数据采集及传输处理系统

中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1009-2552(2007)06-0073-03

数据采集及传输处理系统

杨永辉1,庞 宵1,李景杰2

(1.辽宁科技大学电子与信息工程学院,鞍山114044; 2.鞍钢计量厂,鞍山114001)

摘 要:为了方便地在现场监控电压或电流信号,显示出相应数值并预警出现问题的信号,很有必要设计一个低成本、观察方便、操作简易的处理系统。提出了基于数字采集及传输处理系统的基本设计思想,包括A D转换器与单片机的接口实现,MAX485的串口传输原理及并口驱动LED等,设计出了完整的电路结构与实现软件。为了编程方便及易于调试,采用C语言作为软件编程语言,开发环境是Keil软件。

关键词:数据采集;MAX485串行通信;AT89C51

System of data collection and transmitting&processing

YANG Yong hui1,PANG Xiao1,LI Jing jie2

(1.School of Electronics and Information Engineering,Liaoning University o f

Science and Technology,Anshan114044,China;

2.Angang Computation and Measure Company,A nshan114001,China)

Abstract:In order to monitor voltage or current signals expediently at the local,display the corresponding values and alar m fault signals,it is very important to design a lo w cost system with convenient observation and straightforward operation.This article brings for ward an idea based on a system of digital data c ollection, transmitting and processing,introduces the interface between the A D converter and the single chip microcom puter,analyzes the principal of the transmitting system based on MAX485serial ports,describes the method of driving LED by parallel ports in detail,and designs a complete circuit architecture and imple mented software under this foundation.To program facilitatively and debug effortlessly,C language is adopted as the progra m ming language and the developed environment is Keil software.

Key w ords:data collection;MAX485serial port communication;AT89C51

随着电子技术的迅速发展,单片机以其高可靠性、高性能、低价格、应用灵活等特点,在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用。在自动控制领域,为了解设备的运行参数及运行状态,需要对各种物理量进行检测。通常采用的方法有:使用微机控制,但其设备复杂、成本较高;使用单CP U控制,虽然简单,但系统智能化及传输可靠性低。两种方法都不理想。

为了避免上述两种方法的不足,并满足现场要求,设计了一种借助单片机、显示器件、数据采集技术和现代通信技术,适用于电压和电流信号的数据采集及传输处理装置。1 方案的确定

在生产过程中需要下位机直接对生产过程进行检测,需要上位机控制并显示数据。为了提高系统的智能性、可靠性和实用性,本设计采用双C PU的方法,即在数据采集的发端和数据处理的收端都采用单片机控制,发端完成数据的采集、转换和发送,收端完成数据的接收、处理和显示功能。并在数据通信中采用差错控制技术以保证数据通信的可靠性。两片CPU都采用目前广泛应用的MC S51系列

收稿日期:2006-10-31

作者简介:杨永辉(1971-),男,1995年毕业于东北大学通信工程专业,辽宁科技大学电信学院任教,主要从事移动通信方

面的教学和科研。

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的AT89C51芯片,因为它的功能较强并且价格较低,被广泛应用于控制系统中。双机通讯主要是利用单片机内部的半双工串口的发送和接收功能,为了增加传输距离和提高抗干扰能力,本系统利用MAX485采用差模传输技术。

由于计算机所能处理的是数字量,而现场被测量的大多是模拟量,因此首先应将模拟量转化为数字量。本系统使用的A D 转换芯片是ADC0809,但它只能对输入的电压信号进行A D 转换,所以输入的电流信号首先要转化为电压信号。为了方便控制室里的工作人员能随时观察到现场设备中的某一点数据,在上位机中设计了4*2的矩阵键盘,完成即按即读的功能。显示部分的电路是利用8155控制5位七段LED 的数码管组成的。

2 系统结构设计

按前面的设计要求,系统结构框图如图1所示。它由A D 采集模块、双CPU 通讯模块、键盘控

制与数据显示模块组成。

图1 系统结构框图

2.1 A D 采集模块

该模块工作在发端的实际现场,用于将模拟信号转换为数字信号。

系统中采用8位A D 转换器ADC0809实现模 数转换。ADC0809是C MOS 集成电路,可与单片机的数据总线直接相连,而且它有8路模拟开关,可以直接连接8个模拟量,实现多路转换功能。并且它与单片机AT89C51的接口简单,使用方便。由于ADC0809

只能转换电压信号,故对电流信号应先转换为电压信号,放大后接入ADC0809的输入端。

ADC0809与AT89C51单片机的连接分别为:(1)ADC0809的时钟CLK 由AT89C51的地址锁存端ALE 信号经过二分频后产生。

(2)ADC0809的数据线D0-D7与单片机的数据总线P0口直接相连。

(3)ADC0809的地址选择端ADDA,ADDB,ADDC 经过74LS373与AT89C51的数据总线AD0,AD1,AD2相连。

(4)ADC0809的A D 转换结束信号EOC 接AT89C51的I NT0口。

(5)ADC0809地址锁存信号ALE 和起动信号START 接在一起,并经过反相器与AT89C51的写信号WR 相连,AT89C51读信号端RD 经反相器与ADC0809的允许输出端OE 端相连,完成输出允许控制,读写控制均由AT89C51的P2.7控制。

对A D 转换结果的读出采用查询方式,即每次通过写信号起动A D 转换后,立刻查询状态标志,一旦发现E OC 呈高电平,表明A D 转换结束,系统将数据读入AT89C51的RAM 区。2.2 发端与收端CPU 通讯模块

在本系统中采用双CPU 进行控制,即在现场和控制室各用一片CP U 。采用双CPU 方式,系统硬件结构简单,便于智能控制和系统功能的扩充。发端即数据采集端的单片机可在现场对数据进行A D 转换,同时对数据进行(7,4)汉明编码处理,这样在很大程度上保证了数据传输的可靠性。AT89C51工作在串行通信方式1下实现异步传输。

