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數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)范文第1篇

關(guān)鍵詞：多路數(shù)據(jù)；采集系統(tǒng)；單片機(jī)

多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)建主要借助于單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和傳輸，整個(gè)設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警、數(shù)據(jù)測(cè)量和系統(tǒng)的控制四大部分，可以說現(xiàn)階段智能化的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)更是成為了電氣生產(chǎn)中不可缺失的一項(xiàng)綜合技術(shù)設(shè)備，與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相比其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率更高、數(shù)據(jù)的采集更快，且所出現(xiàn)的故障更少，因此備受現(xiàn)階段設(shè)電氣行業(yè)的追捧。隨著我國(guó)多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在行業(yè)中應(yīng)用的范圍越來越大，對(duì)其設(shè)計(jì)的整體要求也就有增無減，所以相關(guān)的設(shè)計(jì)人員需要不斷的完善自身的專業(yè)知識(shí)，在多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)際工作中找尋到其中存在的問題，通過完善設(shè)計(jì)的方式加以糾正，使其更加適應(yīng)于現(xiàn)階段的行業(yè)應(yīng)用中，滿足于市場(chǎng)的需要。

1系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

整個(gè)多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)備可以分為以下幾部分：1)以ATmega8單片機(jī)為基礎(chǔ)構(gòu)建的控制電路；2)LCD12864顯示電路；3)以MAX487為基礎(chǔ)構(gòu)建的485通信電路；4)以AT24C64為基礎(chǔ)構(gòu)建的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和鍵盤電路；5)A/D轉(zhuǎn)換電路。這五部分共同構(gòu)建成了多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件電路，其具體的設(shè)計(jì)如圖1。由圖中電路圖顯示可知ATmega16單片機(jī)是多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的核心，其主要負(fù)責(zé)整個(gè)多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制，因此其本質(zhì)上是一個(gè)八位的微處理器，且具有性能較高、功耗較低的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)是最為先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)；因此整體的運(yùn)算時(shí)間大大縮小了，且可以做到讀寫同步。ATmega16但騙子自身的驅(qū)動(dòng)能力很高，在工作室5V時(shí)其I/O口的輸出電壓可達(dá)5V，每一個(gè)I/O口的輸出電流也可以達(dá)到40mA。由于整個(gè)系統(tǒng)的主要作用就是采集數(shù)據(jù)，所以一般需要ADC芯片的參與。但是當(dāng)我們?cè)诙嗦窋?shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)中加入ATmega16單片機(jī)之后，由于其本身就具有8路10位A/D，所以就不需要用單獨(dú)的芯片參與了，不僅節(jié)約了成本，還提高了速度。變送器和傳感器主要以電流信號(hào)為主要方式在輸出回路中強(qiáng)度在4～20mA之間隨后變成1～5V的電壓信號(hào)輸送到單片機(jī)AD中，在轉(zhuǎn)變的過程中需要電阻的參與，所以在設(shè)計(jì)上需要在回路上增加一個(gè)250歐的電阻以彎沉該工作。AT⁃mega16自身攜帶ADC，因此只要和8通道的模擬多路復(fù)用器連接在一起就可以對(duì)端口A的所輸入的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣收集。

一端的電壓輸入是以0V(GND)為基準(zhǔn)。ADC由AVCC引腳單獨(dú)的提供電源，AVCC和與VCC之間產(chǎn)生的偏差不得大于±0.3V。為了更好的減少噪音可以在在AREF引腳上加一個(gè)電容進(jìn)行解耦?，F(xiàn)場(chǎng)顯示的實(shí)現(xiàn)主要是借助于LCD12864完成的，具體來講是4位和8位相并行的一種接口方式，且2線和3線的串行也具有多種形式，同時(shí)液晶顯示器模塊是點(diǎn)陣圖形且具有國(guó)標(biāo)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)，顯示為中文文字方便信息讀取。其顯示的為128×64的分辨率，其中包含8000多個(gè)16平方點(diǎn)的漢字以及128個(gè)16乘以8點(diǎn)ASCII字符集。這一顯示電路的接口方式更為的簡(jiǎn)單，在其指令的過程中需要的指令和操作簡(jiǎn)潔明了，所以可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的直接中文的交流，更加方便與理解其顯示的含義所在，對(duì)于專業(yè)程度技術(shù)不高的人員來說中文顯示器的使用提高了工作效率。在設(shè)置多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的時(shí)候考慮到實(shí)用性其單片機(jī)的PD口連接LCD12864的數(shù)據(jù)線，PC3到7口連接控制的總線，其可變電阻的RV1可以對(duì)顯示屏的亮度進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)。

單片機(jī)的PB5到B7連接鍵盤電路，從而可以確保所輸入信息的準(zhǔn)確性，同時(shí)引腳逐一接到1K的上拉電阻上，在其程序上的設(shè)置上設(shè)定為沿觸發(fā)。多數(shù)據(jù)線路現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)的儲(chǔ)存是借助AT24C64來實(shí)現(xiàn)的，其由64K位串行的CMOSE2PROM構(gòu)成的，且內(nèi)部具有8k的8位字節(jié)，數(shù)據(jù)傳送的控制由兩部分構(gòu)成，即產(chǎn)生串行的時(shí)鐘以及所有起始停止的信號(hào)相對(duì)應(yīng)的主器件來實(shí)現(xiàn)的。主器件或者從器件都能作為接收器或者是發(fā)送器等等，但是因?yàn)橹髌骷陨砉δ茉谟诳刂茢?shù)據(jù)的傳輸，是通過A0、A1和A2等構(gòu)件的共有八種情況，換句話說就是要借助器件的地址輸入端與多個(gè)AT24C64器件構(gòu)件連接在總線上而實(shí)現(xiàn)的，所以需要對(duì)于選擇器件上進(jìn)行合理的配置考慮。在這一設(shè)計(jì)過程中僅僅運(yùn)用了一個(gè)AT24C64，所以A0、A1和A2的連接還要接地。為了保證對(duì)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確信號(hào)的傳輸并確保主機(jī)中的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確讀取，本次設(shè)計(jì)多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的時(shí)候選擇了RS485總線，這種總線自身就具有平衡發(fā)送和差分接收的特點(diǎn)，所以其抗干擾的能力更強(qiáng)，對(duì)于波特率下且距離過長(zhǎng)的傳輸具有一定的優(yōu)勢(shì)。

