光纤光电信号数据采集系统设计
摘要
在工业现场存在着大量诸如温度、压力、流量等的参数，研制一款多通道数据采集系统，对各种参数实时采集和处理，并与上位机进行通讯，以满足工业现场应用需求。
本文对工业现场采用的各种传感器及变送器进行了分析研究，采用流行的Atmel89S52单片机、A/D0804A/D转换器、MAX232等器件设计了—套通用数据采集系统。该系统可灵活的与各种标准变送器(输出4-20mA或0-5V)连接，从机负责数据采集并应答主机的命令。8路被测电压通过模数转换器AD0804进行模数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，并将转换后的数据通过串行口MAX232传输到上位机，由上位机负责数据的接受和处理。系统软件设计工作有：利用ASM51汇编语言编写数据采集与数值计算、数据显示、数据存储和数据通讯软件；利用VB6.0编写上位计算机数据接收和处理软件，对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序进行设计。
本文研究的基于5l系列单片机通用数据采集系统在实验室中已开发出了样机，该系统具有结构紧凑、工作稳定可靠、使用灵活方便、可扩展性强等特点，具有较大的推广使用价值。
关键词单片机；数据采集；串行A/D转换器
Optic photoelectric data acquisition system
Abstract
There are many parameters such as temperatures，pressure，flow and so on in the industrial field. It is important to gather and process all kinds of parameters and communicate with PC in real-time. It is necessary to develop a multichannel data acquisition system to meet the needs of application in the industrial field.
This paper researches some kinds of sensors and transmitters used in the industrial field. Choose the popular Atmel89S52 microcontroller，A/D0804 A/D conversion ，MAX232 to design a general data acquisition system. This system can connect each kind of standard outputs(4～20mA or 0～5V)to the A/D converter．Slave machine is responsible for data acquisition and answering the host machine．8 roads were measured the electric voltage to pass the in general use mold-few conversion of A/D0804,the realization carries on the conversion that imitates to measure the numeral to measure towards the data that collect .Then send the data to the host machine through MAX232.the host machine is responsible for data and display. The system software includes three modules. data acquisition，data communication with the ASM51 assembly in the single chip MPU，and data receive and process with VB6.0 in PC. The software can realize the function of monitoring and controlling the whole system. It designs much program like data-acquisition treatment, data-display and data-communication ect.
This all-purpose data acquisition system has made successful use in industry．The system has a bright application future and is worthy of popularization because of it's compact structure，easily extension，the stability and convenient operation.
Keywords Single chip MPU；Data Acquisition；Serial A/D Converter
目录
摘要...................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................... II
第1章绪论 (1)
1.1 研究背景及其目的意义 (1)
1.2 本领域研究现状 (2)
1.3 论文的主要研究工作 (4)
第2章系统分析与总体设计 (5)
2.1 总体设计 (5)
2.1.1 数据采集系统的概念 (5)
2.1.2 理解系统功能和技术指标 (5)
2.1.3 系统组成框图 (6)
2.2 硬件设计概要 (6)
2.3 软件设计概要 (8)
2.4 本章小结 (8)
第3章数据采集系统的硬件设计 (9)
3.1 数据采集系统的CPU模块 (9)
3.2 系统的A/D采样模块 (10)
3.2.1 A/D0804性能简介 (11)
3.2.2 A/D0804工作原理 (11)
3.2.3 A/D0804与单片机电路连接 (11)
3.3 串行通讯接口电路 (12)
3.3.1 接口芯片简介 (12)
3.3.2 串行通讯接口电路设计 (13)
3.4 本章小结 (14)
第4章数据采集系统软件设计 (15)
4.1 概述 (15)
4.2 KeilUvision2简介 (15)
4.3 主程序方案 (20)
4.4 A/D转换程序设计 (21)
4.5 串口通信程序设计 (21)
4.6 本章小结 (24)
第5章系统调试及系统抗干扰 (25)
5.1 硬件系统的调试 (25)
5.2 软件系统的调试 (26)
5.2.1 软件系统比较常见的错误 (26)
