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数据采集系统设计

数据采集系统设计
数据采集系统设计

数据采集系统设计

1.整体结构

说明:图中红色线代表以太网连接,绿色线代表查询终端和扫描枪之间的连接(USB或者串口)。

2.系统说明

整个系统通过以太网连接在一起,使用Java语言开发。西门子S7-300(S7-200)PLC内置MPI协议,MPI是多主

方式,各节点是对等的最多可以有32个节点。可以在不修改现有PLC程序的前提下实现与PLC的通讯。本系统所有PLC的站址均为默认值且MPI在不加中继的情况下通讯距离只有50米,所以本系统添加netLink作为中转器件实现多点长距离数据通讯。现有系统大部分PLC都已经配备了netLink控制器,所以硬件改动很小,避免大的硬件改动影响生产。

netLink控制器具有如下特点(摘自netLink手册):

由于netLink可以并行处理32个MPI通讯连接,所以增加采集系统不会影响现有系统的工作同时也不影响现场监控和调试PLC程序。并行处理16个TCP/IP连接,原有的网络编程也不会受到影响。

对于已经连接到PC的3、4、5、6、9号工艺数据既可以通过以上方式与采集系统通讯,也可以在PC上增加软件实现(该软件读取保存好的记录,定时报告给采集系统)。

工艺间隔时间最小为124秒,使采集系统有充足的时间完成数据的采集和存储。

为便于大量数据的存储和查询,采集系统最终把采集到得数据按照工艺要求存储到服务器上的数据库中(选用MySQL数据库)。后期可以做进一步的数据分析,比如产品的生命周期管理等。

3.小结

本采集系统可以在满足不修改现有PLC程序的前提条件下完成对各工艺数据的采集和管理,可以做到对现有系统影响最小,不影响正常生产。本系统采用Java开发可以保证很好的安全性、稳定性、可靠性和扩展性。查询系统既可以手动输入数据查询,也可以读取扫描枪的数据进行快速查询。

刘彦亮

北京华启智能科技有限公司

2012-11-6

简易数据采集系统的设计

简易数据采集系统设计 题目:二选一 1. 设计一个单片机控制的数据采集系统,要求A/D 精度12位,采样频率最高100KHz,输 入8路信号,分时复用A/D 芯片,将采集到的波形进行4K 的SRAM 存储,然后通过串行口发送给计算机 2. 设计一波形发生电路,计算机通过串行口向板卡发送波形电路,波形存储到板卡上的 SRAM 中,然后进行计算机控制的D/A 波形产生,板卡上用单片机进行控制 要求: 1. 选择器件,确定具体型号。 2. 画原理图。 3. 根据器件封装画PCB 图。 4. 写出相应的单片机和微机控制程序。 5. 写出详细的原理分析报告。 器件选择: TI 公司生产的8位逐次逼近式模数转换器ADC0809,8051,MAX232 原理图如下: 原理报告原理报告:: 采集多路模拟信号时,一般用多路模拟开关巡回检测的方式,即一种数据采集的方式。利用多路开关(MUX )让多个被测对象共用同一个采集通道,这就是多通道数据采集系统的实质。当采集高速信号时,A/D 转换器前端还需加采样/保持(S/H)电路。 待测量一般不能直接被转换成数字量,通常要进行放大、特性补偿、滤波等

环节的预处理。被测信号往往因为幅值较小,而且可能还含有多余的高频分量等原因,不能直接送给A/D 转换器,需对其进行必要的处理,即信号调理。如对信号进行放大、衰减、滤波等。 通常希望输入到A/D 转换器的信号能接近A/D 转换器的满量程以保证转换精度,因此在直流电流电源输出端与A/D 转换器之间应接入放大器以满足要求。 本题要求中的被测量为0~5V 直流信号,由于输出电压比较大,满足A/D 转换输入的要求,故可省去放大器,而将电源输出直接连接至A/D 转换器输入端。 关于A/D 转换器的选取: 1.转换时间的选择 转换速度是指完成一次A/D 转换所需时间的倒数,是一个很重要的指标。A/D 转换器型号不同,转换速度差别很大。通常,8位逐次比较式ADC 的转换时间为100us 左右。由于本系统的控制时间允许,可选8位逐次比较式A/D 转换器。 2.ADC 位数的选择 A/D 转换器的位数决定着信号采集的精度和分辨率。 要求精度为0.5%。对于该8个通道的输入信号,8位A/D 转换器,其精度为 8 0.39%2 ?= 输入为0~5V 时,分辨率为 8 50.019611 22Fs N V v ==?? Fs v —A/D 转换器的满量程值 N —ADC 的二进制位数 量化误差为 8 50.0098(1)2 (1)2 22Fs N Q V v = = =?×?× ADC0809是8位逐次逼近式模数转换器,包括一个8位的逼近型的ADC 部分,并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑,为模拟通道的设计提供了很大的方便。