2軟件設(shè)計(jì)

在對(duì)于多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路中，整個(gè)系統(tǒng)控制都需要由ATmega16單片機(jī)來完成，在軟件設(shè)計(jì)的單片機(jī)中選擇ATmega16第一要完成實(shí)現(xiàn)初始化的設(shè)置，特別是對(duì)于引腳寄存器、LCD12864等進(jìn)行的初始化操作。第二是依照相應(yīng)的順序通過PA口對(duì)所有數(shù)據(jù)電路上的模擬電壓進(jìn)行讀取，并把它轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，使其可以在LCD12864上進(jìn)行中文和數(shù)值的顯示，且通過AT24C64將所得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來，這些數(shù)據(jù)在通過485總線將數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)街鳈C(jī)中去。本文中所選擇的ATmega16單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換以及MAX487之間的通信傳遞，其他的模塊不多贅述。ADC在對(duì)輸入的模擬電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)變的時(shí)候是借助逐次逼近的手段使其轉(zhuǎn)換成一個(gè)10位的數(shù)字量。其中最小值用字母GND表示，最大值用字母AREF表示。借助設(shè)置AD-CSRA寄存器的形式可以實(shí)現(xiàn)ADC的啟動(dòng)。向ADC啟動(dòng)轉(zhuǎn)換位ADSC位寫"1”運(yùn)用這種方式可以進(jìn)行單次的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。對(duì)ADCS⁃RB寄存器的設(shè)置中要注意ADC的觸發(fā)選擇位于ADTS上因此可以依照其選擇相應(yīng)的觸發(fā)源。在軟件系統(tǒng)的設(shè)置中所選擇的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生一定的上跳沿的時(shí)候ADC預(yù)分頻器復(fù)位且可以進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束了之后觸發(fā)信號(hào)依舊還仍然，但是還不能自動(dòng)的啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換。圖2AD轉(zhuǎn)換時(shí)序圖MAX487有2個(gè)控制端RE和DE，1個(gè)TTL(CMOS)數(shù)據(jù)接收RO端和1個(gè)TTL(CMOS)數(shù)據(jù)發(fā)送端DI，以及1對(duì)RS485差分信號(hào)端A和B。當(dāng)TXD為高電平時(shí)，經(jīng)74HC04反向?yàn)榈碗娖?，使得RE=0且DE=0，接收器R打開,驅(qū)動(dòng)器D關(guān)閉，此時(shí)MAX487處于數(shù)據(jù)接收允許狀態(tài)；當(dāng)TXD為低電平時(shí)，經(jīng)74HC04反向后，DE/RE為高電平，使接收器R關(guān)閉，驅(qū)動(dòng)器D打開，此時(shí)MAX487處于數(shù)據(jù)發(fā)送允許狀態(tài)。

3結(jié)論

綜上所述，設(shè)計(jì)多路數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)其本身需要保證收集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，所以在設(shè)計(jì)過程中不僅需要確保各組織之間的接線準(zhǔn)確，還需要根據(jù)多線路局收集系統(tǒng)的應(yīng)用范圍選擇合適的硬件設(shè)施，并進(jìn)行合理的軟件系統(tǒng)的設(shè)置，使其具有優(yōu)越的性能才能廣泛的運(yùn)用到生產(chǎn)生活中去，本文的研究主要對(duì)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面進(jìn)行了論述，為多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的完善提供相應(yīng)的理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張理京.基于96通道智能多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].西安:西安電子科技大學(xué),2014.

[2]林穎,羅金炎,劉驕,,等.智能多路數(shù)據(jù)基于RS485總線的PC機(jī)與多單片機(jī)系統(tǒng)的串行通信[J].機(jī)械與電子,2016(1).

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)范文第2篇

【關(guān)鍵詞】綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；參數(shù)測(cè)試；總線

1、引言

隨著直升機(jī)不斷向高度綜合化、智能化和通用化方向發(fā)展，用于記錄飛機(jī)姿態(tài)信息和各種重要飛行信息的飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)[1]逐漸被綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)取代，其功能也得到了進(jìn)一步擴(kuò)展。綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用AFDX、1553B等數(shù)字總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)直升機(jī)維護(hù)數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)和飛行數(shù)據(jù)的采集。本文闡述了綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)試驗(yàn)測(cè)試的典型故障進(jìn)行分析和總結(jié)。

2、測(cè)試的意義及必要性

綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是直升機(jī)重要機(jī)載系統(tǒng)之一。所記錄的數(shù)據(jù)經(jīng)地面數(shù)據(jù)處理站分析處理后，可用于直升機(jī)維護(hù)、訓(xùn)練評(píng)估和事故分析[2]。由于部件集成度高，與機(jī)載設(shè)備交聯(lián)復(fù)雜，采集信號(hào)多樣化，因此為了保障系統(tǒng)工作的可靠性，需要對(duì)其性能進(jìn)行檢測(cè)。

建立綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的試驗(yàn)?zāi)芰?，其意義和必要性主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）在科研、生產(chǎn)過程中，如果將系統(tǒng)部品直接裝機(jī)，一旦出現(xiàn)故障無法定位，還會(huì)給其它交聯(lián)的機(jī)載設(shè)備帶來安全隱患，因此需要對(duì)其進(jìn)行裝機(jī)前校驗(yàn)。

（2）由于綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要應(yīng)用于直升機(jī)飛行事故評(píng)估，其記錄數(shù)據(jù)的可靠性將直接影響判定結(jié)論，因此必須建立系統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)芰?，?shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)可靠性檢測(cè)。

（3）對(duì)綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)試驗(yàn)?zāi)芰Φ慕ㄔO(shè)，利于對(duì)其它機(jī)載系統(tǒng)故障的判讀與解析，極大地提高了解決總裝通電和試飛時(shí)故障問題的能力。

（4）可建立對(duì)單機(jī)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的管理，形成測(cè)試檔案提供給用戶，為直升機(jī)今后的故障預(yù)測(cè)與系統(tǒng)維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