5.2.2 软件调试的方法 (27)
5.3 系统的抗干扰 (27)
5.3.1 系统硬件抗干扰 (27)
5.3.2 系统软件抗干扰 (28)
5.4 本章小结 (29)
结论 (30)
致谢 (31)
参考文献 (32)
附录A (33)
附录B (35)
第1章绪论
1.1研究背景及其目的意义
近年来，数据采集及其应用受到了人们越来越广泛的关注，数据采集系统也有了迅速的发展，它可以广泛的应用于各种领域。
数据采集系统起始于20世纪50年代，1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统，目标是测试中不依靠相关的测试文件，由非成熟人员进行操作，并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性，可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。大概在60年代后期，国内外就有成套的数据采集设备和系统多属于专用的系统。
20世纪70年代后期，随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机溶为一体的数据采集系统。由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因而获得了惊人的发展。从70年代起，数据采集系统发展过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，一类是工业现场数据采集系统。
20世纪80年代随着计算机的普及应用，数据采集系统得到了很大的发展，开始出现了通用的数据采集与自动测试系统。该阶段的数据采集系统主要有两类，一类以仪表仪器和采集器、通用接口总线和计算机组成。这类系统主要应用于实验室，在工业生产现场也有一定的应用。第二类以数据采集卡、标准总线和计算机构成，这一类在工业现场应用较多[1]。20世纪80年代后期，数据采集发生了很大的变化，工业计算机、单片机和大规模集成电路的组合，用软件管理，是系统的成本减低，体积变小，功能成倍增加，数据处理能力大大加强。
20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集系统已成功的运用到军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域。由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠的单片机数据采集系统(DAS)。数据采集技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到了广泛的应用。该阶段的数据采集系统采用模块式结构，根据不同的应用要求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就可扩展或修改系统，迅速组成一个新的系统。
尽管现在以微机为核心的可编程数据采集与处理采集技术的发展方向得到了迅速的发展，而且组成一个数据采集系统只需要一块数据采集卡，把它插在微机的扩展槽内并辅以应用软件，就能实现数据采集功能，但这
并不会对基于单片机为核心的数据采集系统产生影响。相较于数据采集板卡成本和功能的限制，单片机具多功能、高效率、高性能、低电压、低功耗、低价格等优点，而双单片机又具有精度较高、转换速度快、能够对多点同时进行采集，因此能够开发出能满足实际应用要求的、电路结构简单的、可靠性高的数据采集系统。这就使得以单片机为核心的数据采集系统在许多领域得到了广泛的应用。
1.2本领域研究现状
数据采集器是目前工业控制中应用较多的一类产品，数据采集器的研制在国外已经相当成熟，而且数据采集器的种类不断增多，性能越来越好，功能越来越强大。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。它具有多种测量功能，多种数据存储方式和多种控制方式。262XA共有21路模拟输入通道，可直接测量电压(交流/直流至300V)、电流(利用分流器)、温度(9种热电偶，一种铂电阻)、频率和电阻等物理量，8路数字输入/输出可用于数字信号的处理。另外4路用于报警输出。当某个模拟通道的输入信号超过了设定报警限，在对应的I/O口输出一个低电平，每个模拟通道都可设置两个报警限[2]。262XA系列有两种扫描速度：
4通道/秒(慢)，17通道/秒(快)。仪器可使用90-264V交流电直接供电，也可使用9～16V直流供电；交直流电源还可同时使用，断电时可自动切换至直流；RS232接口为标准配置，可用于向计算机传输数据和控制；采集的数据可随时通过接口打印，也可将数据用RS232接口传至计算机。记录的数据包括：通道号、测量值、时间、报警状态、累加计数等；数据格式与Lotus、Excel相兼容。
康泰克Log Book/300现场独立的智能数据采集器是一种独立的数据采集系统，它可采集大量的来自各种各样的传感器静态的活动态的信号。Log Book/300内由一个PC插卡槽，可插入固态存储器卡或硬盘驱动器，其存储容量可达250M读数以上。主要特点如下：
1．16通道单端/8通道差分模拟输入，可扩展到256通道
2．采样速率为100kHz，分辨率为16位。
3．程控增益：1、2、4、8、16、32、64。
4．输入范围：单极性：20V、l0V、5V、2.5V、1.25V、0.625V、0.3125V。双极性：±l0V、5V、2.5V、1.25V、0.825V、0.3125V、0.15625V。
5．输入阻抗：单端5MΩ/差分10MΩ。
6．精度：±0.005％FS。
7．触发方式：模拟触发，TTL触发、软件触发。
8．通道数：4通道，12位模拟输出，24通道数字I/O，可扩展到192通道。
9．连接方式：RS-232、并行口、可选RS-422/485接口。
与DBK系列的信号调理配接，可测量电压、电流，应变、热电偶、热电阻、振动、加速度、频率等，也可具有同步采样、高压隔离等性能。
在DOS、Windows3．1/95/98/NT/2000环境下实现数据采集、图形显示、数据存储及回放等功能，并提供C/C++，Borland C/C++，QuickBasic，Turbo PASCAL，Visual Basic、DASY Lab驱动。
在国内，由于数据采集技术不断发展，市场上出现了各种新型的数据采集器。例如北京凯文斯系统集成有限责任公司E16系列EPP并口宽动态范围的高精度数据采集器，数据通道可以达到16个(单端)，可编程增益为l、2、4、8倍，分辨率为16位，采样最高频率决定于微机的CPU及处理速度，一般为60-80KHz。北京测振仪器厂研制的HZ-9609数据采集器/振动分析仪，它采用中文显示，直观醒目，操作简单方便；采用先进的微电脑技术，工作可靠；采用高性能电池，体积小，重量轻，便于现场使用，采用频谱分析技术和故障诊断技术，是进行数据采集，完成设备状态分析和故障诊断的得力助手；它可以与微机通讯，建立设备状态数据库，对连接设备进行更精细的状态分析；采用压电加速度传感器，可测量振动信号的加速度，速度和位移，还可测量电压信号和转速信号，采样频率为1Hz-10KHz。北京众人精密测控技术公司的产品是F-5000系列笔记本专用数据采集控制器，具有程控增益(1，2，4，8)，通道扩展，0.2％的精度等特点，但分辨率不超过12位(市场价格为7000RMB)。