高速数据采集系统设计

高速数据采集系统 设计

基于FPGA和SoC单片机的 高速数据采集系统设计 一.选题背景及意义 随着信息技术的飞速发展,各种数据的实时采集和处理在现代工业控制和科学研究中已成为必不可少的部分。高速数据采集系统在自动测试、生产控制、通信、信号处理等领域占有极其重要的地位。随着SoC单片机的快速发展,现在已经能够将采集多路模拟信号的A/D转换子系统和CPU核集成在一片芯片上,使整个数据采集系统几乎能够单芯片实现,从而使数据采集系统体积小,性价比高。FPGA为实现高速数据采集提供了一种理想的实现途径。利用FPGA高速性能和本身集成的几万个逻辑门和嵌入式存储器块,把数据采集系统中的数据缓存和控制电路全部集成在一片FPGA芯片中,大大减小了系统体积,提高了灵活性。FPGA 还具有系统编程功能以及功能强大的EDA软件支持,使得系统具有升级容易、开发周期短等优点。 二.设计要求 设计一高速数据采集系统,系统框图如图1-1所示。输入模拟信号为频率200KHz、Vpp=0.5V的正弦信号。采样频率设定为25MHz。经过按键启动一次数据采集,每次连续采集128点数据,单片机读取128点数据后在LCD模块上回放显示信号波形。

图1-1 高速数据采集原理框图 三.整体方案设计 高速数据采集系统采用如图3-1的设计方案。高速数据采集系统由单片机最小系统、FPGA最小系统和模拟量输入通道三部分组成。输入正弦信号经过调理电路后送高速A/D转换器,高速A/D 转换器以25MHz的频率采样模拟信号,输出的数字量依次存入FPGA内部的FIFO存储器中,并将128字节数据在LCD模块回放显示。 图3-1 高速数据采集系统设计方案 四.硬件电路设计 1.模拟量输入通道的设计 模拟量输入通道由高速A/D转换器和信号调理电路组成。信号调理电路将模拟信号放大、滤波、直流电平位移,以满足A/D转换器对模拟输入信号的要求。

基于TLC549的数据采集系统设计

基于TLC549的数据采集系统设计 Time:2009-09-22 11:14:00 Author: Source:电子元器件应用 杨来侠,万建军 (西安科技大学,陕西西安710054) 0 引言 现代自动控制系统中需要测量和控制的参数往往都是连续变化的模拟信号,如温度,压力,流量,速度等。这些物理量和控制参数往往都是连续变化的电压和电流,因此,必须将其变换成数字量(即需经模,数转换),才能被数字计算机所识别。这些数字量在计算机内经过运算处理,可以得到一个数字形式的控制量,将这些控制量经过数/模转换器,变成模拟电压或电流信号,再送到执行机构去驱动相应的设备动作,即可实现对生产过程的自动控制。 1 TLC549的主要特点和工作原理 l.l TLC549的主要特点 TLC549是采用IinCMOSTM技术并以开关电容逐次逼近原理工作的8位串行A/D7芯片,可与通用微处理器、控制器通过I/O CLOCK、CS、DATA OUT三条口线进行串行接口。TLC549具有4MHz的片内系统时钟和软、硬件控制电路,转换时间最长为17μs,允许的最高转换速率为40000次/s。总失调误差最大为±0.5LSB,典型功耗值为6 mW。TLC549采用差分参考电压高阻输入,抗干扰,可按比例量程校准转换范围,由于其VREF-接地时,(VREF+)-(VREF-)≥1 V,故可用于较小信号的采样,此外,该芯片还单电源3~6v的供电范围。总之,TLC549具有控制口线少,时序简单,转换速度快,功耗低,价格便宜等特 点,适用于低功耗袖珍仪器上的单路A/D采样,也可将多个器件并联使用。TLC549的内部结构框图和管脚名称如图1所示。 1.2 TLC549的极限参数,

等间距采样的高速数据采集系统设计

等间距采样的高速数据采集系统设计 郝亮,孟立凡,刘灿,高建中 (中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051) 摘要:简单介绍通过对窄脉冲等间距采样来测试电缆故障的基本原理,分析其脉冲的特点和处理要求;采用F PGA和MSP430F149作为主控芯片,设计了单路多次低速数据采集系统;利用Quartus II软件编写主控程序,并在Modelsim下进行仿真验证。实验结果表明,该系统方案切实可行,可有效解决电缆故障测距过程中的高精度数据采集问题。 关键词:等间距采样;数据采集;MSP430F149;F PGA 中图分类号:TN98文献标识码:B H igh2spe ed Data Acquisition System Based on Equidistance Sampling Hao Liang,Meng Lifan,Liu Can,Gao Jianzhong (Inst ruments Science and Dynamic Measurement Ministry of Education Key Laboratory, North University of China,T aiyuan030051,China) A bstract:T he basic principle of testing cable faults wit h narrow2pulse equidistance sampling is described.Pulse characteristics and pro2 cessing requirements are analyzed.The single2line repeated low2speed dat a acquisition system is designed with FPGA and MSP430F149 as main control chips.Main control procedures are programmed in Quartus II and simulated in Modelsim.Experimental result shows that t he system is practical,and the problem of high2precision data acquisition in the process of cable fault location is resolved effectively. K ey words:equidist ance sampling;data acquisit ion;MSP430F149;FPGA 引言 电缆故障是通信行业中的常见故障,而电缆测距是排除故障的前提条件。准确的电缆测距可以缩短发现故障点的时间,利于快速排除故障,减少损失。窄脉冲时域反射仪利用时域反射技术来测定电缆断点位置,可以同时检测出同轴传输系统中多个不连续点的位置、性质和大小。窄脉冲信号持续的时间非常短暂,为了能够有效地捕捉到窄脉冲信号,对A/D采样率和处理器速率提出了较高的要求,传统的数据采集已经不能满足系统设计需求。本文介绍的单路多次低速数据采集方案硬件结构简单,成本低,能够满足系统设计要求。 1系统设计理论依据 根据电磁波理论,电缆即传输线。假若在电缆的一端发送一探测脉冲,它就会沿着电缆进行传输,当电缆线路发生障碍时会造成阻抗不匹配,电磁波会在障碍点产生反射。在发射端,由测量仪器将发送脉冲和反射脉冲波形记录下来。实际测试中,具体障碍的波形有所差异:断线(开路)障碍时,反射脉冲与发射脉冲极性相同;而短路、混线障碍时,反射脉冲与发射脉冲极性相反。波形如图1所示。 图1发射脉冲与反射脉冲波形 设从发射窄脉冲开始到接收到反射脉冲波的时间为$t,则: l=v#$t 2 其中,v为脉冲波在电缆中的传输速度;l为电缆故障点与脉冲波送入端的距离。 由以上分析可知,在同一个固定障碍的线路上多次送入同一脉冲电压,其反射脉冲将同样地在同一位置多次出现。 要实现对反射窄脉冲的捕获和1m的测距分辨率(在波速为200m/L s的情况下),则$t= 2l v =2@1 200 =0.01L s =10ns。即要求抽样的时间分辨率为10ns,对应的数据采集系统频率高达100MHz。同时,最大测量范围是2km 时,要求发射脉冲的重复周期T= 2l v =2@2000 200 =20L s。