3、測(cè)試依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)

按照GJB6346-2008《軍用直升機(jī)飛行參數(shù)采集要求》的規(guī)定，采集信號(hào)的類型分為模擬量、數(shù)字量、開關(guān)量和頻率量信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)各類參數(shù)的采集精度、采樣間隔、信號(hào)源和采集范圍都進(jìn)行了明確規(guī)定。在對(duì)綜合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄參數(shù)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，結(jié)合此標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)不同機(jī)型用戶的要求，來制定相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)采集標(biāo)準(zhǔn)。

試驗(yàn)測(cè)試時(shí)對(duì)對(duì)參數(shù)的采集應(yīng)遵循以下原則：

（1）參數(shù)的模擬范圍應(yīng)全面、準(zhǔn)確。既能夠反映整機(jī)工作狀態(tài)，又能夠準(zhǔn)確反映飛機(jī)狀態(tài)急劇變化及飛機(jī)系統(tǒng)工作瞬間異常變化的情況。

（2）對(duì)每個(gè)參數(shù)的采集點(diǎn)設(shè)計(jì)，應(yīng)從機(jī)載信號(hào)源頭進(jìn)行引接，確保真實(shí)、準(zhǔn)確的反映機(jī)載設(shè)備的工作狀態(tài)，中間未經(jīng)轉(zhuǎn)接與數(shù)據(jù)處理。

（3）與機(jī)載其它系統(tǒng)交聯(lián)進(jìn)行參數(shù)采集測(cè)試時(shí)，不能影響其它系統(tǒng)的正常工作。

4、典型故障分析

4.1采集點(diǎn)選擇錯(cuò)誤

對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的“發(fā)動(dòng)機(jī)停車”參數(shù)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)不管如何模擬信號(hào)狀態(tài)變化，測(cè)試結(jié)果均顯示“停車”狀態(tài)。

“發(fā)動(dòng)機(jī)停車”參數(shù)是開關(guān)量信號(hào)，源于油門桿位置微動(dòng)開關(guān)，其接口參考圖1所示[3]。拉動(dòng)油門桿置“停車位置時(shí)”，其內(nèi)部繼電器觸點(diǎn)NC閉合，采集點(diǎn)（B）的電壓由原來的懸空狀態(tài)轉(zhuǎn)換為+28V直流高電平信號(hào)輸入，通過測(cè)量采集點(diǎn)的電壓由低電平到高電平狀態(tài)的變化，來判斷“發(fā)動(dòng)機(jī)停車”的狀態(tài)。

由于采集點(diǎn)未出現(xiàn)電平狀態(tài)變化，經(jīng)分析可能原因有：（1）油門桿位置微動(dòng)開關(guān)損壞，不能實(shí)現(xiàn)接通；（2）在“發(fā)動(dòng)機(jī)停車”功能未接通時(shí)，采集點(diǎn)信號(hào)雖然是低電平，但處于＋3.3V與7V之間高阻狀態(tài)，輸出可能是低電平或是高電平，無法實(shí)現(xiàn)電平狀態(tài)變化，（3）采集點(diǎn)錯(cuò)誤。

通過對(duì)“發(fā)動(dòng)機(jī)停車”參數(shù)采集點(diǎn)的電壓測(cè)試，發(fā)現(xiàn)“發(fā)動(dòng)機(jī)停車”功能接通和未接通兩種狀態(tài)下，測(cè)量值都是+28V，表示沒有有效信號(hào)輸入。測(cè)試油門桿位置微動(dòng)開關(guān)的信號(hào)輸出點(diǎn)（A）的電壓值，發(fā)現(xiàn)未接通時(shí)為3.5V，接通后為28V其輸出值是正確的，那么只說明采集點(diǎn)出現(xiàn)了錯(cuò)誤。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)采集點(diǎn)（B）接到了28V輸出點(diǎn)處，線路連接修改后故障排除。

4.2測(cè)試方法錯(cuò)誤

4.3測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)范文第3篇

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；信號(hào)干擾；消除

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是其他系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。在應(yīng)用實(shí)踐中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理和分析。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠很大程度上提高社會(huì)生產(chǎn)效率，便捷了人們生活，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，可能收到環(huán)境因素的影響，降低數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，使得數(shù)據(jù)系統(tǒng)工作效率降低。

1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)信號(hào)干擾問題分析

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作過程中，通?，F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜惡劣，諸多因素會(huì)對(duì)工作效率產(chǎn)生影響，對(duì)信號(hào)產(chǎn)生干擾，影像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)果。通過對(duì)信息采集系統(tǒng)的干擾因素進(jìn)行分析，進(jìn)行分類。

1.1干擾的內(nèi)外部影響

外部環(huán)境會(huì)對(duì)信號(hào)采集系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，系統(tǒng)的內(nèi)部信號(hào)也會(huì)對(duì)電路產(chǎn)生干擾。在工作過程中，由于電路電阻受熱產(chǎn)生熱噪音，電力元件長(zhǎng)期運(yùn)行，未及時(shí)進(jìn)行更換，使元件運(yùn)行效果產(chǎn)生變化；晶體管同其他配件相配合時(shí)產(chǎn)生工作噪音。信號(hào)采集系統(tǒng)在工作環(huán)境中，受到外部信號(hào)干擾，對(duì)采集系統(tǒng)信號(hào)產(chǎn)生干擾。例如，在運(yùn)行過程中，由于運(yùn)行故障，出現(xiàn)電火花，或者設(shè)備之間相互產(chǎn)生電磁信號(hào)，造成對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的影響，降低數(shù)據(jù)采集的有效性。

1.2干擾信號(hào)的影響頻率

通過對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的干擾信號(hào)分析，可以發(fā)現(xiàn)有的干擾信號(hào)呈現(xiàn)出規(guī)律性。比如，當(dāng)某數(shù)據(jù)信號(hào)采集系統(tǒng)附近存在較較強(qiáng)電力設(shè)備時(shí)，干擾源規(guī)律性出現(xiàn)，形成固定干擾信號(hào)。此外，還會(huì)出現(xiàn)不確定性干擾信號(hào)，這種呈現(xiàn)不確定性和不穩(wěn)定性的信號(hào)，對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)采集系統(tǒng)產(chǎn)生周期性影響，這種信號(hào)干擾通常是外界環(huán)境的偶然干擾。比如在某電器使用過程中，出現(xiàn)雷電或者其他設(shè)備運(yùn)行異常等的干擾，都會(huì)帶來信號(hào)干擾，這類干擾信號(hào)難以進(jìn)行預(yù)測(cè)，不能采取具有針對(duì)性的措施。