总之，经过对国内外现有数据采集产品的性能、价格、功能的了解，总结概况如下：
1．国外的数据采集器精度高、采样速度快、功能较全，价格昂贵。
2．体积较大，操作复杂，或者需配笔记本电脑。
3．采用LCD显示和键盘输入功能，带打印功能。
4．采样频率和采样精度两者不能很好的统一。
5．前端可编程增益控制范围较小(一般在16倍以下)。
6．国内数据采集器的采样精度较低，一般为0.2％。
新的数据采集器将在以下几个方面取得突破：
1．最大点数300点以上，采集速度为600点/秒。
2．具有万能输入功能，热电偶、热电阻、接点信号、电压、电流等均可任意设定。
3．利用对话式窗口操作，具有丰富的显示功能。
4．有磁盘等存储媒体存储数据，也可以通过网络接口向网络传输数据。
5．有丰富的软件功能，如数字显示、模拟记录、棒图显示、运算、累积流量计算等。
6．通道间隔离，抗干扰能力强，能在恶劣的环境下工作。
1.3论文的主要研究工作
数据采集技术是信息科学的重要分支之一，它研究信息数据的采集、存储、处理以及控制等问题。它是对传感器信号的测量与处理，以微型计算机等高技术为基础而形成的一门综合应用技术。数据采集也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。
本系统采用下位机负责模拟数据的采集，从单片机负责采集八路数据，并应答主机发送的命令，上位机即主机是负责处理接受过来的数字量的处理及显示，主机和从机之间用RS-232进行通信。这样用户可以在上位机上编写各种程序对文件中的数据进行有效查询和分析，有利于工业过程的长期正常运行和检查。该系统采用的是AT89S52单片机，此芯片功能比较强大，能够满足设计要求[3]。
第2章系统分析与总体设计
通用数据采集系统由硬件和软件两部分组成，硬件由单片机和A/D转换器等组成。软件包括主程序、系统监控、定时/中断等子程序组成。硬件和软件只有密切配合、协调一致，才能组成一个高性能的数据采集系统。在系统的开发过程中，硬件设计和软件设计是相互关联的，不能截然分开，硬件设计时应考虑系统资源及软件的实现方法，而软件设计时又要了解硬件的工作原理。
通用数据采集系统开发过程包括总体设计、硬件设计、软件设计、软件仿真调试、可靠性实验和产品化等几个阶段，但各阶段不是绝对分开的，有时需要交叉进行。
2.1总体设计
2.1.1数据采集系统的概念
数据采集技术是一种流行且实用的电子技术。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发展，数据采集技术也呈现出速度更快、通道更多、数据量更大的发展趋势。
数据采集是为了对温度、压力、流量、速度、位移、光强度、声音等物理量进行在线测量和控制，通过传感器把上述物理量转换成模拟物理量的电信号(即模拟电信号)，然后将模拟电信号经过处理并转换成计算机能识别的数字量，送进计算机处理、存储、传输和显示。70年代初，随着计算机技术及大规模集成电路的发展，特别是微处理器及高速A/D转换器的出现，数据采集系统结构发生了重大变革。原来由小规模集成的数字逻辑电路及硬件程序控制器组成的采集系统被微处理器控制的采集系统所代替。由微处理器去完成程序控制，数据处理及大部分逻辑操作，使系统的灵活性和可靠性大大地提高，系统硬件成本和系统的重建费用大大地降低。
数据采集技术在自动测试、自动控制、通信、信号处理等领域得到广泛的应用．例如数据遥测系统、脉冲编码和调制通信、自动测试系统、数据采样控制系统、瞬态数据记录系统、视频信号处理系统等等。
2.1.2理解系统功能和技术指标
本系统是采用51单片机、串行A/D转换器和非易失存储器等器件设计一套通用数据采集系统。该系统可将各种标准变送器送来的模拟电信号(4-20mA或0-51V)经过A/D转换和程序运算处理转换成相应非电量的数值
并实时显示和存储，利用VB6.0设计的数据接收处理软件，上位机PC通过RS232串口可以接收来自数据采集系统的各项数据，并作进一步处理。
在接到这项数据采集系统的研制任务后，进行了深入细致的分析和研究，参考国内外同类或相关产品的有关资料、标准，根据系统的功能是系统设计的依据和出发点，也是决定系统设计是否成功的关键[4]。
1．系统主要功能与技术指标：
a、数据采集通道：8路
b、精度：±0.1％
c、信号输入范围：4—20mA或0—5V
d、环境温度：-20—60℃
e、环境湿度：0-90％RH
f、供电电源：220V(AC)
g、功耗：<5W
h、与上位机PC通讯接口；RS232串行接口
2．系统主要用途：
a、实验室数据采集；
b、工业现场数据采集；
c、野外数据采集。
2.1.3系统组成框图
该系统以单片机为核心，结合A/D转换器、串行通讯接口，加上匹配电源构成了一个小型数据采集系统。如图2-1所示。
模拟信号
输入A/D转换
器
AT89S52
单片机
串行通信
RS232
PC机图2-1系统组成框图
2.2硬件设计概要
1．系统硬件电路设计原则
一般在系统硬件电路设计应遵循以下原则：
(1)尽可能选择标准化、模块化的典型电路，且符合单片机应用系统的常规用法。
(2)硬件结构应结合应用程序设计一起考虑。软件能实现的功能尽可能由软件来完成，以简化硬件结构。但“软化”的结果可能使响应时间比硬件长。在实时性要求高的场合应采用硬件完成。
(3)系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配。
(4)单片机外接电路较多时，必须考虑其驱动能力。
(5)可靠性及抗干扰设计是硬件设计不可缺少的一部分。可靠性、抗干
扰能力与硬件系统自身素质有关，必须认真对待。
2．选择芯片及器件类型原则
(1)货源充足，所选单片机芯片在国内元器件市场上货源要稳定充足、具有成熟的开发设备。
(2)性价比要高，在保证性能指标情况下，所用芯片价格要尽可能低，使系统有较高的性价比。
(3)研制周期短，在研制任务重、时间紧的情况下，应考虑采用自己比较熟悉的系列、型号。[5]
3．数据采集系统硬件器件的选择
(1)单片机芯片
单片机是一种面向大规模的集成电路芯片，是微型计算机中的一个重要的分支。此系统是由CPU、随即存取数据存储器、只读程序存储器、输入输出电路（I/O口），还有可能包括定时/计数器、串行通信口、显示驱动电路（LCD和LED驱动电路）、脉宽调制电路、模拟多路转换器及A/D 转换器等电路集成到一个单块芯片上，构成了一个最小但完善的计算机任务。单片机要使用特定的组译和编译软件编译程序，在用keiluvision2把程序下载到单片机内。
