第1章绪论
数据采集系统是计算机应用硬件和软件的综合技术,是近代电子技术,自动控制技术,计算机技术,半导体技术,微电子技术的传感器技术的综合应用。它以电子计算机为核心,连接各种智能器件和传感器,组成各类大中小型数据采集系统。根据使用的目的和用途进行电量和非电量的参数的数据采集,数据处理,实施多种功能控制。数据采集技术是解决测量、控制、计算、存储、分析信号的最新最佳技术。特别是测试非电量更是如此,因为电子敏感元件能将非电量转变成电量加以测量。如目前已经能够将光、热、磁,等物理化学和生物反映的信息量转化成为电和其他信号,给数据采集系统输入各种信息,是数据采集系统在测试和控制系统中得到广泛应用。
数据采集系统一般具有三个突出的优点:
第一,价格低。数据采集系统配备小型计算机,几片大规模集成电路。
第二,维修方便,故障自检,模块板标准化系列化。
第三,功能得到最大的扩展。由于一般的数据采集系统都配有A/D变换器,有时还配有D/A变换器,这样计算机就
可以处理模拟量和数字量。
由现在的一些资料可以看出,数据采集已经成为一种专门的技术。各种不同的功能板及系统软件,还在向标准化系列化发展。有些国家有专门研究机构,生产和销售部门。从他的系统性和配置来看,已进入分布置能系统。
要将微机输出的数字化的控制信号传递给执行部件,使其工作起来,产生相应的模拟量(电压或电流信号),去控制被控器件,就必须由D/A转换器。同样,要使变化缓慢的连续的模拟信号能被PC 机辨识,必须将其转换为数字信号,这样A/D转换器件同样不可或缺。
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挂科由于使用的情况不同,因此对A/D、D/A芯片的位数、速度、精度及价格有不同要求,可根据实际情况选用不同型号的产品。最重要的是要使所选器件与其他部分在工作方式、速度上达到一致,芯片应以适配其余部件、相互间有良好的接口,不存在明显的速度瓶颈和工作稳定为目标。
这次设计的主要任务就是做一个简单的多路数据采集系统。以锅炉的温度测量为背景,实现数据的多路采集。此次设计的过程主要有以下几部分:
1,用热电偶测出温度,获得模拟信号。并由模拟多路开关将得到的模拟信号发送出去。
临沂热线2,设计一个测量放大电路,将微弱的模拟信号,对其进行放大处理。工伤赔偿协议书
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3,用单片机80C196对放大后的模拟信号进行处理,完成对模拟信号的A/D转换,并将得到的数字信号传输到计算
机中。80C196的控制由一个C96程序完成。
这段程序完成单片机的串口接收、单片机的串口发送、模
拟信号的A/D转换以及对得到的数字信号的简单滤波处
理等一系列任务。
本设计所用的C96语言,是一种广泛应用于MCS-96系列单片机的开发和应用上的高级语言。他不仅具有一般C语言所有的优点,也具有一些汇编语言的特点,这样使它在单片机控制上更加游刃有余。
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第2章数据采集系统工作原理及总体设计
2.1数据采集系统的组成
该微型计算机数据采集系统一般是由传感器,模拟多路开关,测量放大电路,采样保持器,A/D转换
器计算机和其他外设等部分组成。
各部分作用如下:
2.1.1 传感器
各种待转换的物理量,如温度,压力,位移,流量等都是非电量。首先把这些非电量转化为电信号,然后才能做进一步的处理。把各种物理量转化成电信号的器件成为传感器。传感器的类型有很多,如测量温度的传感器有热电偶,热敏阻等;测量机械位移的有电感
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位移传感器,光栅位移传感器等;测量机械力的有压力敏传感器,应变片等;测量气体的有气敏传感器等。
2.1.2 模拟多路开关
数据采集系统往往要对多路模拟量进行采集。在不要求高速采样的场合,一般采用公用模拟的A/D转换器,分时对各路模拟量进行模/数转换,目的是简化电路,降低成本。可以用模拟多路开关来轮流切换各路模拟量与A/D转换器之间的通道,使得在一个特定的时间里,只允许有一路模拟信号输入到A/D转换器,从而实现分时转换的目的。
一般模拟多路开关有2N
个模拟输入端,N个通道选择端,由N
个选通信号控制选择其中一个开关闭合,使其相对应的模拟输入端与多路开关的输出端接通,让该路模拟信号通过。有规律的周期性的改变N个选通信号,可以按固定的序列周期性的闭合各个开关,构成一个周期性的分组的分时复用输出信号,由后面的A/D转换器分时复用对各通道模拟信号进行周期性的转换。
2.1.3 测量放大电路
在数据采集系统中,被检测的物理量经过传感器变换成模拟信号,往往是很微弱的微伏级信号,需要用放大器加以处理,对其进行放大。现在市场上可以购买到的各种放大器中,由于通用的运算放大器一般都具有毫伏级的失调电压和每度数微伏的温漂,因此,通用的运算放大器不能直接用于放大微弱信号,而测量放大器则能较好的实现此功能。
测量放大器是一种带有精密差动电压增益的器件,由于它具有高输入阻抗,低输出阻抗,强抗共模干扰能力,低温漂,低失调电压和高稳定增益等特点,使其在检测微弱信号的系统中被广泛用作前置放大器。
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2.1.4 采样保持器
A/D转换器完成一次转换需要一定的时间,在这段时间内希望A/D转换器输入端的模拟信号电压保持不变,以保证有效高的转换精度。这样可以用采样/保持器来实现,采样保持器的加入,大大提高了数据采集系统的采样频率
2.1.5 A/D转换器
因为计算机只能处理数字信号,所以必须把模拟信号转换成数字信号,实现这一转换功能的器件是A/D转换器。A/D转换器是采样通道的核心。因此,A/D转换器是影响数据采集系统的采样速率和精度的主要因素之一。
2.1.6 接口电路
接口电路使用来讲传感器输出的数字信号进行整形或电平调整,然后再传送到计算机的总线。
2.1.7 微机及外部设备新浪 评论
情侣个性签名一对他们负责对数据采集系统的工作进行管理和控制,并对采集到的数据作必要的处理,然后再根据需要来显示和打印。
2.1.8 定时与逻辑控制电路
数据采集系统各器件的定时关系是比较严格的,如果定时不合适,就会严重影响到系统的精度。因此,就需要有准确的定时与逻辑控制电路。
2.2数据采集系统的工作原理
数据采集的任务,具体上说,就是采集传感器传出的模拟信号并将其转换成计算机能识别的数字信号,然后送入计算机,根据不同的需要有计算机进行相应的计算和处理,得出所需的数据。与此同时,将计算得到的数据进行现实和打印,以便实现对某些物理量
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