1.3不同類型的信號(hào)干擾

信號(hào)采集系統(tǒng)的信號(hào)干擾主要有靜電干擾、磁場(chǎng)藕合干擾、電磁輻射干擾以及電導(dǎo)通路藕合干擾。凈干擾是指寄生電容對(duì)周圍設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生干擾，人與電氣設(shè)備之間相互摩擦?xí)a(chǎn)生靜電，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)；磁場(chǎng)耦合擾動(dòng)是指收到周圍環(huán)境的影響，閉合回路中出現(xiàn)電流，這種影響可能是受到變壓器、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的磁場(chǎng)信號(hào)干擾，這種干擾通常呈現(xiàn)為交流干擾；電磁輻射干擾是指數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)受到周圍輻射信號(hào)的擾動(dòng)，通常是由大功率裝置運(yùn)行造成的高頻電磁波造成的；電導(dǎo)通路干擾是指在電流回路上出現(xiàn)的阻礙行擾動(dòng)。由于不同的節(jié)點(diǎn)，多條回路阻礙造成噪音，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)信號(hào)產(chǎn)生擾動(dòng)。電磁感應(yīng)是指在導(dǎo)體的磁通量發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，閉合回路中就產(chǎn)生了電流，這種現(xiàn)象就成為電磁感應(yīng)。電測(cè)儀表進(jìn)行測(cè)量過程中，通過電磁耦合，會(huì)形成相互干擾。電測(cè)儀表周圍有較多設(shè)備時(shí)，或者所處環(huán)境較復(fù)雜時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，變壓器、交流電動(dòng)機(jī)等都會(huì)產(chǎn)生相互感應(yīng)，電測(cè)儀表的穩(wěn)定性就會(huì)降低。在兩個(gè)物體發(fā)生相對(duì)位置移動(dòng)情況下，物體間的電容作用就會(huì)造成兩一個(gè)物體點(diǎn)位發(fā)生變化，造成電壓干擾，電的耦合在進(jìn)行測(cè)量時(shí)經(jīng)常遇到。電測(cè)儀表干擾源和測(cè)量信號(hào)源間的容性耦合，壓線電容耦合到信號(hào)電路就會(huì)造成信號(hào)干擾，電測(cè)儀表的穩(wěn)定性就會(huì)降低。

1.4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件操作造成的干擾

由于軟件的操作不當(dāng)造成干擾信號(hào)產(chǎn)生，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，算法不合理性，造成程序運(yùn)行過程中，相似性對(duì)結(jié)果產(chǎn)生一定的誤差，造成干擾信號(hào)，在數(shù)據(jù)進(jìn)行最后處理時(shí)，對(duì)動(dòng)作產(chǎn)生誤導(dǎo)。計(jì)算機(jī)設(shè)備的精度問題，造成最后計(jì)算結(jié)果時(shí)，產(chǎn)生信號(hào)干擾。

2提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)信號(hào)抗干擾的有效措施

外部環(huán)境因素和系統(tǒng)內(nèi)部因素都會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的運(yùn)行高效性和準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，為了提高信號(hào)采集系統(tǒng)運(yùn)行的效率，可以采取適當(dāng)?shù)拇胧?，減少信號(hào)的干擾，增強(qiáng)信號(hào)的抗干擾措施，提高系統(tǒng)的工作效率，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.1安置隔離變壓器設(shè)備

隔離變壓器能夠降低噪音，可以直接降低寄生電容，能夠有效地提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的抗干擾能力。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，低下會(huì)形成電流回路，兩者之間的電位差，從而造成干擾噪音的產(chǎn)生，出現(xiàn)信號(hào)干擾。安置隔離變壓器能夠?qū)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)和電網(wǎng)進(jìn)行隔離，減少噪音，降低寄生電容。電測(cè)儀表的安裝環(huán)境會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，在進(jìn)行電測(cè)儀表安裝時(shí)，要控制周圍環(huán)境的溫度、濕度、電磁干擾、震動(dòng)等因素，選擇合適的儀表進(jìn)行測(cè)量，控制安裝環(huán)境可以提高電測(cè)儀表的穩(wěn)定性。

2.2采用電源低通濾波器

通過低通濾波器能夠?qū)Υ笥?0Hz的高次諧波進(jìn)行過濾，從而除去電網(wǎng)中的大部分干擾，從而改善電源的性能。通過在濾波器前增設(shè)分布參數(shù)噪音衰減器，防止濾波器進(jìn)入磁飽和。低通濾波器使用過程中，要注意低通濾波器本身的屏蔽，屏蔽盒要同系統(tǒng)外殼進(jìn)行良好接觸。導(dǎo)線要靠近地面進(jìn)行布線，從而減少耦合現(xiàn)象。

2.3保證電路的接地原則

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接地時(shí)，要盡量使接地距離最短，從而降低噪音，在選擇數(shù)字地和模擬地時(shí)，要盡量使用一點(diǎn)進(jìn)行連接，按照一點(diǎn)接地原則進(jìn)行，可以保障不出現(xiàn)共模干擾現(xiàn)象。在進(jìn)行接地線路布設(shè)時(shí)，要選擇盡可能粗的線進(jìn)行接地。在不同的地理位置點(diǎn)電位差各不相同，在一些大功率電器周圍，這種電位差更大，因此在大功率電器周圍進(jìn)行測(cè)量時(shí)，這種點(diǎn)測(cè)量?jī)x表受到的干擾就更大，穩(wěn)定性就越差。