发端的AT89C51和收端的AT89C51之间的数据通讯接口采用MAX485标准接口,因为它的通讯速率和传输距离均大于RS232标准接口。MAX485与AT89C51单片机的接口电路如图2所示。在图2中MAX485的A,B 端接了120欧的匹配电阻Rr 以

保证接收数据的准确性。

图2 通讯接口电路

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MAX485的DE,RE脚短接,与AT89C51单片机的P1.4口相连,用此控制MAX485的发送和接收两种状态。当P1.4口设置为 1 时,MAX485为发送状态,当P1.4口设置为 0 时,MAX485为接收状态,当不进行传输时,控制端P1.4为 0 ,处于接收状态。

2.3 键盘控制与数据显示模块

为了便于用户操作,在收端设计了一个4*2的键盘,包括U1~U4和I1~I4的8路功能键。工作人员可按键盘中U1~U4,A1~A4功能键来随时观察4路电压和4路电流信号。

显示器选用5位7段LED数码管完成数据的显示。LED数码显示器不断地依次显示8路模拟电压转换来的数据,其中前两位显示哪路的电压或电流信号,后3位显示模拟量数值。如果哪路设备显示的数据为0,由8155的PA5口驱动发光二极管不断闪烁产生预警。

键盘和显示器的控制采用可编程键盘 显示器接口8155。它能对显示器自动扫描,能识别键盘上闭合键的键号。它独立于C PU工作,可以大大提高CPU的工作效率。在工作时,通过定时查询8155的PC口状态,AT89C51实现对用户按键的响应,并根据键盘的功能作出相应的处理。

8155与AT89C51单片机的连接分别为:

(1)8155的数据线D0~D7与AT89C51的P0口相连。

(2)8155的读 写信号RD,WR和ALE由AT89C51的RD,WR信号和ALE直接提供。

(3)8155的片选信号CS由AT89C51的P2.7控制,当P2.7=0时,可对8155进行读写。

(4)8155的I O M控制信号由AT89C51的P2.6提供。若P2.6=0即IO=0,则CPU选中8155的RAM工作。

(5)8155的时钟信号C LK由AT89C51的地址锁存信号ALE提供。

(6)8155的P A,PB口分别作为LED数码管的位选端和段选端。

3 系统软件设计

系统软件分为数据发端与数据收端两个部分,发送端首先进行初始化,设置串口模式,然后启动ADC0809,接收采样后形成的数字信号,将此信号进行差错控制编码后由串口发送至接收方;接收端软件校验接收到的信号并扫描键盘,通过8155驱动LED显示相关通路信号。

软件流程图如图3

所示。

图3 收端主程序

4 结束语

该系统具有体积小,结构简单,实时性强,可靠性高及抗干扰能力较强等特点。作为一种远距离的数据采集及传输处理装置,在控制室里的工作人员可方便观察现场监控的电压或电流信号。

本装置适用于不同场合,但在具体的应用中需要有一定的变化。比如在通信数据量一定的情况下,采用较高的波特率比较好,但高的波特率必定要降低传输距离,在实际应用中必须重新设定。本装置接入的电压电流信号很小,可根据现场的指标加入运算放大器并改动相应的程序。如果现场要采集8路以上的数据可以在上位机中增加ADC0809芯片。如果现场的躁声干扰信号很强,可在MAX485和AT89C51之间加入光电耦合器,确保接收到准确的信号。

参考文献:

[1] 马忠梅,籍顺心,张凯,等.单片机的C语言应用程序设计[M].

北京:北京航空航天大学出版社,2003:220-223.

[2] 张培仁.基于C语言编程MCS-51单片机原理与应用[M].北

京:北京清华大学出版社,2003:75-95.

[3] 李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京:北京航空航天大学

出版社,1999:129-138.

[4] 胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京:清华大学出版

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[5] 张洪润,蓝清华.单片机应用技术教程[M].北京:清华大学出

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[6] The Introduce of the MAX485[EB/OL].[2003].http: www.21ic.

com,2003.

[7] 石方文.通信英语[M].北京:邮电大学出版社,1998:52-37.

责任编辑:么丽苹

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数据采集及传输处理

数据采集及传输处理 摘要 本文主要阐述了基于数字采集与传输处理系统的设计基本思想，包括硬件实现，应用软件实现以及驱动程序设计，同时也介绍了基于MAX485数据传输系统。 硬件的主要组成部分为AT89C51，ADC0809，MAX485，8155，LED显示。 用软件编程控制硬件实现的过程：发送方的设备把模拟信息转换为数字信息后，发送到接收方的设备上。接收设备利用LED来显示数据。 使用的核心芯片是AT89C51，这个芯片可以很好地满足我们的要求。数据采集系统用来采集模拟数据，并将模拟数据存放于存储器中作以后发送用。A/D转换器将模拟形式转换为数字量表示。使用ADC0809作为A/D转换器，它可以把连续的模拟信号转变成数字形式。选用MAX485连接两台机器进行传递信息. 软件编程的语言使用的是C 语言，它的运行的环境是keil软件。 关键词: 单片机AT89C51,ADC0809,MAX485,LED显示.

Abstract This article introduces the base method according to data collection and transmitting process system, including the hardware design, the application software design and the design of the program design, also introduces the data transmitting system according to the MAX485. The necessary hardware consists of AT89C51，ADC0809，MAX485，8155，LED display. The process of the programme of software controlling hardware operation as follow: The device on the transmitting computer converts the analog signals to digital format and this digital format is transmitted to the receiving computer. The device on the receiving computer uses the information to driver LED display. The key chip we use is AT89C51. This chip can meet our need perfectly. Data acquisition system is used to acquire analog data and store it on storage devices for later transmitting. A/D converter converts an analog format into an equivalent digital representation. We use the ADC0809 as A/D converter, which is used to convert continuous analog signals into digital format. We choose the MAX485 as the device, which is used to connect two computers for transmitting information. The programme of software language is C language, which of operation is keil software. Key words: MCS-AT89C51, A/D converter, MAX485, LED display.