多路数据采集系统设计毕业论文

多路数据采集系统设计毕业论文 第1章绪论 1.1 多路数据采集系统介绍 随着工、农业的发展,多路数据采集势必将得到越来越多的应用,为适应这一趋势,作这方面的研究就显得十分重要。在科学研究中,运用数据采集系统可获得大量的动态信息,也是获取科学数据和生成知识的重要手段之一。总之,不论在哪个应用领域中,数据采集与处理将直接影响工作效率和所取得的经济效益。 此外,计算机的发展对通信起了巨大的推动作用。算机和通信紧密结合构成了灵活多样的通信控制系统,也可以构成强有力的信息处理系统,这样对社会的发展产生了深远的影响。数据通信是计算机广泛应用的必然产物[2]。 数据采集系统,从严格的意义上来说,应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测,并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息,供显示、记录、打印或描绘的系统。 数据采集系统一般由数据输入通道,数据存储与管理,数据处理,数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测,采样和信号转换等

工作。数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来,建立相应的数据库,并进行管理和调用。数据处理就是从采集到的原始数据中,删除有关干扰噪声,无关信息和必要的信息,提取出反映被测对象特征的重要信息。另外,就是对数据进行统计分析,以便于检索;或者把数据恢复成原来物理量的形式,以可输出的形态在输出设备上输出,例如打印,显示,绘图等。数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。 由于RS-232在微机通信接口中广泛采用,技术已相当成熟。在近端与远端通信过程中,采用串行RS-232标准,实现PC机与单片机间的数据传输。在本毕业设计中对多路数据采集系统作了初步的研究。本系统主要解决的是怎样进行数据采集以及怎样进行多路的数据采集,并将数据上传至计算机[2]。 1.2 设计思路 多路数据采集系统采用ADC0809模数转换器作为数据采集单元和AT89C51单片机来对它们进行控制,不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高采集数据的灵敏度及指标。通过MAX232电平转换芯片实现单片机与PC 机的异步串行通信,设计中的HD7279实现了键盘控制与LED显示显示功能。本文设计了一种以AT89C51和ADC0809及RS232为核心的多路数据采集系统。 多路数据采集系统就是通过键盘控制选择通路,将采集到的电压模拟两转换成数字量实时的送到单片机里处理从而显示出采集电压和地址值,最终控制执行单片机与PC机的异步串行通信。 连接好硬件后,给ADC0809的三条输入通路通入直流电压。4-F键为功能键,4-E键为复位键,F键为确认键。1-3键为通道选择键,分别采集三个通道的数据值并实时显示出数值和地址值。结合单片机RS232串口功能还实现了与PC机的异

单路数据采集系统设计

1 引言 1.1 数据采集系统的意义 数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。本设计采用A/D转换器和51单片机组成数据采集系统,该设计具有结构简单、操作方便、高性价比、具有显示、记录存储功能,能够适应油田野外恶劣环境,具有性能稳定、可靠性高、响应速度快操作简单、费用低廉、回放过程的信号可以直观的观察。它与有线数传相比主要有布线成本低、安装简便、便于移动等性能。 经调查,目前数据采集器的市场需求量大,以数据采集器为核心构成的小系统应用广泛,因此开发高性能的数据采集器具有良好的市场前景。随着计算机技术的飞速发展和普及,数据采集系统在多个领域有着广泛的应用。数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环,在医药、化工、食品、等领域的生产过程中,往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数。同时,还要对某一检测点任意参数能够进行随机查寻,将其在某一时间段内检测得到的数据经过转换提取出来,以便进行比较,做出决策,调整控制方案,提高产品的合格率,产生良好的经济效益。随着工、农业的发展,多路数据采集势必将得到越来越多的应用,为适应这一趋势,作这方面的研究就显得十分重要。在科学研究中,运用数据采集系统可获得大量的动态信息,也是获取科学数据和生成知识的重要手段之一。单片机构成的数据采集处理系统适用于各种现场自动化监测及控制,能够适应油田野外恶劣环境,具有性能稳定、可靠性高、响应速度快操作简单、费用低廉、等优点。1.2 数据采集系统的主要功能 数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。比如条码机、扫描仪等都是数据采集工具。 数据处理系统是指运用计算机处理信息而构成的系统。其主要功能是将输入的数据信息进行加工、整理,计算各种分析指标,变为易于被人们所接受的信息形式,并将处理后的信息进行有序贮存,随时通过外部设备输给信息使用者。