2.4數(shù)據(jù)采集儀表選用要科學(xué)合理

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)量的結(jié)果準(zhǔn)確性受到電測(cè)儀表種類的影響較大，因此應(yīng)重視電測(cè)儀表的選擇。根據(jù)要測(cè)量物體的位置，對(duì)干擾情況進(jìn)行分析，同時(shí)預(yù)測(cè)測(cè)量結(jié)果的大小，在根據(jù)精確度要求進(jìn)行儀器選擇。不同廠家生產(chǎn)的儀表的測(cè)量誤差和穩(wěn)定性各不相同，因此要選擇穩(wěn)定性高、測(cè)量誤差小的儀表。同時(shí)要根據(jù)經(jīng)濟(jì)情況和測(cè)量要求進(jìn)行儀表選擇，提高電測(cè)儀表的精確度。

2.5對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行防干擾保護(hù)性處理

進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以對(duì)數(shù)據(jù)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行保護(hù)，比如通過金屬屏蔽方法對(duì)信號(hào)導(dǎo)線進(jìn)行包裹，減少周圍環(huán)境對(duì)磁場(chǎng)的干擾。測(cè)量時(shí)對(duì)周圍的干擾因素進(jìn)行排查?？梢酝ㄟ^信號(hào)源和儀表外殼接地的方法保證儀表的電勢(shì)為零，提高測(cè)量準(zhǔn)確性。通過對(duì)電測(cè)儀表的保護(hù)措施，能夠降低耦合現(xiàn)象，提高電磁測(cè)量穩(wěn)定性。

2.6選擇專業(yè)人才進(jìn)行專業(yè)管理

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的使用有著一定的技術(shù)含量，周圍環(huán)境會(huì)造成電測(cè)儀表的系統(tǒng)誤差，人為因素也會(huì)造成人為誤差。在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，要對(duì)采集人員進(jìn)行培訓(xùn)，提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用人員的專業(yè)技能，減少系統(tǒng)誤差。不同的儀表有著不同的使用方法，進(jìn)行電測(cè)儀表儲(chǔ)存和使用時(shí)，要按照規(guī)定的測(cè)量程序，才能減少電測(cè)儀表的損害，提高測(cè)量精確度。

3結(jié)束語

在信號(hào)采集系統(tǒng)中，外界信號(hào)的干擾和系統(tǒng)內(nèi)部信號(hào)的干擾都十分嚴(yán)重，對(duì)信號(hào)采集的質(zhì)量產(chǎn)生影響，對(duì)后期數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性都造成重要影響。因此，了解干擾產(chǎn)生的原因，并采取適當(dāng)?shù)拇胧p少干擾信號(hào)，增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力很有必要。在對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行深入了解，并針對(duì)存在的干擾因素采取具體措施，提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)抗干擾性能。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，很大程度上提高了社會(huì)生產(chǎn)率，促進(jìn)了社會(huì)進(jìn)步。

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數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)范文第4篇

引言

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在各行各業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。目前，已有各種各樣高速、高精度、多通道的數(shù)據(jù)采集卡問世。計(jì)算機(jī)通過卡上的模數(shù)轉(zhuǎn)換器采入數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理和圖形顯示等工作。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，Windows 95/98平臺(tái)下的應(yīng)用程序已經(jīng)成為數(shù)據(jù)采集與處理軟件開發(fā)的主流。

用于數(shù)據(jù)采集的常規(guī)Windows定時(shí)順又存在著嚴(yán)重的不足。首先，常規(guī)Windows定時(shí)器的定時(shí)分辨率低。定時(shí)器每隔55ms中斷1次，相當(dāng)于最高采樣頻率僅為18.2Hz。對(duì)由于Windows 95/98下的應(yīng)用程序無法直接與硬件打交道，不能通過對(duì)定時(shí)中斷重新安裝的方法改變定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)度。如此低的采樣頻率對(duì)于絕大多數(shù)的信號(hào)采集與處理都是不適合的，必須尋找能以更高頻率采集的方法。

其次，Windows系統(tǒng)是一個(gè)多任務(wù)操作系統(tǒng)，它是基于消息來驅(qū)動(dòng)事件的。定時(shí)器消息WMTIMER在串行消息隊(duì)列中的優(yōu)先級(jí)別很低，往往得不到及時(shí)響應(yīng)，甚至消息隊(duì)列中的幾個(gè)未及時(shí)處理的定時(shí)器消息會(huì)被合并為一個(gè)；而應(yīng)用程序無法確定由于這種處理而丟失的消息數(shù)，使實(shí)際的采樣間隔不均勻。

針對(duì)以上問題，人們想出了很多方法予以解決。目前常用的方法都是在PC機(jī)上編程，一般來講有以下3種方法：

（1）在Windows應(yīng)用程序中，使用普通C語言中常用的函數(shù)delay()[2,3]。

delay()是C語言中常用的延延、定時(shí)函婁。使用delay()，最高采樣率可達(dá)1kHz，但delay()與多任務(wù)的Windows操作系統(tǒng)不兼容。在Windows應(yīng)用程序中直接使用delay()會(huì)發(fā)生編譯警告和連接錯(cuò)誤?？梢酝ㄟ^程序中顯示說明函數(shù)delay（）原型并在Windows庫(kù)中包含DELAY模塊的方法去除這一錯(cuò)誤，從而可以在Windows應(yīng)用程序中，像普通C程序一樣使用delay()。然而，這種用軟件等待的方法，對(duì)于主機(jī)的資源來講是一個(gè)極大的浪費(fèi)。

（2）使用Windows多媒體定時(shí)器的回調(diào)函數(shù)[4,5]

Windows多媒體定時(shí)器可以通過函數(shù)timeBeginPeriod來設(shè)置定時(shí)器分辨率，其分辨率最小為1ms，最大為16ms。這一分辨率代表了60～1000Hz的采樣率，可以滿足一般信號(hào)對(duì)采樣率的要求。而且多媒體定時(shí)器采用中斷完成定時(shí)服務(wù)，在中斷時(shí)刻調(diào)用1個(gè)回調(diào)函數(shù)，而不是向消息隊(duì)列發(fā)送WM_TIMER信息。在應(yīng)用程序中，使用Windows多媒體定時(shí)器并不容易，必須遵循嚴(yán)格的步驟。在使用回調(diào)函數(shù)的趕集，在中斷服務(wù)程序和用戶主程序之間，要進(jìn)行數(shù)據(jù)的共享，給編程和調(diào)試帶來不便。程序的穩(wěn)健性也會(huì)受到影響。在定時(shí)時(shí)間較短時(shí)，主機(jī)負(fù)荷過重。