数据采集及处理系统的设计

课程设计 题目数据采集及处理系统的设计学院自动化学院 专业自动化 班级0902班 姓名何润

指导教师张丹红 2012年07月03日 课程设计任务书 学生姓名：何润专业班级：自动化0902班 指导教师：张丹红工作单位：自动化学院 题目: 数据采集及处理系统的设计 初始条件： 设计一个64路巡回数据采集及处理系统，系统循环周期为1秒，16路模拟信号输入，16路开关信号输入，16路模拟输出，16路数字输出。 要求完成的主要任务: 1．输入通道及输出通道设计（0~20mV输入），（0~10V输出）2．每周期内各通道采样10次； 3．对模拟信号采用一种数字滤波算法； 4．完成系统硬件电路设计，软件流程及各程序模块设计； 5．完成符合要求的设计说明书。 时间安排： 2012年6月25日~2010年7月4日

指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 摘要 数据采集及处理系统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用非电量或者电量信号,送到上位机中进行分析,处理的过程。数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。而数据处理就是通过一些滤波算法，删除原始数据中的干扰和不必要的信息，分离出反映被测对象的特征的重要信息。本次课程设计采用A/D和D/A转换器和MCS-51单片机组成数据采集系统，数据采集系统可以通过A/D转换把模拟信号转换成数字信号，并且可以方便的实现数字信号存储。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。 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在工农业控制系统、医药、化工、食品等领域得到了广泛的应用。数据采集器具有良好的市场前景，在我们工业生产和生活中有着举足轻重的地位，因此，本次课程设计数据采集及处理系统有着一定的实际意义 关键词：数据采集，处理，A/D转换，D/A转换，采样保持

数据采集存储与传输

数据采集、存储和传输 压缩机转速为8k转/分时，频率133.33 f≈Hz，若要分析到信号频率的4倍频时，有经验公式得采样频率： 2.54133.33 1.33 f≥??≈kHz。所要采集的振动 s 信号是,x y轴两个方向的信号，故要使用采集卡的两个通道进行数据采集，所以，采样频率 f应大于2.66kHz。所以，采集卡的最高采样速率达到3kHz即可满足 s 转速为8k转/分的压缩机的振动信号采集。 中断采集： 在LabView中软件触发方式比较简单，但采样速度较低，在采集振动信号时不能满足实际要求。而采用中断触发方式可以实现数据的高速采集，最高采样速率可达100kHz。 以下是LabView下采用中断触发方式实现数据高速采集时用到的几个关键子VI的简单介绍： DeviceOpen：打开指定的设备并返回一个驱动句柄，之后所有执行相应I/O 操作的子VI 都应基于该句柄参数所获得的配置数据。该子VI 必须在调用其他驱动子VI 之前调用。 AllocDSPBuf：为用户缓冲区分配参数Count 指定大小的空间。该子VI 的输出用作FAITransfer 子VI的输入，通过MemoryType 参数可以选择以电压形式或二进制形式显示数据。程序运行结束后，LabVIEW自动释放此内存空间。EnableEvent：通过指定相应的事件类型代码来使用或禁用一个指定的事件，并通知由DriverHandle所指定的硬件设备。 MultiChannelINTSetup：开始多通道中断触发方式的A/D转换，并将采集到的数据储存到内部缓冲区，该操作将一直进行，直到调用FAIStop子VI。该子VI 运行时将自动调用AllocINTBuf子VI，分配FAIINTStart.Count参数所指定大小的内部缓冲区。与用户缓冲区不同的是，在程序结尾需另外调用子VI释放此内存空间。通过该子VI可以设置采样率、各通道增益代码、循环方式、是否使用FIFO缓存器等。 WaitFastAIOEvent：使程序进入等待状态，直到设定的事件发生（内部缓冲区半满或全满，等待结束,内部缓冲区全满）或等待时间超出用户通过Timeout参数设定的值。该子VI可以用来捕获内部缓冲区半满或全满事件。BufferChangeHandler：将数据从内部缓冲区传送到用户缓冲区。该子VI能够判断内部缓冲区当前的状态是半满还是全满，从而执行不同的操作：半满时，从内部缓冲区取出1/2Count数量的数据到用户缓冲区；全满时，不做任何传输操作。要实现连续数据采集，程序中需要反复调用该子VI。此外，如果在AllocDSPBuf中选择的是以电压形式显示数据，该子VI还负责完成从原始数据到电压值的转换。 ClearOverHandler：用来处理FAI采样缓冲区的溢出状态，并清除溢出标志。即当采集数据的数量达到FAIINTStart.Count 的值后归零，重新开始计数。OverRun：显示缓冲区中的数据是否已被及时地传送出去；HalfReady：显示内部

信息采集系统解决方案

信息采集系统解决方案

信息采集系统解决方案 1系统概述 信息采集是信息服务的基础，为信息处理和发布工作提供数据来源支持。信息数据来源的丰富性、准确性、实时性、覆盖度等指标是信息服务的关键一环，对信息服务质量的影响至关重要。针对交通流信息数据，包括流量、速度、密度等，目前主要是基于微波、视频、地磁等固定车辆检测器以及浮动车等移动式车辆检测器进行采集，各种采集方式都存在响应的利弊。针对车驾管以及出入境数据，包括车辆信息、驾驶人信息、出入境办证进度信息等，主要是通过和公安相关的数据库进行对接，此类信息将在信息分析处理系统进行详细介绍。 针对目前交通信息来源的多样性以及今后服务质量水平发展对信息来源种类扩展要求，需要建设一套统一的，具备良好兼容性和前瞻性的交通信息统一接入接口。一方面，本期项目的各种交通信息来源可以使用该接口进行数据接入，另一方面，当新的或第三方的交通信息来源需要加入到本系统中来时，可以使用该接口进行数据接入，不需要再次投入资源进行额外开发。 统一接入接口建成后，根据各种数据来源系统的网络环境、系统技术特性和交通流信息数据特点，开发相应的交通信息数据对接程序，逐一完成微波采集系统、浮动车分析系统、人工采集等来源的交通信息数据采集接入。 2系统架构及功能介绍 2.1统一接入接口 统一接入接口的建设的关键任务包括接口技术规范制定、路网路段编码规则约定及交通信息数据结构约定等多个方面。