5 Gsps高速数据采集系统的设计与实现

5 Gsps 高速数据采集系统的设计与实现 摘要:以某高速实时频谱仪为应用背景,论述了5 Gsps 采样率的高速数据采集系统的构成和设计要点,着重分析了采集系统的关键部分高速ADC(analog to digital,模数转换器)的设计、系统采样时钟设计、模数混合信号完整性设计、电磁兼容性设计和基于总线和接口标准(PCI Express)的数据传输和处理软件设计。在实现了系统硬件的基础上,采用Xilinx 公司ISE 软件的在线逻辑分析仪(ChipScope Pro)测试了ADC 和采样时钟的性能,实测表明整体指标达到设计要求。给出上位机对采集数据进行处理的结果,表明系统实现了数据的实时采集 存储功能。关键词:高速数据采集;高速ADC;FPGA;PCI Express 高速实时频谱仪是对实时采集的数据进行频谱分析,要达到这样的目的,对数据采集系 统的采样精度、采样率和存储量等指标提出了更高的要求。而在高速数据采集 系统中,ADC 在很大程度上决定了系统的整体性能,而它们的性能又受到时钟质量的影响。为满足系统对高速ADC 采样精度、采样率的要求,本设计中提 出一种新的解决方案,采用型号为EV8AQ160 的高速ADC 对数据进行采样;考虑到ADC 对高质量、低抖动、低相位噪声的采样时钟的要求,采用AD9520 为5 Gsps 数据采集系统提供采样时钟。为保证系统的稳定性,对模数混合信号完整性和电磁兼容性进行了分析。对ADC 和时钟性能进行测试,并给出上位 机数据显示结果,实测表明该系统实现了数据的高速采集、存储和实时后处理。 1 系统的构成高速数据采集系统主要包括模拟信号调理电路、高速ADC、高速时钟电路、大容量数据缓存、系统时序及控制逻辑电路和计算机接口电路等。图1 所示为5 Gsps 高速数据采集系统的原理框图。所用ADC 型号为EV8AQ160,8 bit 采样精度,内部集成4 路ADC,最高采样率达5 Gsps,可以工作在多种模式下。通过对ADC 工作模式进行配置,ADC 既可以工作在采样

一种新的基于ARM的数据采集系统设计

?应用技术研究? 一种新的基于AR M 的数据采集系统设计 罗 浩 1a,2 ,谢华成 1b (1.信阳师范学院a .物理电子工程学院; b.网络信息与计算中心,河南信阳464000; 2.华中科技大学电子系,湖北武汉430074) 摘 要:给出了一种新的基于AR M 的数据采集系统硬件和软件设计方案1硬件主要由微处理器芯片 S3C44BOX 、US B 接口芯片I SP1362、AD 转换芯片AD7829等构成1系统能实现8路同时采集,单路采集速率100ks p s,且通过设置Device 和Host 两种模式,可在无PC 机的情况下进行数据采样与存储,从而实现了脱机式 应用1 关键词:数据采集;US B;S3C44B0X;AD7829;I SP1362 中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:100320972(2006)022******* 0 引言 数据采集是测控系统中的核心单元之一,目前常用的 数据采集方式是A /D 卡和422、485等总线板卡[1],这类方 式的数据采集过程必须依赖PC 机完成,不便野外应用;故研制能够实现脱离PC 机进行数据采集的数据采集卡具有实际意义1 本文提出的基于AR M 的数据采集系统设计方案,以 S3C44B0X 为主控制器,控制AD7829进行数据采集,并控 制US B 接口芯片(I SP1362)进行数据传输1本设计综合利用了S3C44B0X 的高性能、低成本和能耗省的特点,设计了 US B 数据通信的Device 模式和Host 模式,在没有PC 机的 情况下,工作在Host 模式,可以直接与外存储器相连进行脱机式数据采集,实现了脱机式应用1 1 硬件设计 1.1 方案选择 目前,对于US B Host 的开发方式主要有两种选择:一种是选用集成了US B 接口的单片机,比如Cyp ress 公司生产的EZ -US B 系列,I ntel 的8X930AX 系列等1此种开发工具虽然编程简单,但需要购置专门的开发系统,投资较大;另一种是选择普通的单片机或嵌入式微处理器,加专用的US B 接口芯片进行开发1后者不需要购买新的开发系统,节省投资1因此我们采用了第二种方案进行开发1 为了便于开发和扩展Device 、Host 模式,选择了较新且易于开发的US B 接口芯片I SP1362;且为了满足8路采集, AD 转换芯片选择了AD7829;适于I SP1362的开发,其主控 器芯片选择了高性能、低功耗的AR M 芯片S3C44BOX 1三星的S3C44B0X 是为手持设备和通用设备而设计的一款16/32位R I SC 结构的低成本高性能的单片机1为了降低产品的总体成本,S3C44B0X 还提供了如下的配置: 8K B 高速缓存(cache )、可配置的片内SRAM 、LC D 控制器、 两路带握手功能的UART (通用串行口)、4路DMA 控制器、系统管理功能(片选逻辑,FP /E DO /S DRAM 控制器)、5路带P WM 的定时计数器、I/O 接口,RTC (时钟)、8路10位ADC 、II C 总线、II S 总线、同步SI O 接口和为系统提供时钟而设的P LL 倍频电路[2]1 系统分为四大部分:8路AD 转换,US B 接口,AR M 主控器以及S DRAM (2M )、Flash (2M )1AD7829构成的模数转换(8路模拟输入、8位数字输出),在S3C44B0X 控制下完成数据采集,再通过US B 接口传输到外存储器1如图11 图1 系统结构框图 F i g .1The syste m structure d i a gram S3C44B0X 自身虽集成有8路10位ADC,但没有采样 保持电路,其内部集成的A /D 转换只能输入0~100Hz 的模拟信号,因此我们需要对其进行扩展1AD7829作为A /D 转换,S3C44B0X 作为控制器,利用S3C44B0X 的P D 口为双向口来进行扩展,以S3C44B0X 的P D 口发出脉冲作为 AD7829的CONVEST 的负脉冲,进行模数转换,同时能够  收稿日期:2005211230  基金项目:湖北省重大科技攻关项目(2002AA101C39 )  作者简介:罗 浩(19702),男,河南信阳人,讲师,在读硕士研究生,主要从事电子技术方向研究1 3 02信阳师范学院学报(自然科学版)Journal of Xinyang Nor mal University 第19卷 第2期 2006年4月 (Natural Science Editi on )Vol .19No .2Ap r .2006