本系统采用美国ATMEL公司所生产的AT89S52，片内有8k字节Flash程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，有足够的空间存储程序及数据表格。32个外部双向输入/输出(I/O)口，1个全双工串行通信口，内置看门狗(WDT)电路。
(2)A/D转换器
A/D转换器的种类很多，就位数来说，可以分为8位、10位、12位和16位等。位数越高其分辨率就越高，价格也就越贵。A/D转换器型号很多，而其转换时间和转换误差也各不相同。
a．逐渐逼近式A/D转换器：它是一种速度快、精度较高、成本较低的直接式转换器，其转换时间在几微秒到几百微秒之间。
b．双积分A/D转换器：它是一种间接式的A/D转换器，优点是抗干扰能力强，精度比较高，缺点是数度很慢，适用于对转换数度要求不高的系统。
c．并行式A/D转换器：它又被称为flash（快速）型，它的转换数度很高，但她采用了很多个比较器，而n位的转换就需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也很贵，只适用于视频A/D转换器等数度特别高的领域。
鉴于上面三种方案，在价格、转换速度等多种标准考量下，在本设计选用的是逐渐逼近式A/D转换器：AD0804。
AD0804是采用8位逐次逼近型的A/D转换器，芯片输入方式为单通道，工作电压为＋5V，即VCC＝＋5V。模拟输入电压范围是0～＋5V，
分辨率为8位，转换时间100us参考电压2.5V。
(3)串行通讯接口芯片
串行口我选用了标准RS-232C接口，它是电平与TTL电平转换驱动电路。常采用MAX公司的MAX232ECP芯片，MAX232是典型的串行通信接口芯片，波特率设置为1200位/秒，MAX232的优点是：
a．一片芯片可以完成发送转换和接收转换的双重功能。
b．单一电源+5V供电
c．它的电路设计与连接比较简单而且功能齐全。
4．印制电路板设计
在编辑印制板时，需要遵循下列原则：
(1)晶振必须尽可能靠近CPU引脚。
(2)电源、地线布局合理，电源线和地线宽度尽可能大些。
(3)模拟信号和数字信号不能共地，应采用单独接地然后共地方式。
(4)在中低频应用系统(晶振频率小于20MHz)中。走线转向可取45度，在高频系统中，必要时可选择圆角模式，尽量避免使用90度角。
(5)对于输入信号线，走线尽可能短，防止可能出现的干扰。
在印制电路板时，我们还要注意工艺要求，包括机架机箱、面板、
配线、接插件，必须考虑安装、调试、维护的方便。
2.3软件设计概要
单片机应用系统的软件主要包括两大部份：系统主程序和各项功能子程序。
根据系统软件的总体构思，按照先粗后精的方法，把整个系统软件划分成多个功能独立、大小适当的模块。应明确规定各模块的功能，尽量使每个模块功能单一，各模块间的接口信息简单、完备，接口关系统一，尽可能使各模块间的联系减少至最低限度。最后再将各个模块连接成一个完整的程序进行总的调试。
在硬件设计基础上，系统软件设计工作有：利用ASM51汇编语言编写数据采集与数值计算、数据显示、数据存储和数据通讯软件；为了迸一步增强实时数据分析及处理能力并提高友好界面，采用具有强大界面设计功能的编程语言VB6.0进行上位机软件设计，编写上位计算机数据接收和处理软件。设计出的界面简洁美观、操作灵活方便。
2.4本章小结
本章从总体上介绍了数据采集系统的功能和工作原理，并且根据技术指标对系统所需的单片机，AD转换器，串口通讯等元器件进行确定并简要的介绍，最后简要的介绍了一下软件的总体设计构思
第3章数据采集系统的硬件设计
数据采集系统硬件电路方面主要包括六个模块：数据采集系统的CPU 模块、系统监控模块、系统的A/D采样模块、系统显示模块、数据存储模块、系统的传输模块。本章将对这六个模块分别进行研究和设计。一个系统硬件的实现，实际就是元器件的选择及这些元器件之间电路的联系。单片机应用系统中可用的各种元器件种类繁多，功能各异、价格不等，这就为系统在器件功能、特性等方面进行选择提供了较大的自由度。因此必须对系统的要求、芯片的特性有充分的了解之后，才能选择好所用的元器件。选择元器件的基本原则是选择那些能满足性能、指标可靠性高的元器件[6]。
3.1数据采集系统的CPU模块
MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，它的基本型产品是8051、8031和8751。MCS-51单片机应用范围非常广泛，在其单片机系列中，有HMOS和CHMOS两种工艺状态的芯片。CHMOS是专为低功耗系统设计的芯片类型，集成度高，速度快，功耗低。一般称为低功耗型单片机。INTEL的80C31/80C51/80C71是MCS-51系列中的CHMOS结构，MCS-51单片机基本型中的8051是在国内有着很大影响的单片机。美国ATMEL公司所生产的89系列单片机，是和8051兼容、并且内部含有Flash存储器的单片机。它是一种来源于8051而又优于8051的系列。在工业、交通、仪器仪表、自动生产过程、航空、运输、汽车、家电等领域都有着极大的应用前景。原来8051的大量用户都转向采用ATMEL公司的89系列单片机[7]。
兼容标准MCS-51指令系统的AT89S52单片机是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In—system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。本数据采集系统的CPU模块即为AT89S52。
AT89S52具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，32个外部双向输入/输出(I/O)口，5个中断源优先级，3个16位可编程定时计数器，1个全双工串行通信口，内置看门狗(WDT)电路，片内时钟振荡器。此外，AT89S52设计和配置了
省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求[8]。其引脚如图3-1所示：
图3-1 AT89S52引脚图
3.2系统的A/D采样模块
在我们所测控的信号中军事连续变化的物理量，而要对这些信号进行处理,则需要将其转换为数字量，A/D转换器就是为了将连续变化的模拟量转换成计算机能接受的数字量。
按模拟量转换成数字量的原理可以分为3种：双积分式、逐次逼近式及并行式A/D转换器。而该系统选用的是AD0804，下面就具体的介绍一下AD0804的工作原理。
3.2.1A/D0804性能简介
本数据采集系统的A/D采样模块采用的器件AD0804是八通道的八位逐次逼近式(Successive Approximation Method)A/D转换器。由单一的5V 电源供电。这类型的A/D转换器除了转换速度快(几十至几百us)、分辨率高外，还有价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上。其引脚图如图3-2所示。
图3-2 A/D0804封装图
3.2.2A/D0804工作原理
控制A/D0804动作的信号只有CS、WR、RD。其中INTR由高电位转为低电位后，代表A/D0804完成这次的模拟/数字转换，而DB0～DB7代表是转换后的数字资料[9]。