2.1.1接口技术规范 一方面由于本系统接入的交通信息数据来源多样，开发语言和系统运行的环境均存在差异，不具备统一的技术特性；另一方面，考虑到以后可能需要接入更多新的或第三方的信息系统作为数据来源，应当选择较成熟和通用的接口实现技术作为本项目的交通流信息采集统一接入接口实现技术。 根据目前信息系统建设的行业现状，选择Web Service和TCP/UDP Socket 作为数据传输接口的实现技术是较优的选择。Web Service和TCP/UDP Socket 具有实时性强、通用性强、应用广泛、技术支持资源丰富等优势，可以实现跨硬件平台、跨操作系统、跨开发语言的数据传输和信息交换。 项目实施时需要根据现有的信息采集系统的技术特点来具体分析，以选定采用Web Service或TCP/UDP Socket作为接口实现技术，必要时可以两种方式并举，提供高兼容度的接口形式。 为了保护接入接口及其数据传输的安全性，避免恶意攻击访问，避免恶意数据窃取，可以使用身份认证、加密传输等技术来加以保证。 统一数据采集接口的工作流程可以如下进行：

基于LabVIEW的数据采集与处理系统设计

基于LabVIEW的数据采集与处理系统设计 摘要：虚拟仪器作为一种基于图形化编程的新型概念仪器，以计算机作为运行媒介，节省了大量的显示、控制硬件，越来越显示出它独有的优势。基于LabVIEW的数据采集与处理系统，整体采用了循环结构与顺序结构相结合的形式，实现了模拟信号的采集与实时动态显示，并且仿真出了对数据的采集和报警功能，并且能够存储数据，进行各种自定义设置，显示效果良好，对现实中的数据采集与处理系统具有很大的借鉴作用。 关键词：虚拟仪器；数据采集；数据处理；LabVIEW

The Design of Data Acquisition and Processing System Based on LabVIEW Abstract:As a kind of virtual instrument based on graphical programming the new concept of instruments, run at the computer as a medium, save a large amount of display, control hardware, more and more shows its unique advantages. Data acquisition and processing system based on LabVIEW, and the overall adopted loop structure and order structure, in the form of the combination of the dynamic analog signal acquisition and real-time display, and the simulation of the data collection and alarm function, and the ability to store data, for a variety of Settings, display effect is good, the reality of the data acquisition and processing system has a great reference. Keywords：Virtual Instrument;Data Collection;Data Processing;LabVIEW;

数据采集及传输处理系统

中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1009-2552(2007)06-0073-03 数据采集及传输处理系统 杨永辉1,庞 宵1,李景杰2 (1.辽宁科技大学电子与信息工程学院,鞍山114044; 2.鞍钢计量厂,鞍山114001) 摘 要:为了方便地在现场监控电压或电流信号,显示出相应数值并预警出现问题的信号,很有必要设计一个低成本、观察方便、操作简易的处理系统。提出了基于数字采集及传输处理系统的基本设计思想,包括A D转换器与单片机的接口实现,MAX485的串口传输原理及并口驱动LED等,设计出了完整的电路结构与实现软件。为了编程方便及易于调试,采用C语言作为软件编程语言,开发环境是Keil软件。 关键词:数据采集;MAX485串行通信;AT89C51 System of data collection and transmitting&processing YANG Yong hui1,PANG Xiao1,LI Jing jie2 (1.School of Electronics and Information Engineering,Liaoning University o f Science and Technology,Anshan114044,China; 2.Angang Computation and Measure Company,A nshan114001,China) Abstract:In order to monitor voltage or current signals expediently at the local,display the corresponding values and alar m fault signals,it is very important to design a lo w cost system with convenient observation and straightforward operation.This article brings for ward an idea based on a system of digital data c ollection, transmitting and processing,introduces the interface between the A D converter and the single chip microcom puter,analyzes the principal of the transmitting system based on MAX485serial ports,describes the method of driving LED by parallel ports in detail,and designs a complete circuit architecture and imple mented software under this foundation.To program facilitatively and debug effortlessly,C language is adopted as the progra m ming language and the developed environment is Keil software. Key w ords:data collection;MAX485serial port communication;AT89C51 随着电子技术的迅速发展,单片机以其高可靠性、高性能、低价格、应用灵活等特点,在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用。在自动控制领域,为了解设备的运行参数及运行状态,需要对各种物理量进行检测。通常采用的方法有:使用微机控制,但其设备复杂、成本较高;使用单CP U控制,虽然简单,但系统智能化及传输可靠性低。两种方法都不理想。 为了避免上述两种方法的不足,并满足现场要求,设计了一种借助单片机、显示器件、数据采集技术和现代通信技术,适用于电压和电流信号的数据采集及传输处理装置。1 方案的确定 在生产过程中需要下位机直接对生产过程进行检测,需要上位机控制并显示数据。为了提高系统的智能性、可靠性和实用性,本设计采用双C PU的方法,即在数据采集的发端和数据处理的收端都采用单片机控制,发端完成数据的采集、转换和发送,收端完成数据的接收、处理和显示功能。并在数据通信中采用差错控制技术以保证数据通信的可靠性。两片CPU都采用目前广泛应用的MC S51系列 收稿日期:2006-10-31 作者简介:杨永辉(1971-),男,1995年毕业于东北大学通信工程专业,辽宁科技大学电信学院任教,主要从事移动通信方 面的教学和科研。 73