（3）實(shí)時(shí)鐘定時(shí)[6]

實(shí)時(shí)鐘芯片在基準(zhǔn)頻率作用下驅(qū)動(dòng)內(nèi)部時(shí)鐘電路工作，同時(shí)可通過對(duì)內(nèi)部寄存器A（D3～D0）編程，選擇22分頻輸出信號(hào)頻率。實(shí)時(shí)鐘周期性地輸出方波和周期中斷請(qǐng)求信號(hào)（該中斷請(qǐng)求連到IRQ8），從而為程序中實(shí)現(xiàn)時(shí)間控制提供了另一條途徑。同時(shí)，在Windows機(jī)制中，使用優(yōu)先級(jí)高于一般的任務(wù)級(jí)，而等于系統(tǒng)級(jí)的VxD編制驅(qū)動(dòng)程序，可以保證驅(qū)動(dòng)程序在運(yùn)行時(shí)享有最高優(yōu)先權(quán)，在進(jìn)行硬件設(shè)備的管理、控制時(shí)不會(huì)被其他任務(wù)所中斷，充分保證了驅(qū)動(dòng)程序返還給用戶的數(shù)據(jù)是完全真實(shí)的值。而且可以直接對(duì)硬件進(jìn)行訪問，因而通過編寫VxD直接管理實(shí)時(shí)鐘中斷，定時(shí)分辨率更高。但VxD對(duì)調(diào)試者的編程水平要求較高，稍有不慎，很容易出現(xiàn)異常錯(cuò)誤或死機(jī)。

不難看出，直接在PC機(jī)上編程解決定時(shí)問題要求調(diào)試者有較高的編程水平，程序調(diào)試?yán)щy，可靠性差。

為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。用單片機(jī)89C51作為中央處理單元，控制模/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等外圍設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)的定時(shí)采集和預(yù)處理。通過絕大多數(shù)電腦都具備的并行口作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的接口，與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。由單片機(jī)管理定時(shí)采樣和進(jìn)行部分信號(hào)預(yù)處理工作，解決了Windows 95下定時(shí)采樣的問題，減徑了PC機(jī)方面編程的工作量，使應(yīng)用程序可以精力進(jìn)行數(shù)據(jù)采集后的處理工作。

智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的框圖如圖1所示。信源信號(hào)經(jīng)放大濾波后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器。單片機(jī)以一定的采集率在定時(shí)中斷內(nèi)讀取A/D轉(zhuǎn)換器的輸出，送入RAM中暫存，在定時(shí)斷外則將RAM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不斷經(jīng)并口送入PC機(jī)。PC機(jī)中的應(yīng)用程序由并口接收單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。

1.單片機(jī)與主機(jī)間的并口通信

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)的并行口發(fā)生了很大的變化，由原來的只能打印，即只能向外設(shè)傳輸數(shù)據(jù)，發(fā)展成為可以在微機(jī)與外設(shè)之間進(jìn)行雙向、快速交換數(shù)據(jù)的雙向并行接口。利用雙向并行口使得PC機(jī)能與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的單片機(jī)之間以異步的、全互鎖的雙向并行方式通信。它能減少用戶交互地操作外部設(shè)備的次數(shù)，以更高的傳輸速率完成數(shù)據(jù)傳送。

并口通信硬件部分原理如圖2所示，軟件部分流程圖如圖3所示。

并口通信利用了D觸發(fā)器74HC74的預(yù)置和清零功能提供傳輸數(shù)據(jù)所需的握手信號(hào)。用八D鎖存器74HC573完成單片機(jī)傳出數(shù)據(jù)的鎖存。在單片機(jī)向PC機(jī)送數(shù)時(shí)，單片機(jī)先將數(shù)據(jù)鎖存在74HC573中。74HC573的輸出端接到微機(jī)并行口的數(shù)據(jù)寄存器的輸入端。數(shù)據(jù)鎖存后，單片機(jī)將74HC74的清零端CD清零，使輸出端Q輸出低電平，Q端同時(shí)送至并行口的狀態(tài)寄存器，通知PC機(jī)可以取數(shù)。PC機(jī)檢測(cè)到這一信號(hào)后，經(jīng)控制口選通數(shù)據(jù)鎖存器，將鎖存的數(shù)據(jù)取出，并將觸發(fā)器置位端SD置1，使Q端輸出高電平，通知單片機(jī)數(shù)已取出，可以送下一個(gè)數(shù)據(jù)了。單片機(jī)檢測(cè)到觸發(fā)器Q端輸出變?yōu)楦唠娖胶?，又?個(gè)新數(shù)據(jù)鎖存至74HC573中，同時(shí)使觸發(fā)器輸出電平翻轉(zhuǎn)，通知PC機(jī)取數(shù)。如此往復(fù)，直到PC機(jī)不再需要讀數(shù)為止。值得注意的是：為了避免由于時(shí)序的不匹配造成的清零和置位端同時(shí)有效，在單片機(jī)（PC機(jī)）進(jìn)行清零（置位）前，應(yīng)對(duì)PC機(jī)（單片機(jī)）的置位（清零）端進(jìn)行檢測(cè)；而為了避免數(shù)據(jù)的傳輸錯(cuò)誤，每發(fā)16個(gè)數(shù)據(jù)即進(jìn)行1次累加器和與異或和校驗(yàn)。PC機(jī)如發(fā)現(xiàn)檢驗(yàn)結(jié)果錯(cuò)誤，即通知單片機(jī)重發(fā)剛才的16個(gè)數(shù)。

采用這種電路進(jìn)行并口通道，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，只需1片74HC573和1片74HC74即可實(shí)現(xiàn)。74HC573和74HC74的使用都很簡(jiǎn)單，使得程序編制也很容易，大大提高了傳輸速度。