每个步骤区间的动作方式如下：
1. CS＝0、WR＝0、RD＝1(由CPLD发出信号要求A/D0804开始进行模拟/数字信号的转换)。
2. CS＝1、WR＝1、RD＝1(A/D0804进行转换动作，转换完毕后INTR将高电位降至低电位，而转换时间>100us)。
3. CS＝0、WR＝1、RD＝0(由CPLD发出信号以读取A/D0804的转换资料)。
4. CS＝1、WR＝1、RD＝1(由CPLD读取DB0～DB7上的数字转换资料)。
3.2.3A/D0804与单片机电路连接
A/D 0804与单片机AT89S52电路连接如图3-3所示。
图3-3 A/D0804与单片机连接电路
3.3串行通讯接口电路
3.3.1接口芯片简介
在工业测控系统，51系列单片机用来在现场采集模拟量，开关量，而中央控制计算机在控制室或调度室用来监测整个控制现场。他们之间的数据传送或构成局部网络、多用户系统和分布式控制系统。在这种情况下一般采用PC机与单片机以串行通信方式交换信息，PC机为主机，单片机为从机[10]。
测控系统中数据通讯主要采用异步串行通讯方式。串行通讯接口标准以RS-232C为主。此标准是美国EIA与BELL等公司一起于1969年公布的通信协议。RS-232C使用-3到-15V表示数字“1”，使用3V到+15V表小数字“0”，RS-232C在空闲时处于逻辑“1”状态，在开始传送时，首先产生一起始位，起始位为一个宽度的逻辑“0”，紧随其后为所要传送的数据，所要传送的数据由最低位开始依此送出，并以一个结束位标志该字节传送结束，结束位为一个宽度的逻辑“l”状态。PC机一般使用8250或16550作为串行通讯的控制器，使用9针或25针的接插件将串行口的信号送出。该插座的信号定义如表3-1所示：
表3-1串行通讯控制器插座信号定义
DB-25 DB-9 信号名称方向含义
2 3 TXD 输出数据发送端
3 2 RXD 输入数据接收端
4 7 RTS 输出请求发送(计算机要求发送)
5 8 CTS 输入清除发送(MODEM准备接收)
6 6 DSR 输入数据设备准备就绪
7 5 SG —信号地
8 1 DCD 输入数据载波检测
3.3.2串行通讯接口电路设计
RS232-C是用正负电平表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑；状态的规定不同。为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在RS-232C与TTL之间进行电平和逻辑关系的转换。MAX232芯片可完成RS-232C与TTL的双向电平转换。MAX232与单片机AT89S52电路连接如图3-4所示。
图3-4 MAX232与单片机连接电路
3.4本章小结
本章介绍了数据采集系统中所需要的AT89S52单片机芯片，AD0804模数转换芯片及MAX232串口芯片的芯片数据，并详细介绍了各个芯片的外围电路，工作原理及其相互的连接方法。
第4章数据采集系统软件设计
4.1概述
针对通用数据采集系统的硬件电路总体设计以及各部分电路的组成，本章将对系统要完成的数据采集、数据传输、两个基本功能展开设计。在系统研制过程中，完成了A/D采样控制软件设计和串行口软件设计；A/D 采样控制软件完成了系统对数据采集功能的实现；串行口软件则实现了和上位机的通讯、数据交互功能[11]。
4.2KeilUvision2简介
Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（UVISION）将这些组合在一起。
Keil有以下几个特点：
1．全功能的源代码编辑器；
2．器件库用来配置开发工具设置；
3．项目管理器用来创建和维护用户的项目；
4．集成的MAKE工具可以汇编、编译和连接用户嵌入式应用；
5．所有开发工具的设置都是对话框形式的；
6．真正的源代码级的对CPU和外围器件的调试器；
7．高级GDI(AGDI)接口用来在目标硬件上进行软件调试以及和Monitor-51进行通信
其使用的过程为:
首先打开KeilUvision2，在KEIL系统中，每做个独立的程序，都视为工程。首先从菜单中的工程中“新建工程”，建立我们将要做的工程项目如图4-1：
图4-1 KeilUvision2新建项目
接下来Keil环境要求我们为12工程选择一个单片机型号如图4-2，图4-3；我们选择ATMEL公司的89C51（虽然我使用的是AT89S52，但由于89S51与89C51内外部的结构完全一样，所以这里仍然用“89C51”）。“确定”后工程就算建立好了。
图4-2 KeilUvision2选择单片机公司
光纤通信 专业: 通信技术班级: 0701 姓名: 学号: 完成日期: 2009 年11 月30 日
摘要本文简要介绍了光纤通信发展的历史及现状,较全面的向大家展现了制作"光缆开剥与接续"多媒体课件的过程。与此同时,还对课件制作过程中使用的工具和器材及作者的心得体会作了基本介绍,希望能给读者以启发. 一、前言 光纤通信自问世以来,通过其通信容量大、传输距离长、抗电磁干扰、保密性好、重量轻、资源丰富等优点,已经广泛应用于市内局间中继,长途通信和海底通信等公用通信网以及铁道、电力等专用通信网,同时在公用电话、广播和计算机专用网中得到应用.并已逐渐用于用户系统.光缆将取代过去用户系统无法实现宽频信息传输的传统线路,这样便可提供高质量的电视图像和高速数据等新业务,以满足人们广泛的生活和业务的需要. 光缆线路,是光纤通信系统组成的重要部分.光缆线路的建设质量是确保光通信系统性能良好和长期稳定的关键,而光缆开剥接续则是光缆线路施工中工程量大,技术要求复杂的一道重要工序,其质量好坏直接影响线路的传输质量和寿命,光缆开剥、接续、封合的快慢将影响整个工期的进程,对于20
芯以上光缆的接续不仅要求施工人员技术熟练,而且要求施工组织严密,在保证质量的前提下,确保施工的时间。 . 二、光纤通信的发展概况及动向 2-1发展概况 光波是人们最熟悉的电磁波,其波长在微米级,频率为100000亿HZ数量级.由电磁波谱中可以看出,紫外线、可见光、红外线均属于光波的范畴.目前光纤通信使用的波长范围是在近红外区内,即波长为0.8-1.8um可分短波长波段和长波长波段,短波长波段是指波长为0.85um,长波长波段是指1.31um和1.51um,这是目前采用的三个通信窗口. 利用光导纤维作为光的传输介质的光纤通信其发展只有二、三十年的历史,它的发展以1960年美国人Mainman发明的红宝石激光器和1966年英籍华人高琨博士提出利用SIO2石英玻璃可制成低损耗光纤的设想为基础,直到1970年美国康宁公司研制出损耗为20db/km的光纤,才使光纤进行远距离传输成为可能.自此以后,光纤通信在世界范围内展开并得到迅猛发展,在短短的一、二十年的时间中,以从0.85um短波长多模光纤发展到1.31um-1.55um的长波长单模光纤,同时开发出许多新型光电器件,激光器寿命已达十万小时甚至百万小时,许多国家相继建成了长距离的光纤通信系统.