数据采集存储系统实验报告

数据采集存储系统 陈俣兵任加勒蔡露薇 摘要：本系统以C8051F360单片机最小系统为核心，结合FPGA及高速A/D数据采集模块，可靠地实现对一路外部信号进行采集、存储及FFT频谱分析。系统硬件可以分为模拟部分和数字部分。模拟电路主要包括信号调理电路、锁相环模块及A/D模块、D/A模块。调理电路主要调节信号的幅度及直流偏置，以满足A/D对输入信号1~2V的幅度要求。锁相环模块为A/D模块提供时钟信号，以实现对输入信号的整周期采样，防止频谱泄露。数字部分主要由FPGA实现，用于数据的存储、传输等。本系统对锁相环的使用实现了采样频率对输入信号的跟踪，大大增加了输入信号频率变化范围。测试显示本系统谐波分量测量误差小于1%，系统稳定可靠。 关键字：FFT C8051F360 FPGA 锁相环 一、方案选择与论证 1.系统整体方案比较与选择 方案一：采用扫频外差法。将输入信号和扫频本振产生的信号混频，使变频后信号不断移入窄带滤波器，进而逐个选出被测频谱分量。这种方法的优点是扫频范围大，但对硬件电路要求较高，分辨率不高，难以满足题目要求。 方案二：采用单片机来实现。采用单片机系统控制AD转换器将交流电压电流信号存入缓冲区后，由CPU进行频谱分析以及功率计算。此方案可以使控制模块的设计较为简单。但是，频谱分析的计算（如FFT）具有数据量大，乘法运算居多的特点。此弊端只能通过减少采样点数或外扩运算芯片来解决，前者会降低测量精度，而后者会增加外围硬件设计的复杂程度。 方案三：C8051F360单片机结合FPGA及锁相环模块实现。利用锁相环模块对输入信号频率进行跟踪，能够实现对信号每个周期采集相同点的数据，保证了单片机进行频谱分析（FFT运算）时，数据的正确性。利用FPGA设计两个双口RAM，一个用于存储采集的外部信号数据，另一个用于存储单片机进行FFT运算过程中的大量数据。此方案硬件电路十分简单，且能够按需求方便地改变采集的数据量大小，提高运算结果的精度。且FPGA的高精度晶振能保证AD均匀采样，为计算精度提供保障。 综上所述，本设计选用方案三。系统原理框图见图1-1； C8051F360单片机Cyclone II FPGA 高速ADC信号调理 LCD模块 键盘模块 模拟 信号 锁相环 模块 时钟信号 高速DAC信号调理信号 回放图1-1-1 系统原理框图

数据采集与传输系统实验报告

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 数据采集与传输系统 摘要 该数据采集与传输系统以89C51及89C2051为核心，由数据采集模块、调制解调模块、模拟信道、测试码发生器、噪声模拟器、结果显示模块等构成。在本方案中仅使用通用元器件就较好的实现了题目要求的各项指标。其中调制解调模块、噪声模拟器分别采用单片机和可编程逻辑器件实现。本数据采集与传输系统既可对8路数据进行轮检，也可设置为对一路数据单独监控。本系统硬件设计应用了EDA 工具，软件设计采用了模块化的编程方法。传输码元速率为16kHz～48kHz的二进制数据流。另外，还使用了“1”：“01”、“0”：“10”的Manchester编码方法使数据流的数据位减少,从而提高传输速率。

一、方案设计与论证 首先，我们分析一下信道与信噪比情况。本题中码元传输速率为16k波特，而信号被限定在30k～50kHz的范围内，属于典型的窄带高速率数字通信。而信噪比情况相对较好。这是因为信号带宽仅为20kHz，而噪声近似为0～43kHz（）的窄带白噪声，这样即使在信号和噪声幅度比值为1：1的情况下，带内的噪声功率仍然比较小，所以系统具有较高的信噪比。 方案一： 常用的数字调制系统有：ASK、FSK、PSK等。其中FSK具有较强的抗干扰能力，但其要求的的带宽最宽，频带利用率最低，所以首先排除。ASK理论上虽然可行，但在本题目中，由于一个码元内只包括约两个周期的载波，所以采用包络检波法难以解调，也不可行。另外，对于本题目，还可以考虑采用基带编码的方法进行传输，如HDB3码，但这种编码方法其抗干扰能力较差，因此也不太适合。 方案二： PSK调制方式具有较强的抗干扰能力，同时其调制带宽相对也比较窄，因此我们考虑采用这种调制方式。为了简化系统，在实际实现时，我们采用了方波作为载波的PSK调制方式。当要求的数据传输速率较低（≤24kbps）时，对原始数据处理的方法如下：

关于数据采集技术的内容

关键词：声卡数据采集MATLAB 信号处理 论文摘要：利用数据采集卡构建的数据采集系统一般价格昂贵且难以与实际需求完全匹配。声卡作为数据采集卡具有价格低廉、开发容易和系统灵活等优点。本文详细介绍了系统的开发背景,软件结构和特点,系统地分析了数据采集硬件和软件设计技术,在此基础上以声卡为数据采集卡,以MATLAB为开发平台设计了数据采集与分析系统。 本文介绍了MATLAB及其数据采集工具箱, 利用声卡的A/ D、D/ A 技术和MATLAB 的方便编程及可视化功能,提出了一种基于声卡的数据采集与分析方案,该方案具有实现简单、性价比和灵活度高的优点。用MATLAB 语言编制了相应软件,实现了该系统。该软件有着简洁的人机交互工作界面,操作方便,并且可以根据用户的需求进行功能扩充。最后给出了应用该系统采集数据的应用实例。 1绪论 1.1 课题背景 数据也称观测值，是实验、测量、观察、调查等的结果，常以数量的形式给出。数据采集，又称数据获取，就是将系统需要管理的所有对象的原始数据收集、归类、整理、录入到系统当中去。数据采集是机管理系统使用前的一个数据初始化过程。数据采集技术广泛引用在各个领域。比如摄像头，麦克风，都是数据采集工具。 数据采集（Data Acquisition）是将被测对象(外部世界、现场)的各种参量(可以是物理量，也可以是化学量、生物量等)通过各种传感元件作

