接地和电源，其工作电压为5V，TLC1543 通道数为11路(A0~A10) ，其中 A0~A2 连接三相电流模拟量输入端. A3~A5为三相电压模拟量输入, 15 管脚为 CS片选连接至W78E58BP单片机 I/O 的P1.3 ,TLC1543的17脚为地址输入脚，与单片机的P1.0管脚连接，地址输入数据为二进制数，做为TLC 1543内部采样通道选通地址输入。地址输入将取决于内部程序设计，19 管脚为 E0C（END-OF-CONVERSION），即是转换结束标志位，该管脚功能由ＡＤ转换结束后将输出转换结束的高低电平决定，本系统不使用该管脚．数据输出为１６脚．数据输出格式为串口位移输出，连接至系统单片机I/O的 P1.1 。时钟输入管脚为１８脚，该管脚由单片机提供采样时钟，作为TCL1543 内部使用。也用于数据位移时钟输出。由（图1）路灯智能数据采集系统硬件逻辑图知道，系统只使用了W78E58BP处理器的P1.0,P1.1,P1.2,P1.3,P1.4就实现了6通道的数据采集，大大节约了CPU的接口，使系统结构简单，容易扩展，方便进一步与自主开发的GPRS通信控制模块进行连接。

4、采集系统的软件实现

　  软件是整个数据采集系统的重要部分，软件的优劣决定整个系统的采集系统的精度和可靠度，根据TLC1543的时序及其内部特性对软件进行设计。

4.1软件流程图（图2）如下

图2  数据采集软件流程图

4.2采集系统的软件实现

考虑到系统的可维护性和执行效率。软件采用C语言进行程序编写，包括六个主要函数：读取采样值函数read1543（），延时毫秒函数delayms（），延时秒函数delays（），数据发送函数Ticom（）和数据发送调用函数report_host( )及一个主函数main( )。

4.2.1  读取采样值函数

 uint read1543(uchar port)

{

            通道数右移4位,低四位变高四位。

            for(i=0;i<4;i++)

            {

             通道打入TCL1543。

             }

            for(i=0;i<6;i++)

            {

             填充六个时钟,进行通道采样。

            }

            等待AD转换。

            for(i=0;i<2;i++)           

            {

取高两位D9,D8数据。

            }  

            for(i=0;i<8;i++)     

            {

                取低8低数据。

            }

            数据高低位合并。

            return(  );

}

4.2.2 数据发送函数Ticom（）

在函数参数中，标志位re_pe_flag，1为重发buf_len 个repeat_ch，0无意义；标志位re_pe_ch，当re_pe_flag=1时，参数表示连续的字符值，当repeat_flag=0时，参数无意义；标志位buf ，发送数据流的指针，当repeat_flag 1时，参数有意义，标志位buf_len 是发送字节总数。调用方式：报头调用datasendcom(1,STX,NULL,Headlen)；数据调用datasendcom(0,NULL,send_buf,send_buf[1])；datasendcom(1,ETX,NULL,Hendlen)则是报尾调用。

void Ticom(bit re_pe_flag,unsigned char re_pe_ch,unsigned char *buf,unsigned short int buf_len)

{

        unsigned short int count;

for ( count =0; count < buf_len; count++ )

            {

             if ( re_pe_flag )

                {

                SBUF=re_pe_ch;

                 }

                else

                {

                 SBUF=buf[count];

                 }

            }

            while   (!TI)   {   }

            TI=0;

}

4.2.3发送函数调用

void report_host(void)

{

        Ticom(1,STX,0,com_Headlen);     //发送数据包头

        Ticom(0,0,Tcom.com_data,send_pkt_len); //发送数据，包括硬件状态

        Ticom(1,ETX,0,com_Headlen); //发送结束标志

}

    由于篇幅的限制，部分函数没有进行详细的描述，本系统的主要函数在采集系统中的运行效果非常好，达到了预期的目的。

5、结论

基于TLC1543的路灯智能现场数据采集系统，能够有效可靠地对城市路灯进行有效的数据采集，系统具有体积小、造价低、数据采集安全可靠、稳定等优点。系统的实现有以下几个特点：①采用性价比较高的高精度AD和CPU芯片，符合对路灯数据采集处理的要求；②软件设计运行效率高。本系统配合自主开发的GPRS的数据通信控制模块，现在在城市路灯管理中已经运行使用，系统稳定可靠，取得良好的效果。

本文作者创新点：（1）该系统使用TLC 1543芯片，简化了外围硬件电路设计，体积小、功耗低、具有采集速度高、稳定性和可靠性的特点；（2）采用性价比很高的W78E58BP处理器，能方便的进行系统扩充，能与GPRS通信系统进行连接，实现实时远程数据采集；（3）软件设计效率高，在城市路灯管理中取得良好的效果。并获得2006年梧州市科技进步三等奖。项目产生的经济效益高达45万元/年，数据由梧州路灯管理处提供，根据节约电费、人力、管理成本等核算。

参考文献

[1] 来清民，马 涛。基于LTC2400 的分布式高精度数据采集系统的设计[J]，微计算机信息，2006，13：127-129

[2] http://www.lierda.com/upfile/1101258757. pdf

[3] http://www.winbond.com.tw/PDF/Sheet/w78e58b. pdf