毕业设计（论文）论文题目：基于网络的数据采集系统
摘要 “数据采集”是指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集转换成数字量后，在由计算机进行存储、处理、显示或打印相应的系统称为数据采集系统。 本文简要介绍了嵌入式TCP/IP协议单片机在网络通信中的数据传输技术。将TCP/IP协议嵌入到单片机中，借助网卡芯片ZNE--100 实现了单片机在局域网内和通过局域网在因特网上的数据传输。用户终端以单片机系统板为媒介，通过网络与远程数据终端实现数据通信。 关键词：TCP/IP协议单片机因特网局域网网卡芯片
ABSTRACT "Data Acquisition" refers to the temperature, pressure, flow, displacement, such as analog-digital conversion acquisition, by the computer storage, processing, display or print the corresponding system known as the Data Acquisition System. This paper introduces the embedded TCP / IP protocol SCM in the data communications network transmission technology. Will be TCP / IP protocol embedded in the microcontroller, with chip card ZNE - 100 realization of the SCM in LAN and through LAN Internet data transmission. User terminals to SCM system board for the media, through the network and remote data terminals for data communications. Key words: TCP / IP microcontroller Internet LAN card chip
光纤通信分析论文 一、光波分复用（WDM）技术 光波分复用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）技术是在一根光纤中同时同时多个波长的光载波信号，而每个光载波可以通过FDM或TDM方式，各自承载多路模拟或多路数字信号。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来（复用），并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端又将这些组合在一起的不同波长的信号分开（解复用），并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。因此将此项技术称为光波长分割复用，简称光波分复用技术。 WDM技术对网络的扩容升级，发展宽带业务，挖掘光纤带宽能力，实现超高速通信等均具有十分重要的意义，尤其是加上掺铒光纤放大器（EDFA）的WDM对现代信息网络更具有强大的吸引力。 二、WDM系统的基本构成 WDM系统的基本构成主要分双纤单向传输和单纤双向传输两种方式。单向WDM 是指所有光通路同时在一根光纤上沿同一方向传送，在发送端将载有各种信息的具有不同波长的已调光信号通过光延长用器组合在一起，并在一根光纤中单向传输，由于各信号是通过不同波长的光携带的，所以彼此间不会混淆，在接收端通过光的复用器将不同波长的光信号分开，完成多路光信号的传输，而反方向则通过另一根光纤传送。双向WDM是指光通路在一要光纤上同时向两个不同的方向传输，所用的波长相互分开，以实现彼此双方全双工的通信联络。目前单向的WDM 系统在开发和应用方面都比较广泛，而双向WDM由于在设计和应用时受各通道干扰、光反射影响、双向通路间的隔离和串话等因素的影响，目前实际应用较少。 三、双纤单向WDM系统的组成 以双纤单向WDM系统为例，一般而言，WDM系统主要由以下5部分组成：光发射机、光中继放大器、光接收机、光监控信道和网络管理系统。 1.光发射机 光发射机是WDM系统的核心，除了对WDM系统中发射激光器的中心波长有特殊的要求外，还应根据WDM系统的不同应用（主要是传输光纤的类型和传输距离）
本科生毕业设计（论文）资料第一部分论文说明书
（2010届） 本科生毕业论文光纤通信的发展趋势探讨
长沙学院本科生毕业论文光纤通信的发展趋势探讨 系（部）：电子与通信工程系 专业：通信工程
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解XX大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
摘要 光纤通信的诞生与发展是电信史上的一次重要革命。近几年来，随着技术的进步，电信管理体制的改革以及电信市场的逐步全面开放，光纤通信的发展又一次呈现了蓬勃发展的新局面，本文旨在对光纤通信领域的主要发展热点作一简述与展望。 本文首先介绍了光纤通信发展的历史，通过对光纤基本构成：光纤、光源、光检测器特点的介绍，表明光纤通信技术的发展是离不开光器件的发展的，全文围绕光纤通信的容量和速率以及实际应用的几个发展趋势作了详细的介绍，并对世界较前沿的通信技术作了简单的介绍。 通过对光纤通信几个发展趋势进行的学习以及实际工作的了解，发现传统的通信网络无论从业务量设计、容量安排、组网方式，以及交换方式上来讲都已无法适应这些新的发展趋势，各大公司都在设计未来网络的蓝图，诸如可持续发展的网络、一体化网和新的公用网等等，其基本思路都是相同的，即具有统一的通信协议和巨大的传输容量，能以最经济的成本，灵活可靠持续地支持一切已有和将有的业务和信号。 关键词：DWDM MSTP TMN SDH/SONET 智能ASON FTTH ABSTRACT The birth and development of optical fiber communication is a major revolution in
基于USB的数据采集系统设计 摘要：本文针对高速数据采集器的需要，设计了基于USB的数据采集器。设计工作包括硬件设计和软件设计两部分，硬件部分本系统选用了ATMEL公司的单片机AT89C5131作为微控制器，负责接收由AD转换得到的数字量数据，并通过其内置的USB控制器实现单片机和PC机之间的USB数据通信。AT89C5131是ATMEL公司推出一款新型带有USB微控制器的芯片。有较快的处理速度和较大的存储容量,有在系统可编程的功能,是USB接口设计的理想选择。 关键词：数据采集，USB，AD，AT89C5131， Abstract: In this paper, the need for system designed USB-based data acquisition. Design, including and software design in two parts, AT89C5131 microcontroller microcontroller to receive the A D conversion by the digital data, and through its built-in USB Controller Between the microcontroller and PC, USB data communication. ATMEL AT89C5131 is a new company launched with a USB micro-controller chip. A faster processing speed and large storage capacity, there is in-system programmable functions, is ideal for US B interface design. Keywords: data acquisition，USB，A D, AT89C51, LED
光纤通信技术论文 论光纤通信技术的特点和发展趋势 摘要：光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中，还可以应用在电力通信控制系统中，进行工业监测、控制，而且在军事领域的用途也越来越为广泛。光纤通信技术作为信息技术的重要支撑平台，在未来信息社会中将起到十分重要的作用。本文探讨了光纤通信技术的主要特征及发展趋势。 关键词：光纤通信技术特点发展趋势接入技术 引言 近年来随着传输技术和交换技术的不断进步，核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽带化。同时，随着业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富，使得用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务，数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻挡的趋势，现有的语音业务接入网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈，成为发展宽带综合业务数字网的障碍。 1.光纤通信技术定义 光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信力式。在光纤通信系统中，作为载波的光波频率比电波的频率高得多，而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多，所以说光纤