适当转换后，再经信号调理、采样、量化、编码、传输等步骤，最后送到控制器进行数据处理或存储记录的过程。 被采集数据是已被转换为电讯号的各种物理量，如温度、水位、风速、压力等，可以是模拟量，也可以是数字量。采集一般是采样方式，即隔一定时间（称采样周期）对同一点数据重复采集。采集的数据大多是瞬时值，也可是某段时间内的一个特征值。准确的数据测量是数据采集的基础。数据测量方法有接触式和非接触式，检测元件多种多样。不论哪种方法和元件，都以不影响被测对象状态和测量环境为前提，以保证数据的正确性。数据采集含义很广，包括对连续物理量的采集。在计算机辅助制图、测图、设计中，对图形或图像数字化过程也可称为数据采集，此时被采集的是几何量数据。 在智能仪器、信号处理以及自动控制等领域，都存在着数据的测量与控制问题，常常需要对外部的温度、压力、流量、位移等模拟量进行采集。数据采集技术是一种流行且实用的技术。它广泛应用于信号检测、信号处理、仪器仪表等领域。近年来，随着数字化技术的不断，数据采集技术也呈现出速度更高、通道更多、数据量更大的发展态势。 数据采集系统是一种应用极为广泛的模拟量测量设备，其基本任务是把信号送入计算机或相应的信号处理系统，根据不同的需要进行相应的计算和处理。它将模拟量采集、转换成数字量后，再经过计算机处理得出所需的数据。同时，还可以用计算机将得到的数据进行储存、显示和打印，以实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被用作生产过程中的反馈控制量。

信息采集系统解决方案

信息采集系统解决方案 1系统概述 信息采集是信息服务的基础，为信息处理和发布工作提供数据来源支持。信息数据来源的丰富性、准确性、实时性、覆盖度等指标是信息服务的关键一环，对信息服务质量的影响至关重要。针对交通流信息数据，包括流量、速度、密度等，目前主要是基于微波、视频、地磁等固定车辆检测器以及浮动车等移动式车辆检测器进行采集，各种采集方式都存在响应的利弊。针对车驾管以及出入境数据，包括车辆信息、驾驶人信息、出入境办证进度信息等，主要是通过和公安相关的数据库进行对接，此类信息将在信息分析处理系统进行详细介绍。 针对目前交通信息来源的多样性以及今后服务质量水平发展对信息来源种类扩展要求，需要建设一套统一的，具备良好兼容性和前瞻性的交通信息统一接入接口。一方面，本期项目的各种交通信息来源可以使用该接口进行数据接入，另一方面，当新的或第三方的交通信息来源需要加入到本系统中来时，可以使用该接口进行数据接入，不需要再次投入资源进行额外开发。 统一接入接口建成后，根据各种数据来源系统的网络环境、系统技术特性和交通流信息数据特点，开发相应的交通信息数据对接程序，逐一完成微波采集系统、浮动车分析系统、人工采集等来源的交通信息数据采集接入。 2系统架构及功能介绍 2.1统一接入接口 统一接入接口的建设的关键任务包括接口技术规范制定、路网路段编码规则约定及交通信息数据结构约定等多个方面。

2.1.1接口技术规范 一方面由于本系统接入的交通信息数据来源多样，开发语言和系统运行的环境均存在差异，不具备统一的技术特性；另一方面，考虑到以后可能需要接入更多新的或第三方的信息系统作为数据来源，应当选择较成熟和通用的接口实现技术作为本项目的交通流信息采集统一接入接口实现技术。 根据目前信息系统建设的行业现状，选择Web Service和TCP/UDP Socket 作为数据传输接口的实现技术是较优的选择。Web Service和TCP/UDP Socket 具有实时性强、通用性强、应用广泛、技术支持资源丰富等优势，可以实现跨硬件平台、跨操作系统、跨开发语言的数据传输和信息交换。 项目实施时需要根据现有的信息采集系统的技术特点来具体分析，以选定采用Web Service或TCP/UDP Socket作为接口实现技术，必要时可以两种方式并举，提供高兼容度的接口形式。 为了保护接入接口及其数据传输的安全性，避免恶意攻击访问，避免恶意数据窃取，可以使用身份认证、加密传输等技术来加以保证。 统一数据采集接口的工作流程可以如下进行：

数据采集与传输系统

第5节 电子综合设计范例4----数据采集与传输系统 一、设计任务与要求 1、设计任务 设计制作一个用于8路模拟信号采集与单向传输系统。系统方框图参见下图。 2、设计要求 求 8路0-5V 分别可调的直流电压。系统具有在发送端设定8路顺序循环采集与器。 Hz 的带通滤波器(带外衰减优于35 dB/十倍频程)作为模拟信道。 压值。 个用伪随机码形成的噪声模拟发生器，伪随机码时钟频率为96 kHz ，周期为在解调器输入他(如自制用来定量测量系统误码的简易误码率测试仪，其方框图见下图，等等)。 ⑴ 基本要 ① 被测电压为指定某一路采集的功能。 ② 采用8位A/D 变换 ③ 采用3 dB 带宽为30～50 k ④ 调制器输出的信号峰-峰值Vsp －p 为0～1 V 可变，码元速率16 kbps ；制作一个时钟频率可变的测试码发生器(如0101…码等)，用于测试传输速率。 ⑤ 在接收端具有显示功能，要求显示被测路数和被测电 ⑵ 发挥部分 ① 设计制作一127位码元，生成多项式采f(x)=x 7+x 3+1。其输出峰-峰值V np-p 为0～l v 连续可调。 ② 设计一个加法电路，将调制器输出V sp-p 与噪声电压V np-p 相加送入模拟信道。 端测量信号与噪声峰-峰值之比(V sp-p /V np-p )，当其比值分别为1、3、5时，进行误码测试。测试方法：在8路顺序循环采集模式下，监视某一路的显示，检查接收数据的误码情况，监视时间为l min 。 ③ 在(V sp-p /V np-p )=3时，尽量提高传输速率，用上述第(2)项的测试方法，检查接收数据的误码情况。 ④ 其