数据采集系统

湖南工业大学科技学院 毕业设计(论文)开题报告 (2012届) 教学部:机电信息工程教学部 专业:电子信息工程 学生姓名:肖红杰 班级: 0801 学号 0812140106 指导教师姓名:杨韬仪职称讲师 2011年12 月10 日

题目:基于单片机的数据采集系统的控制器设计 1.结合课题任务情况,查阅文献资料,撰写1500~2000字左右的文献综述。 近年来,数据采集及其应用技术受到人们越来越广泛的关注,数据采集系统在各行各业也迅速的得到应用。如在冶金、化工、医学、和电器性能测试等许多场合需要同时对多通道的模拟信号进行采集、预处理、暂存和向上位机传送、再由上位机进行数据分析和处理,信号波形显示、自动报表生成等处理,这些都需要数据采集系统来完成。但很多数据采集系统存在功能单一、采集通道少、采集速率低、操作复杂、并且对操作环境要求高等问题。人们需要一种应用范围广、性价比高的数据采集系统,基于单片机的数据采集系统具有实现处理功能强大、处理速度快、显示直观,性价比高、应用广泛等特点,可广泛应用于工业控制、仪器、仪表、机电一体化,智能家居等诸多领域。总之,无论在那个应用领域中,数据采集与处理越及时,工作效率就超高,取得的经济效益就越大。 数据采集系统的任务,就是采集传感器输出的模拟信号转换成计算机能识别的信号,并送入计算机,然后将计算得到的数据进行显示或打印,以便实现对某些物理量的监测,其中一些数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。 数据采集系统的市场需求量大,特别是随着技术的发展,可用数据器为核心构成一个小系统,而目前国内生产的主要是数据采集卡,存在无显示功能、无记忆存储功能等问题,其应用有很大的局限性,所以开发高性能的,具有存储功能的数据采集产品具有很大的市场前景。 随着电子技术的迅速发展,,一些高性能的电子芯片不断推出,为我们进行电子系统设计提供的更多的选择和更多的方便,单片机具有体积小、低功耗、使用方便、处理精度高、性价比高等优点,这些都使得越来越广泛的选用单片机作为数据采集系统的核心处理器。一些高性能的A/D转换芯片的出现也为数据采集系统的设计提供了更多的方便,无论是采集精度还是采样速度都比以前有了较大的提高。其中一些知名的大公司如MAXIM公司、TI公司、ADI公司都有推出性能比效突出的 A/D转换芯片,这些芯片普通具有低功耗、小尺寸的特点,有些芯片还具有多通道的同步转换功能。这些芯片的出现,不仅因为芯片价格便宜,能够降低系统设计的成本,而且可以取代以前繁琐的设计方法,提高系统的集成度。 数据采集器是目前工业控制中应用较多的一类产品,数据采集器的研制已经相当成熟,而且数据采集器的各类不断增多,性能越来越好,功能也越来越强大。 在国外,数据采集器已发展的相当成熟,无论是在工业领域,还是在生活中的应用,比如美国FLUKE公司的262XA系列数据采集器是一种小型、便携、操作简单、使用灵活的数据采集器,它既可单独使用又可和计算机连接使用,它具有多种测量

基于8051单片机的数据采集系统设计

基于8051单片机的数据采集系统设计 一.设计任务 设计一个数据采集系统,要求: 1.有一组开关量和1路模拟量,采样开关量控制一组发光二极管,定时采样模拟量并显示出来。 2.定时采样ADC0809某通道模拟信号,每隔2秒在显示器或数码管上显示出来。 3.定时的实现。 二.设计思路 数据采集是指从传感器和其他待测设备中自动采集模拟或数字信号电量或非电量信号送入控制器中进行分析和数据处理。 本设计采用单路模拟信号的数据采集。设计思路为:通过传感器采集待测的信号,将其转换为相应的电压信号,经运算放大器放大后送入模数转换器ADC0809在单片机的控制下进行模数转换。每次转换结束后,单片机在控制电路的作用下将数据读走存入片内存储器。而单片机则需要将收到的数据送入PC机中进行相应处理。单片机与PC 间的数据通信方式为串口通信协议RS 232,通过芯片MAX232进行电气匹配。 目录