2.單片機(jī)與RAM間的數(shù)據(jù)交換

在并口通信中引入RAM，是為了解決Windows下應(yīng)用程序在數(shù)據(jù)采集時(shí)無法及時(shí)響應(yīng)消息的問題。RAM在系統(tǒng)中起到了“蓄水池”的作用：數(shù)據(jù)采集卡上單片機(jī)89C51以200Hz的采樣率在定時(shí)中斷內(nèi)讀取模/數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX126各通道轉(zhuǎn)換結(jié)果，送入外部RAM中暫存；而在主程序內(nèi)，則將RAM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)取出，通過并口通信傳給筆記本電腦。數(shù)據(jù)在RAM中以循環(huán)隊(duì)列方式存儲(chǔ)。這樣，在Windows響應(yīng)其他消息，筆記本電腦速度較慢時(shí)，采入的數(shù)據(jù)在RAM中暫存；而在筆記本電腦速度快時(shí)，單片機(jī)將RAM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)取出傳出。因?yàn)榭傮w來講筆記本電腦的速度是足以在中斷時(shí)間內(nèi)傳完RAM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的。所以只要RAM的存儲(chǔ)量足夠大（幾倍于Windows響應(yīng)其他消息可能花費(fèi)的最大時(shí)間），就可以保證數(shù)據(jù)的連續(xù)傳輸。單片機(jī)與RAM數(shù)據(jù)交換流程如圖4所示。

3.最高采樣率的限制

對(duì)最高采樣率的討論可以分為兩種情況：實(shí)時(shí)傳輸和非實(shí)時(shí)傳輸。

在實(shí)時(shí)傳輸時(shí)，像前面提到的那樣，單片機(jī)采集到數(shù)據(jù)，在定時(shí)中斷內(nèi)經(jīng)RAM暫存，在定時(shí)斷外則不斷經(jīng)并口向PC機(jī)發(fā)送。因而采集系統(tǒng)的最高采樣率由于受到單片機(jī)與RAM間數(shù)據(jù)交換以及與PC機(jī)并口通信指令執(zhí)行時(shí)間的限制，并假設(shè)在使用89C51，12MHz晶振時(shí)，采樣數(shù)據(jù)精度是單字節(jié)的，則單通道采樣率不應(yīng)高于32kHz。

如果對(duì)數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性要求不高，允許對(duì)信號(hào)進(jìn)行事后處理，則可以選擇非實(shí)時(shí)傳輸方式。即在單片機(jī)采集到數(shù)據(jù)后，放入大容量RAM中存儲(chǔ)，而不向PC機(jī)送數(shù)。在全部數(shù)據(jù)采集完成后，才進(jìn)行單片機(jī)與PC機(jī)的并口通信，將RAM中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)一次送入PC機(jī)。非實(shí)時(shí)傳輸方式的最高采樣率不受單片機(jī)與RAM間地址比較以及并口的數(shù)據(jù)通過率的限制，使采樣的定時(shí)分辨率可以小于（1/32）ms。

采用以上原理實(shí)現(xiàn)的一套生理電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，單片機(jī)使用12MHz晶振，可以以500Hz的采樣率，進(jìn)行16通道生理電信號(hào)的實(shí)時(shí)采集和處理。如果采用更高的晶振頻率，或采用較少的通道數(shù)，這一采樣率還可以進(jìn)一步提高。

小結(jié)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)范文第5篇

關(guān)鍵詞：多路數(shù)據(jù)；采集系統(tǒng)；單片機(jī)

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）14-0214-02

多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)建主要借助于單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和傳輸，整個(gè)設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警、數(shù)據(jù)測(cè)量和系統(tǒng)的控制四大部分，可以說現(xiàn)階段智能化的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)更是成為了電氣生產(chǎn)中不可缺失的一項(xiàng)綜合技術(shù)設(shè)備，與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相比其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率更高、數(shù)據(jù)的采集更快，且所出現(xiàn)的故障更少，因此備受現(xiàn)階段設(shè)電氣行業(yè)的追捧。隨著我國(guó)多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在行業(yè)中應(yīng)用的范圍越來越大，對(duì)其設(shè)計(jì)的整體要求也就有增無減，所以相關(guān)的設(shè)計(jì)人員需要不斷的完善自身的專業(yè)知識(shí)，在多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)際工作中找尋到其中存在的問題，通過完善設(shè)計(jì)的方式加以糾正，使其更加適應(yīng)于現(xiàn)階段的行業(yè)應(yīng)用中，滿足于市場(chǎng)的需要。

1系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

整個(gè)多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)備可以分為以下幾部分：

1）以ATmega8單片機(jī)為基礎(chǔ)構(gòu)建的控制電路；

2）LCDl2864顯示電路；

3）以MAX487為基礎(chǔ)構(gòu)建的485通信電路；

4）以AT24C64為基礎(chǔ)構(gòu)建的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和鍵盤電路；

5）A/D轉(zhuǎn)換電路。

這五部分共同構(gòu)建成了多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件電路，其具體的設(shè)計(jì)如圖1。

由圖中電路圖顯示可知ATmega16單片機(jī)是多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的核心，其主要負(fù)責(zé)整個(gè)多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制，因此其本質(zhì)上是一個(gè)八位的微處理器，且具有性能^高、功耗較低的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)是最為先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)；因此整體的運(yùn)算時(shí)間大大縮小了，且可以做到讀寫同步。ATmega16但騙子自身的驅(qū)動(dòng)能力很高，在工作室5V時(shí)其I/O口的輸出電壓可達(dá)5V，每一個(gè)I/0口的輸出電流也可以達(dá)到40mA。

由于整個(gè)系統(tǒng)的主要作用就是采集數(shù)據(jù)，所以一般需要ADC芯片的參與。但是當(dāng)我們?cè)诙嗦窋?shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)中加入ATmega16單片機(jī)之后，由于其本身就具有8路10位A/D，所以就不需要用單獨(dú)的芯片參與了，不僅節(jié)約了成本，還提高了速度。變送器和傳感器主要以電流信號(hào)為主要方式在輸出回路中強(qiáng)度在4～20mA之間隨后變成1～5V的電壓信號(hào)輸送到單片機(jī)AD中，在轉(zhuǎn)變的過程中需要電阻的參與，所以在設(shè)計(jì)上需要在回路上增加一個(gè)250歐的電阻以彎沉該工作。AT-mega16自身攜帶ADC，因此只要和8通道的模擬多路復(fù)用器連接在一起就可以對(duì)端口A的所輸入的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣收集。一端的電壓輸入是以O(shè)V（GND）為基準(zhǔn)。ADC由AVCC引腳單獨(dú)的提供電源，AVCC和與VCC之間產(chǎn)生的偏差不得大于±0.3V。為了更好的減少噪音可以在在AREF引腳上加一個(gè)電容進(jìn)行解耦。