数据采集与处理技术

数据采集与处理技术 参考书目： 1．数据采集与处理技术马明建周长城西安交通大学出版社 2．数据采集技术沈兰荪中国科学技术大学出版社 3．高速数据采集系统的原理与应用沈兰荪人民邮电出版社 第一章绪论 数据采集技术(Data Acquisition)是信息科学的一个重要分支,它研究信息数据的采集、存贮、处理以及控制等作业。在智能仪器、信号处理以及工业自动控制等领域，都存在着数据的测量与控制问题。将外部世界存在的温度、压力、流量、位移以及角度等模拟量（Analog Signal）转换为数字信号（Digital Signal）, 在收集到计算机并进一步予以显示、处理、传输与记录这一过程，即称为“数据采集”。相应的系统即为数据采集系统（Data Acquisition System,简称DAS）数据采集技术以在雷达、通信、水声、遥感、地质勘探、震动工程、无损检测、语声处理、智能仪器、工业自动控制以及生物医学工程等领域有着广泛的应用。 1．1 数据采集的意义和任务 数据采集是指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集、转换为数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。相应的系统称为数据采集系统。 数据采集系统的任务：采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机，根据不同的需要由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显示或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分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。 数据采集系统的好坏，主要取决于精度和速度。 1．2 数据采集系统的基本功能 1.数据采集：采样周期

基于FPGA的水声信号采集与存储系统设计

基于FPGA的水声信号采集与存储系统设计 摘要：为实现对水声信号的多通道同步采集并存储，提出了一种基于FPGA的多通道信号同步采集、高速大容量实时存储的系统设计方案，并完成系统的软硬件设计。该系统的硬件部分采用模块化设计，通过FPGA丰富的外围接口实现模块间的数据交互，软件部分采用Verilog HDL硬件描述语言进行编程，能够灵活的实现信号的采集及存储。实际应用表明，该设计具有功耗低，可高速实时存储，存储容量大，通用性强，易于扩展升级等特点。 水声信号采集存储系统是海洋环境调查仪器的重要组成部分。开展水声环境调查所使用的海洋仪器要求设备通道多、同步性好、采样率高、数据存储容量大。市场上常见的数据采集器多是采集某些固定种类的信号，动态范围比较小，通道数一般也比较少，有些还要求与主机进行接口等，这些都限制了其在水声信号采集中的应用。为满足需要，本文设计了适合于水声数据采集存储的较为通用的系统，系统单板具有8个采集通道，多个单板级联可实现多通道同步采集、USB高速存储。 1 总体设计 该系统总体结构如图1所示，上级电路通过级联接口发送采集指令，单片机初始化控制FPGA，控制FPGA首先判断单板是否为级联单板，再初始化相应的FPGA。采集模块的FPGA 向需要同步采集的通道对应的A/D芯片提供统一的时钟，使得A/D同步的选择相应的通道进行数据的同步采样和转换，其结果传给负责缓存的FPGA，缓存在DDR对应的存储空间，然后由ARM控制存储模块的FPGA从DDR空间读取数据进行本地存储。 2 系统硬件设计 系统硬件主要由控制模块、数据采集模块、缓存模块、存储模块几部分组成，系统硬件结构图如图2所示。单片机功耗低、接口丰富、可靠性高，被系统用做上电引导芯片;FPGA 器件具有集成度高、内部资源丰富、特别适合处理多路并行数据等明显优于普通微处理器的特点，所以系统采用XILINX公司不同型号的FPGA作为不同模块的主控芯片。针对系统设计中对采集存储实时性和同步性的要求，存储模块采用FPGA与ARM相结合的设计，采集主控制逻辑用ARM实现，FPGA负责数据的高速传输和存储。

数据采集和处理技术试题(卷)

一、绪论 （一）、1、“数据采集”是指什么? 将温度、压力、流量、位移等模拟量经测量转换电路输出电量后再采集转换成数字量后，再由PC 机进行存储、处理、显示或打印的过程。 2、数据采集系统的组成? 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。 3、数据采集系统性能的好坏的参数? 取决于它的精度和速度。 4、数据采集系统具有的功能是什么? （1）、数据采集，（2）、信号调理，（3）、二次数据计算，（4）、屏幕显示，（5）、数据存储，（6）、打印输出，（7）、人机联系。 5、数据处理系统的分类? 分为预处理和二次处理两种；即为实时（在线）处理和事后（脱机）处理。 6、集散式控制系统的典型的三级结构? 一种是一般的微型计算机数据采集系统，一种是直接数字控制型计算机数据采集系统，还有一种是集散型数据采集系统。 7、控制网络与数据网络的结合的优点? 实现信号的远程传送与异地远程自动控制。 （二）、问答题： 1、数据采集的任务是什么？ 数据采集系统的任务：就是传感器输出信号转换为数字信号，送入工业控制机机处理，得出所需的数据。同时显示、储存或打印，以便实现对某些物理量的监视，还将被生产过程中的PC机控制系统用来控制某些物理量。 2、微型计算机数据采集系统的特点是 （1）、系统结构简单；（2）、微型计算机对环境要求不高；（3）、微型计算机的价格低廉，降低了数据采集系统的成本；（4）、微型计算机数据采集系统可作为集散型数据采集系统的一个基本组成部分；（5）、微型计算机的各种I/O模板及软件齐全，易构成系统，便于使用和维修； 3、简述数据采集系统的基本结构形式，并比较其特点？ （1）、一般微型计算机数据采集与处理系统是由传感器、模拟多路开关、程控放大器、采样/保持器、A/D转换器、计算机及外设等部分组成。 （2）、直接数字控制型数据采集与处理系统（DDC）是既可对生产过程中的各个参数进行巡回检测，还可根据检测结果，按照一定的算法，计算出执行器应该的状态（继电器的通断、阀门的位置、电机的转速等），完成自动控制的任务。系统的I/O通道除了AI和DI外，还有模拟量输出（AO）通道和开关量输出（FDO）通道。 （3）、集散式控制系统也称为分布式控制系统，总体思想是分散控制，集中管理，即用几台计算机分别控制若干个回路，再用监督控制计算机进行集中管理。 （三）、分析题： 1、如图所示，分析集散型数据采集与处理系统的组成原理，系统有那些特点？ 集散式控制系统也称为分布式控制系统，总体思想是分散控制，集中管理，即用几台DDC计算机分