通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的，它是电气绝缘体，因而不需要担心接地回路，光纤之间的中绕非常小，光波在光纤中传输，不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听，光纤的芯很细，由多芯组成光缆的直径也很小，所以用光缆作为传输信道，使传输系统所占空间小，解决了地下管道拥挤的问题。 2.光纤通信技术的特点 2.1 频带极宽，通信容量大。 光纤的传输带宽比铜线或电缆大得多。对于单波长光纤通信系统，由于终端设备的限制往往发挥不出带宽大的优势。因此需要技术来增加传输的容量，密集波分复用技术就能解决这个问题。 2.2 损耗低，中继距离长。 目前，实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤；此类光纤损耗可低于0.20dB/km，这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低，因此，由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其他介质构成的系统长得多。如果将来使用非石英极低损耗传输介质，理论上传输的损耗还可以降到更低的水平。这就表明通过光纤通信系统可以减少系统的施工成本，带来更好的经济效益。 2.3 抗电磁干扰能力强。
光纤通信模拟试题1 一、选择题 1. 目前光纤通信中所使用的光波的波长区域是( ) A. 红外区 B. 远红外区 C. 紫外区 D. 近红外区 2. 表示光纤色散程度的物理量是( ) A. 时延 B. 频带带宽 C. 时延差 D. 相位差 3. 在外来光子的激发下，低能级E1上的电子吸收了光子的能量hf(=E2-E1)而跃迁到高能级 E2的过程称为( ) A. 自发辐射 B. 受激辐射 C. 受激吸收 D. 康普顿效应 4. EDFA中，光滤波器的主要作用是( ) A. 使泵浦光和信号光耦合 B. 滤除光放大器的输出噪声 C. 提高光放大增益 D. 使信号再生 5. 目前，掺铒光纤放大器的噪声系数可低达( ) A. -3 dB～0 dB B. 0 dB～3 dB C.4 dB～5 dB D. 10 dB～15 dB 6. STM-1的帧结构中，段开销区域的位置是在( ) A. 1～9列，1～3行和5～9行 B. 1～9列，1～9行 C.1～3列和5～9列，1～9行 D. 1～3列和5～9列，1～3行和5～9行 7. 不属于PIN光电二极管特性参数的是( ) A. 暗电流 B. 消光比 C. 响应度 D. 响应时间 二、填空题 11. 利用光波作为载频的通信方式称为___________________。 12. 通常根据传播方向上有无电场分量或磁场分量，可将光(电磁波)的传播形态分成TE波， TEM波和___________________三类。 13. 薄膜波导由衬底、敷层和___________________三层介质构成。 14. 在薄膜波导中，导波的基模是___________________。 15. 按照射线理论，阶跃型光纤中光射线主要有___________________和斜射线两类。 16. 渐变型光纤中，子午射线的自聚焦是指光纤中不同的射线具有___________________的现象。 17. 光纤是一种介质光波导,具有把光封闭在其中进行传播的导波结构。它是由直径大约只有 ___________________的细玻璃丝构成。 18. 处于粒子数反转分布状态的工作物质称为___________________。 19. 激光器能产生激光振荡的最低限度称为激光器的___________________。 20. 随着激光器温度的上升，其输出光功率会___________________。 21. EDFA的输出饱和功率是指___________________时所对应的输出功率。 22. EDFA作为发射机功率放大器使用的主要作用是___________________。 23. 在光纤通信系统中，利用光纤来传输监控信号时，通常可采用频分复用和____________ _______两种传输方式。 24. 对光隔离器的主要要求是：插入损耗低和___________________。 25. 光纤通信系统中(武汉自考)常用的线路码型有：mBnB码、插入比特码和_____________ ______等。 26. STM-1帧结构中，管理单元指针的位置在___________________列中的第4行。 27. 虚容器是SDH中最重要的一种信息结构，它由容器输出的信息净负荷和_________来组
光缆线路工程设计 摘要 当今的通信方式是以光纤通信为主，微波、卫星通信为辅的格局。也正因如此，光纤通信的发展显得越发重要。 随着国际互连网等信息技术的普及应用，加之由于经济的快速发展，人们对通信的需求更加强烈，这要求光纤通信向着大容量，高速率，远距离方向迅猛发展。光网络的发展又使得光缆的新结构不断涌现，新一代的全光网络要求光缆提供更宽的带宽、容纳更多的波长、传送更高的速率、便于安装维护、使用寿命更长等。由此光缆的种类也趋于多样化，对一些特殊环境更有特种光缆来满足特殊的要求。 随着中央政府加大对农村经济的扶持和投资，贵州黔西南州的经济得到快速发展，广大农民的富裕度得到迅速的提高，人们在生活、商贸、工作中对移动通信的需求越来越大，对通信质量要求也越来越高；因此贵州通信服务公司本着回报社会的态度，决定加大对农村的投入，扩大信号覆盖面，为百姓的经济发展服务，于是提出了安龙等村通二期工程。 光缆线路工程设计的研究表明，在同一地区的不同地段，对于光纤和路由的选取、敷设都是不同的，根据具体的现场情况和经济、建设要求做出正确的、合理的选择，是保证光纤通信系统长期、稳定、安全工作的前提。对于光缆的敷设也有各种具体的要求，同样保证光纤通信的正常工作。系统的调试开通与验收，后期的维护都是光缆工程必不可少的工作。 【关键词】：光缆线路，光纤，工程设计，概、预算
ABSTRACT Today's communication is based on optical fiber telecommunications, microwave and satellite communications supplemented pattern.For this reason, the development of optical communication is becoming more and more important. As international Internet and other information technologies widely used, And because of the rapid economic development, for the communications needs of more intense, require fiber communication toward large-capacity, high-speed, the rapid development of long-range direction. The development of optical network cable also makes the new structure will continue to emerge. The new generation of all-optical cable network requirements for wider bandwidth to accommodate more wavelengths and higher transmission rate, ease of installation and maintenance, such as longer life expectancy.This type of cable is also tending to diversify ,for some special environment more special cable to meet special requirements. Along with the central government to increase rural economic support and investment, the Guizhou Qianxinan’s economic have got rapid development, The wealth of the majority of farmers was rapidly increased, people in life, business, work on the Mobile Communication growing demand for quality communications are increasingly high requirements; Therefore Guizhou communications services company in return society's attitude and decided to increase their investment in rural areas and expand signal coverage, for the people in the economic development of services, and the second project about villages such as Anlong. Optical Cable Design Research shows that in the same area lots, and fiber routing selection, installation is different, according to the specific circumstances and the economy, the demand to make a correct and reasonable choice is the guarantee of optical fiber communications system long-term, stable, safe working premise. Cable installation for a variety of specific demands, and also assue optical fiber communications normal work.