現(xiàn)場(chǎng)顯示的實(shí)現(xiàn)主要是借助于LCD12864完成的，具體來講是4位和8位相并行的一種接口方式，且2線和3線的串行也具有多種形式，同時(shí)液晶顯示器模塊是點(diǎn)陣圖形且具有國(guó)標(biāo)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)，顯示為中文文字方便信息讀取。其顯示的為128×64的分辨率，其中包含8000多個(gè)16平方點(diǎn)的漢字以及128個(gè)16乘以8點(diǎn)ASCII字符集。這一顯示電路的接口方式更為的簡(jiǎn)單，在其指令的過程中需要的指令和操作簡(jiǎn)潔明了，所以可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)之間的直接中文的交流，更加方便與理解其顯示的含義所在，對(duì)于專業(yè)程度技術(shù)不高的人員來說中文顯示器的使用提高了工作效率。在設(shè)置多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的時(shí)候考慮到實(shí)用性其單片機(jī)的PD口連接LCD 12864的數(shù)據(jù)線，PC3到7口連接控制的總線，其可變電阻的RV1可以對(duì)顯示屏的亮度進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)。單片機(jī)的PB5到B7連接鍵盤電路，從而可以確保所輸入信息的準(zhǔn)確性，同時(shí)引腳逐一接到1K的上拉電阻上，在其程序上的設(shè)置上設(shè)定為沿觸發(fā)。

多數(shù)據(jù)線路現(xiàn)場(chǎng)采集的信號(hào)的儲(chǔ)存是借助AT24C64來實(shí)現(xiàn)的，其由64K位串行的CMOS E2PROM構(gòu)成的，且內(nèi)部具有8k的8位字節(jié)，數(shù)據(jù)傳送的控制由兩部分構(gòu)成，即產(chǎn)生串行的時(shí)鐘以及所有起始停止的信號(hào)相對(duì)應(yīng)的主器件來實(shí)現(xiàn)的。主器件或者從器件都能作為接收器或者是發(fā)送器等等，但是因?yàn)橹髌骷陨砉δ茉谟诳刂茢?shù)據(jù)的傳輸，是通過A0、A1和A2等構(gòu)件的共有八種情況，換句話說就是要借助器件的地址輸入端與多個(gè)AT24C64器件構(gòu)件連接在總線上而實(shí)現(xiàn)的，所以需要對(duì)于選擇器件上進(jìn)行合理的配置考慮。在這一設(shè)計(jì)過程中僅僅運(yùn)用了一個(gè)AT24C64，所以A0、A1和A2的連接還要接地。

為了保證對(duì)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確信號(hào)的傳輸并確保主機(jī)中的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確讀取，本次設(shè)計(jì)多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的時(shí)候選擇了RS485總線，這種總線自身就具有平衡發(fā)送和差分接收的特點(diǎn)，所以其抗干擾的能力更強(qiáng)，對(duì)于波特率下且距離過長(zhǎng)的傳輸具有一定的優(yōu)勢(shì)。

2軟件設(shè)計(jì)

在對(duì)于多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路中，整個(gè)系統(tǒng)控制都需要由ATmega16單片機(jī)來完成，在軟件設(shè)計(jì)的單片機(jī)中選擇ATmega16第一要完成實(shí)現(xiàn)初始化的設(shè)置，特別是對(duì)于引腳寄存器、LCD12864等進(jìn)行的初始化操作。第二是依照相應(yīng)的順序通過PA口對(duì)所有數(shù)據(jù)電路上的模擬電壓進(jìn)行讀取，并把它轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，使其可以在LCD12864上進(jìn)行中文和數(shù)值的顯示，且通過AT24C64將所得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來，這些數(shù)據(jù)在通過485總線將數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)街鳈C(jī)中去。本文中所選擇的ATmega16單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換以及MAX487之間的通信傳遞，其他的模塊不多贅述。

ADC在對(duì)輸入的模擬電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)變的時(shí)候是借助逐次逼近的手段使其轉(zhuǎn)換成一個(gè)10位的數(shù)字量。其中最小值用字母GND表示，最大值用字母AREF表示。借助設(shè)置AD-CSRA寄存器的形式可以實(shí)現(xiàn)ADC的啟動(dòng)。向ADC啟動(dòng)轉(zhuǎn)換位ADSC位寫”1”運(yùn)用這種方式可以進(jìn)行單次的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。對(duì)ADCS-RB寄存器的設(shè)置中要注意ADC的觸發(fā)選擇位于ADTS上因此可以依照其選擇相應(yīng)的觸發(fā)源。在軟件系統(tǒng)的設(shè)置中所選擇的觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生一定的上跳沿的時(shí)候ADC預(yù)分頻器復(fù)位且可以進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束了之后觸發(fā)信號(hào)依舊還仍然，但是還不能自動(dòng)的啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換。

圖2AD轉(zhuǎn)換時(shí)序圖MAX487有2個(gè)控制端RE和DE，1個(gè)TYL（CMOS）數(shù)據(jù)接收RO端和1個(gè)TTL（CMOS）數(shù)據(jù)發(fā)送端DI，以及1對(duì)RS485差分信號(hào)端A和B。當(dāng)TXD為高電平時(shí)，經(jīng)74HC04反向?yàn)榈碗娖剑沟肦E=0且DE=0，接收器R打開，驅(qū)動(dòng)器D關(guān)閉，此時(shí)MAX487處于數(shù)據(jù)接收允許狀態(tài)；當(dāng)TXD為低電平時(shí)，經(jīng)74HC04反向后，DE/RE為高電平，使接收器R關(guān)閉，驅(qū)動(dòng)器D打開，此時(shí)MAX487處于數(shù)據(jù)發(fā)送允許狀態(tài)。具體設(shè)計(jì)如圖2：