一.系统总统设计方案 二.系统的硬件设计 2.1信号调理电路 2.2数据采集电路 2.3 80C51芯片内部功能与引脚介绍 三.系统的软件设计 3.1主程序 3.2 A/D转换 3.3数据采集中断程序 四.设计总结 五.参考文献 六.附录—数据采集系统原理图一.系统总统设计方案

根据系统基本要求,将本设计系统划分为信号调理电路、8路模拟信号的产生与A/D 转换器、发送端的数据采集与传输控制器、人机通道的接口电路、数据传输接口电路几个部分。 数据采集与传输系统一般由信号调理电路,多路开关,采样保持电路,A/D,单片机,电平转换接口,接收端(单片机、PC或其它设备)组成。系统框图如下图1所示。 图1 一般系统框图 二.系统的硬件设计 2.1信号调理电路 信号调理能够将被测对象的输出信号变换成计算机要求的输入信号。如图2所示,为 避免小信号通过模拟开关造成较大的附加误差,在传感器输出信号过小时,每个通道应 设前置放大环节。 图2 信号调理过程 2.2 数据采集电路 把连续变化量变成离散量的过程称为量化,也可理解为信号的采样。 把以一定时间间隔T逐点采集连续的模拟信号,并保持一个时间t,使被采集的信号变成时间上离散、幅值等于采样时刻该信号瞬时值的一组方波序列信号,即采样信号。

数据采集系统设计

目录 摘要 (1) 1 引言 (2) 1.1 数据采集系统的简介. (2) 1.2 课程设计内容和要求 (3) 1.3 设计工作任务及工作量的要求 (3) 2 内容提要 (3) 3 系统总体方案 (3) 3.1 系统设计思路 (3) 3.2 系统总体框图 (4) 4 硬件电路设计及描述 (4) 4.1 8253芯片及工作原理 (4) 4.1.1 基本组成及工作原理 (4) 4.1.2 8253与系统连接 (5) 4.2 ADC0809内部功能与引脚介绍 (5) 4.2.1 引脚排列及各引脚的功能 (6) 4.2.2 ADC0809工作方式 (7) 4.2.3 ADC0809与系统连接 (8) 4.3 单片机89C51的引脚与功能介绍 (8) 4.4 8255并行口芯片基本组成及工作原理 (10) 4.4.1 8255的内部结构 (11) 4.4.2 8255的工作方式 (12) 4.2.3 8255与系统连接 (12) 4.5 LED显示部分接线及工作原理 (13) 4.5.1 LED显示工作原理 (13) 4.5.2 LED显示部分接线 (14) 4.6 总体电路图 (14) 5 软件设计流程及描述 (15) 5.1 主程序设计思路 (15)

5.2 部分程序设计流程图 (16) 5.2.1 8253程序流程图 (16) 5.2.2 8255程序流程图 (17) 5.2.3 数据处理流程图 (17) 5.2.4 LED显示流程图 (17) 5.3 汇编语言程序清单 (18) 5.4 仿真结果 (21) 6 课程设计体会 (21) 参考文献 (23)

摘要 数据采集是从一个或多个信号获取对象信息的过程。随着微型计算机技术的飞速发展和普及,数据采集监测已成为日益重要的检测技术,广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。数据采集是工业控制等系统中的重要环节,通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现,作为测控系统不可缺少的部分,数据采集的性能特点直接影响到整个系统。 本课程设计采用89C51系列单片机,89C51系列单片机基于简化的嵌入式控制系统结构,具有体积小、重量轻,具有很强的灵活性。设计的系统由硬件和软件两部分构成,硬件部分主要完成数据采集,软件部分完成数据处理和显示。数据采集采用AD0809模数转换芯片,具有很高的稳定性,采样的周期由可编程定时/计数器8253控制。完成采样的数据后输入单片机内部进行处理,并送到LED显示。软件部分用Keil软件编程,操作简单,具有良好的人机交互界面。程序部分负责对整个系统控制和管理,采用了汇编语言进行了判别通道、数据采集处理、数据显示、数据通信等程序设计,具有较好的可读性。 随着计算机在工业控制领域的不断推广应用,将模拟信号转换成数字信号已经成为计算机控制系统中不可缺少的重要环节,因此数据采集系统有着重要的意义。

高速数据采集系统设计

精心整理 基于FPGA 和SoC 单片机的 高速数据采集系统设计 一.选题背景及意义 随着信息技术的飞速发展,各种数据的实时采集和处理在现代工业控制和科学研究中已成为必不可少的部分。高速数据采集系统在自动测试、生产控制、通信、信号处理等领域占有极其重要的地位。随着核集成FPGA 芯片软件的正机读取图1-1最小系A/D 转换器以128图3-1高速数据采集系统设计方案 四.硬件电路设计 1.模拟量输入通道的设计 模拟量输入通道由高速A/D 转换器和信号调理电路组成。信号调理电路将模拟信号放大、滤波、直流电平位移,以满足A/D 转换器对模拟输入信号的要求。 2.高速A/D 转换电路设计