数据采集及处理

7■丄Shancfong Jianzhu University 硕士研究生 非笔试课程考核报告 （以论文或调研报告等形式考核用） 2011至2012学年第2学期 考核课程：数据采集及处理 提交日期：2012年6月20日 报告题目：“智能尘埃”的数据采集及处理 姓名魏南 学号2011070203 年级2011级

专业机械设计及理论 所在学院机电工程学院 山东建筑大学研究生处制 “智能尘埃”的数据米集及处理 摘要：“智能尘埃”是在微机电加工技术和自组织网络技术作用下的产物。介绍了“智能尘埃”的硬件体系结构，重点讨论内部重要部件温度传感器AD7418勺采集原理以及AT90LS8535处理器的关键技术。最后在数据采集 和处理的改进上作了几点探讨。 关键词：智能尘埃；无线传感器；低功耗；采集处理 Abstract: “ Smart Dust ” is a product of MEM processing technology and selganization network technology . The hardware structure of “ Smart Dust ” ed in t hedprinciple of the inner component AD7418 which is a kind of temperature sensor is mainly discussed, and the key technology of processor AT90LS8535 is briefly pointed out as well . Finally , the improvements on data acquisition and processing are presented. Key words: Smart Dust ; wireless sensor; low power; acquisition processing 0引言

2001 E题 数据采集与传输系统 作品01

作品 1 作者:何建彬管畅王薇(北京大学) 摘要 为实现8路数据的采集和单向传输, 在发送端和接收端各用一片可以精确设定波特率的89C52单片机, 控制数据采集、通信和结果显示;通信方式为FSK 调制, 锁相解调;为提高通信可靠性, 采用二维奇偶校验码和连续发送/三中取二接收。此外, 在软件中进行了功能扩展, 用户可以通过键盘操作实现数据通道的切换和精确的波特率分挡, 使整个系统控制更趋于智能化。 一、方案的选择和论证 根据题目基本要求, 可将其划分如下几部分: ·8路模拟信号的产生与A/D变换器; ·发送端的采集与通信控制器; ·二进制数字调制器; ·解调器; ·3dB带宽30-5OkHz的带通滤波器作为模拟信道; ·时钟频率可变的测试码发生器; ·接收端采集结果显示电路。 此外, 为完成发挥部分的要求和实现系统功能扩展, 还需增加的部分有: ·用伪随机码形成的噪声模拟发生器; ·加法电路; ·通信编码与软件纠错。 1.8路模拟信号的产生与A/D变换器 被测电压为0-5V通过电位器调节的直流电压;A/D变换器采用专用芯片ADC08 09,分辨率为8位, 最大不可调误差小于± 1LSB。 2. 发送端的采集与通信控制器

用单片机作为这一控制系统的核心, 接收来自ADC0809的数据, 并利用单片机内置的专用串行通信电路将数据进行并-串转换后输出至调制器; 单片机通过接口芯片与键盘相连, 由键盘控制采集方式是循环采集 或选择采集, 同时也可以利用键盘进行其他扩展功能的切换。此外, 为便于通道监视和误码率测试, 我们在发送端扩展了采集数据的显示功能。 在单片机的选择方面, 考虑到题目基本要求码元速率为16kbps, 发挥部分要求尽量提高传输速率, 因此单片机的串口应可以比较精确地设定波特率, 且波特率可变。若采用89C51单片机, 由内部定时器作为波特率发生器, 其变化受限, 不够灵活,16kbps以上只有约30kbps一挡, 步进过大;而89C52单片机内置专门的波特率发生器, 可以以较小的步进精确设定波特率, 一方面满足了题目的要求, 另一方面也便于在发挥部分进一步提高波特率。 3. 二进制数字调制器 常用的二进制数字调制方式有:对载波振幅调制的振幅键控(ASK)、对载波频率调制的移频键控(FSK)和对载波相位调制的相移键控(PSK)。这几种调制方式比较:首先从频带利用率来说,ASK和PSK丘都是2B(B为被调制二进制基带信号的带宽),FSK则相对大一些, 要2B十|f1-f2|, 其中 f1、f2为自FSK的2个载波频率。从误比特率来看,PSK的误比特率在相同信噪比的情况下, 要比FSK和ASK 低 3Db。这样看来用PSK似乎是最好的, 能够达到最好性能。但是PSK有相位模糊问题, 需要对源二进制信号进行差分编码, 然后再进行调相, 才能解决相位模糊问题。这样一来在解调端还要进行差分码的译码, 不仅电路上更加复杂, 而且差分译码时 会引起误码扩散, 导致误码率上升。FSK有一种特殊情况, 就是当(f1-f2)=n(1/2)Tb(Tb为比特率), 能够产生一种恒定包络、连续相位的调制信号 MSK。它的优点是能量主要集中在频率的较低处。综合考虑三种调制方式的特点, 并结合电路的复杂度情况, 最终选择用FSK调制方式。考虑到要尽量提升码元率, 并且在16kbps时能满足MSK蜒的条件, 最终选择2个载波频率为32kHz和48kHz。并且用单片函数发生芯片XR2206为核心构成FSK调制电路, 它在进行FSK调制时相位是连续变化的。 4. 解调器 采用锁相环FSK解调方式, 锁相环相当于一个中心频率能够跟踪输入信号频率变化的窄带滤波器。利用锁相环的跟踪功能, 使载波和相位同步提取不仅频率相同, 而且相位差也很小。它的窄带滤波特性, 可以改善同步系统的噪声性能, 做到低门限鉴频。它的记忆特性, 可以使输入信号中断后, 在一定的时间内保持同步。