五.FPGA模块设计 本设计的数据缓冲电路采用FIFO存储器。FIFO数据缓冲电路原理如图5-1。 图5-1FIFO数据缓冲电路原理 FIFO的写端口的数据线与ADS931的数据线直接相连,FIFO的写时钟和ADS931采用同一时钟信号CLK0。FIFO的读端口与单片机并行总线相连,数据输出端口加了三态缓冲器。地址译码器的CS和读信号RD相或非后作为FIFO的读时钟电路和三态缓冲的使能信号。 片选信号1 FIFO数据顶层原理图如图5-2。 图5-2FIFO数据顶层原理图 六.F360单片机模块设计 主程序完成C8051F360单片机初始化、检测有无按键输入等功能。在此系统中我们加入了一个频率测试显示功能。主程序流程图如图6-2。 图6-2主程序流程图 主程序源代码如下: voidmain() { ucharxdata*addr1; uinti; floatf,ts; ucharfuzhi; intup,down,m,n; up=0;down=0;m=0;n=0;ts=0.04; InitDevice(); //F360初始化 InsitiLcd(); //LCD模块初始化

数据采集系统的设计与实现

长江大学工程技术学院 课程设计报告
课设题目
课程名称




学生姓名




指导教师


数据采集系统的设计与实现 汇编语言+微型计算机技术
信息系
2012 年 8 月 28 日~2012 年 9 月 9 日

目录
目录 长江大学工程技术学院 ..................... 错误!未定义书签。 一、设计目的 ............................. 错误!未定义书签。 二、设计内容 ............................. 错误!未定义书签。 三、硬件设计及分析 ....................... 错误!未定义书签。
1.总体结构图......................... 错误!未定义书签。 2.各部件端口地址设计及分析 ............ 错误!未定义书签。 3.各部件的组成及工作原理 .............. 错误!未定义书签。 四、软件设计及分析 ....................... 错误!未定义书签。 1.总体流程图......................... 错误!未定义书签。 2.主要程序编写及分析.................. 错误!未定义书签。 五、系统调试 ............................. 错误!未定义书签。 1.调试环境介绍........................ 错误!未定义书签。 2. 各部件的调试....................... 错误!未定义书签。 3.调试方法及结果...................... 错误!未定义书签。 六、总结与体会 ........................... 错误!未定义书签。 七、附录 ................................. 错误!未定义书签。

远程数据采集系统的设计与实现

华中科技大学 硕士学位论文 远程数据采集系统的设计与实现 姓名:吴雪峰 申请学位级别:硕士 专业:计算机系统结构 指导教师:谢长生 20070604

摘要 在进行数据采集时,由于许多被测对象距离较远或现场危险,只能在远距离的地方进行测量,然后传输出去,这便产生了远程数据采集系统。远程数据采集系统有着自身的特点:首先,为了精确和全方位获取环境信息,系统一般要提供多个采集通道进行高速采样;其次,为方便用户随时了解系统的运行状况,系统在高速采样的同时,必须能以异步接收和处理控制站的命令、传输用户所需数据;另外,远程数据采集系统一般仅靠电池供电,于是低功耗成为衡量系统性能的重要指标。 从实时性、远程可控性、低功耗的目标出发,提出由FPGA(现场可编程门陈列)作为数据采集控制部分、由嵌入式微处理器系统和单片机作为数据存储和传输部分的数据采集系统。外部信号通过前置放大、滤波后,在FPGA的控制下进行高速数模转换和缓存;采集到的数据由嵌入式微处理器系统进行读取、处理和存储;数据通过RJ-45网络接口或无线数传模块传输至远程上位机。 单片机在系统中有三个作用:一是提供用户操作输入接口及系统状态指示灯等信息;二是当嵌入式微处理器系统在高速采集和存储时,可以异步的接收来自控制站的无线命令,并对命令进行分析和处理;三是对嵌入式微处理器系统进行电源控制,在不需要采样时可以将嵌入式板的电源断开。 与通常的仅仅采用单片机或嵌入式微处理器系统的采集系统相比,同时采用两者可以将用户接口和采集任务分开,使采集系统在保证吞吐率和实时性的同时能处理用户输入或来自控制站的无线传输命令。另外,单片机对嵌入式微处理器系统的电源控制功能可以达到降低系统功耗的目的。 关键字:数据采集,嵌入式系统,无线数据传输

数据采集系统设计案例

前言 对海洋监测数据进行有效的采集、存储和处理,是所有自动化海洋监测系统都需要设计和开发的重要内容。尤其恶劣工作环境和长期无人坚守时,海洋监测数据的采集、存储和处理就起到了中坚作用.是关系海洋监测任务能否自动地长期和可靠执行的关键。目前,海洋技术越来越趋向于多要素的长期和同步监测,不仅要考虑特殊的工作环境和长期运行要求.还考虑传感器的数量、特点和数据处理方法等,这使得海洋监测数据的采集、存储和处理任务日益繁重并且要求提高了。开展各种海洋监测项目时,专业科技人员都需要花费大量的时间和精力配套开发相关硬件和软件。这些研发工作内容接近但是不尽相同,花费人力物力以外,系统性能和成本也必须考虑。本文提出一种海洋监测领域专用的通用型数据采集与处理系统的设计方法。该系统可以灵活应用于各种海洋监测项目.不仅避免项目开发过程中对人力和物力的重复性损耗.而且。形成的专业优势和高性能设备能够确保信息采集、处理和控制更加系统高效。 1系统设计要求 海洋监测通用数据采集与处理系统专门针对海洋监测这一应用领域。因此,设计充分考虑目前国内海洋监测领域的常用传感器类型、数据采集和处理方法,以及海洋监测的应用环境和要求。系统要求在通用性、专业性、智能性和扩展性方面具有一定优势。为满足大部分海洋监测项目的需要.通用型海洋监测数据采集与处理系统要求灵活地提供多路模拟量数据采集通道、多路数字/脉冲量数据采集通道、多路数字量输出控制通道、多路串行通信和远程通信接口。目的是兼容各种海洋监测项目常用的传感器.兼容各种常用的远程通信设备并提供直接连接上位机的系统设置和操作功能。同时。为实现海洋监测项目的一些控制操作功能,例如.对连接的海洋监测传感器执行加断电和开始、停止采集信息.以及特殊传感器例如毛刷的操作等。针对海洋监测多要素和长期性的特点,系统设计大容量数据存储功能和灵活的系统操作设置功能,包括不同种类的数据设置不同的采样时间,或者特殊情况下,例如,风速和有效波高大于一定值时启动数据的加密采集处理功能等。为适应海洋监测的工作环境,甚至恶劣环境,系统要满足强抗干扰、高可靠性和低功耗等要求。 2系统设计 海洋监测通用数据采集与处理系统由硬件设备和配套软件两部分组成。硬件设备的基本功能包括:与海洋监测项目需要的各种传感器有效连接.根据监测项目的要求实时采集、处理并存储各种数据信息.实现现场海洋监测系统与计算机上位机的直接信息传输.连接无线传输模块,实现远程自动化海洋监测项目要求的监测信息无线传输功能。配套软件包括系统初始化设置软件和数据接收及处理软件两部分。 2.1硬件设计和工作原理 硬件设备的内部结构除核心处理器以外,具体分为模拟量信息采集通道、数字控制通道、脉冲通道、信息通信端口、信息存储和设备供电。具体的硬件设计方案如图l所示。综合考虑海洋监测对功耗和系统要求.选择AVR单片机作为设备的核心处理器。如图l所示.设备采用AtmelATmegal28型AVR单片机作为硬件核心处理器。外部12V(9一18V范围)直流供电。LM2576电源芯片将系统+12 V开关电源转换成+5V稳压供电。RTC时钟模块通过DSl302时钟芯片的涓流充电方式,提供设备实时时钟,方便存储记录时间。SD卡大容量数据存储模块利用单片机的SPI接口模式。由AMSlll7

数据采集系统的设计

摘要 数据采集系统,是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测,并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息,供显示、记录、打印或描绘的系统。 本课程设计对数据采集系统作了基本的研究。本系统主要解决的是采集10路模拟量(10位精度),20路开关量,采集的数据每隔1毫秒,通过串行通讯方式RS485向一台工控机传送的实现方法。 关键字:数据采集、A/D转换、模拟量。数字量、串行通信

数据采集系统的设计 1 设计内容及要求 设计一个数据采集系统,系统要采集10路模拟量(10位精度),20路开关量,采集的数据每隔1毫秒,通过串行通讯方式RS485向一台工控机传送。 要求:①选择合适的芯片;②设计原理电路(包含译码电路);③编制数据采集的程序段;④编制数据通信程序段;⑤撰写设计说明书。 2 数据采集系统原理及实现方案 本课设是设计一个数据采集系统,系统要采集10路模拟量(10位精度),20路开关量,采集的数据每隔1毫秒,通过串行通讯方式RS485向一台工控机传送。 数据采集与传输系统一般由信号调理电路,多路开关,采样保持电路,A/D,单片机,电平转换接口,接收端(单片机、PC或其它设备)组成。硬件设计应用电子设计自动化工具,数据采集原理图如图1所示: 图1 数据采集原理图 由原理图可知,此设计主要分三大部分:模拟量的输入采集,数字量的输入采集,从机向主机的串行通信。 信号采集分析:采集多路模拟信号时,A/D转换器前端需加采样/保持(S/H)电路。待测量一般不能直接被转换成数字量,通常要进行放大、特性补偿、滤波

等环节的预处理。被测信号往往因为幅值较小,而且可能还含有多余的高频分量等原因,不能直接送给A/D 转换器,需对其进行必要的处理,即信号调理。如对信号进行放大、衰减、滤波等。 本题设计要求简单,模拟量和数字量直接给出,故信号采集部分可忽略,而将数据输出直接连接至A/D 转换器输入端。 模拟量的采集:A/D 转换器的选取应考虑:(1)转换时间的选择:转换速度是指完成一次A/D 转换所需时间的倒数,是一个很重要的指标。A/D 转换器型号不同,转换速度差别很大。由于本系统的控制时间无具体要求,故可不予考虑,但至少要小于题目要求的1ms ,这是可以达到的。(2)AD 位数的选择:A/D 转换器的位数决定着信号采集的精度和分辨率。要求精度为10位。 输入为0~5V 时,分辨率为 0049.01 25 1210=-=-N F V V 设计要求10位精度的10路模拟量,通过查阅资料,TLC1543芯片满足要求。 TLC1543 是一种开关电容结构的逐次逼近式A/D 转换器, 片内提供转换时钟,12 位或 8 位串行数据输出。可采集 11 路模拟输入电压,由片内多路开关选通,并采样保持。 数字量的采集:设计中要求是20路数字量,可利用单片机的I/O 口直接采集,但需要20个I/O 口与之对应,这样,就浪费了芯片的管脚资源,可采用并行采集、串行输出的办法,进行I/O 口扩展。 传输方式分析:通过串行通讯方式RS485向工控机传送。

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