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
浅谈光纤光缆技术的未来前景 学院电子信息学院 年级大三 专业电信 日期2017.6 姓名张辂 学号1428403044
摘要 (1) 一、有源光纤 (2) （一）色散补偿光纤(Dispersion Compesation Fiber，DCF) (2) （二）光纤光栅(Fiber Grating) (2) （三）多芯单模光纤(Multi-Coremono-Mode Fiber，MCF) (3) 二、光有源器件的进展 (3) （一）集成器件 (3) （二）垂直腔面发射激光器(VCSEL) (3) （三）窄带响应可调谐集成光子探测器 (3) （四）基于硅基的异质材料的多量子阱器件与集成(SiGe/Si MQW) (3) 三、光无源器件 (4) 四、光复用技术 (4) 五、光放大技术 (4) 参考文献 (6)
当今世界，是信息的世界。“得信息者得天下”，已经成为世界各国的共识。作为个人，在这个“互联网+”的大数据时代中，为了生计也不得不获取各种各样的信息。在这样的背景下，信息高速公路建设已成为世界性热潮。而光纤通信技术作为信息高速公路的核心和支柱，自然而然的被推到了时代的前线，成为各国大力发展的重要目标。 光纤通信是一个巨大的系统工程。它的各个组成部分互为依存、互相推动，共同向前发展。就光纤通信技术本身来说，应该包括以下几个主要部分：光纤光缆技术、传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。 本文将着重就光纤光缆技术极其相关的光有源器件和光无源器件做一定的介绍，共同探讨光纤光缆技术的未来前景。 关键词：光纤、通信、前景。 Abstract Today’s world is an informational world.“The one who wins the information wins the whole world”has becomes a common view worldwide. As for the individual,living in the Age of“Internet+”and Big Data, we have to gain various sorts of information in order to make a living.In this context,the information highway construction has become a worldwide craze.As the core of the information highway and the pillar of the optical fiber communication technology has become a top priority. Optical fiber communication industry is a huge systematic project. Its components are interdependent and mutually promote,together forward. On optical fiber communications technology themselves,it should include the following major components:fiber optical cable technology,transmission technology,optical active devices,optical passive devices and optical network technology. This paper will focus on the optical fiber cable technology and the related optical active devices and optical passive devices,and discuss the future of the optical fiber cable technology together. Keywords:optical fiber,communication,prospect.
光纤通信技术 光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。 光纤通信就是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。光导纤维通信简称光纤通信。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。光纤通信具有以下特点：(1)通信容量大、传输距离远。 (2)信号串扰小、保密性能好; (3)抗电磁干扰、传输质量佳。 (4)光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输; (5)材料来源丰富,环境保护好，有利于节约有色金属铜。 (6)无辐射,难于窃听, (7)光缆适应性强,寿命长。 (8)质地脆，机械强度差。 (9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。 (10)分路、耦合不灵活。 (11)光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm） (12)有供电困难问题。 就光纤通信技术本身来说，应该包括以下几个主要部分:光纤光缆技术、光交换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。 光纤光缆技术 光纤技术的进步可以从两个方面来说明: 一是通信系统所用的光纤; 二是特种光纤。早期光纤的传输窗口只有3个，即850nm(第一窗口)、1310nm(第二窗口)以及1550nm(第三窗口)。近几年相继开发出第四窗口(L波段)、第五窗口(全波光纤)以及S波段窗口。其中特别重要的是无水峰的全波窗口。这些窗口开发成功的巨大意义就在于从1280nm到1625nm的广阔的光频范围内，都能实现低损耗、低色散传输，使传输容量几百倍、几千倍甚至上万倍的增长。这一技术成果将带来巨大的经济效益。另一方面是特种光纤的开发及其产业化，这是一个相当活跃的领域。 光复用技术 复用技术是为了提高通信线路的利用率，而采用的在同一传输线路上同时传输多路不同信号而互不干扰的技术。光复用技术种类很多，其中最为重要的是波分复用(WDM)技术和光时分复用(OTDM)技术。光波分复用(WDM)技术是在一芯光纤中同时传输多波长光信号的一项技术。其基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来，并耦合到光缆线路上的同一根光纤中进行传输，在接收端将组合波长的光信号分开，并作进一步处理，恢复出原信号后送入不同的终端。波分复用当前的商业水平是273个或更多的波长，研究水平是1022个波长(能传输368亿路电话)，近期的潜在水平为几千个波长，理论极限约为15000个波长(包括光的偏振模色散复用，OPDM)。而光时分复用(OTDM)技术指利用高速光开关把多路光信号在时域里复用到一路上的技术。光时分复用(OTDM)的原理与电时分复用相同，只不过电时分复用是在电域中完成，而光时分复用是在光域中进行，即将高速的光支路数据流(例如10Gbit/s，甚至40Gbit/s)直接复用进光域，产生极高比特率的合成光数据流。
掺饵光纤放大器简述 【引言】：光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输媒介的一种通信方式，以成为现代通信的主要支柱之一。本文主要介绍掺饵光纤放大器的基本结构和工作原理 【关键字】：光纤放大器掺饵光纤放大器原理发展 光纤放大器（Optical Fiber Ampler，简写OFA）是指运用于光纤通信线路中，实现信号放大的一种新型全光放大器。根据它在光纤线路中的位置和作用，一般分为中继放大、前置放大和功率放大三种。同传统的半导体激光放大器（SOA）相比较，OFA不需要经过光电转换、电光转换和信号再生等复杂过程，可直接对信号进行全光放大，具有很好 的“透明性”，特别适用于长途光通信的中继放大。可以说，OFA为实现全光通信奠定了一项技术基础。 当前光纤通信系统工作在两个低损耗窗口：1.55μm波段和1.31μm波段。选择不同的掺杂元素，可使放大器工作在不同窗口。 （1）掺饵光纤放大器（EDFA） EDFA工作在1.55μm窗口，该窗口光纤损耗系数1.31μm 窗低（仅0.2dB／km）。已商用的EDFA噪声低，增益曲线好，放大器带宽大，与波分复用（WDM）系统兼容，泵浦效率高，工作性能稳定，技术成熟，在现代长途高速光通信系
统中备受青睐。目前，“掺铒光纤放大器（EDFA）+密集波分复用（DWDM）+非零色散光纤（NZDF）+光子集成（PIC）”正成为国际上长途高速光纤通信线路的主要技术方向。 （2）掺镨光纤放大器（PDFA） PDFA工作在1.31μm波段，已敷设的光纤90％都工作在这一窗口。PDFA对现有光通信线路的升级和扩容有重要的意义。目前已经研制出低噪声、高增益的PDFA，但是它的泵浦效率不高，工作性能不稳定，增益对温度敏感，离实用还有一段距离。 掺铒光纤放大器(EDFA即在信号通过的纤芯中掺入了铒离子Er3 + 的光信号放大器。)是1985年英国南安普顿大学首先研制成功的光放大器，它是光纤通信中最伟大的发明之一。 掺铒光纤是在石英光纤中掺入了少量的稀土元素铒(Er)离子的光纤，它是掺铒光纤放大器的核心。从20世纪80年代后期开始，掺铒光纤放大器的研究工作不断取得重大的突破。WDM技术、极大地增加了光纤通信的容量。成为当前光纤通信中应用最广的光放大器件。 EDFA的基本结构，它主要由有源媒质(几十米左右长的掺饵石英光纤，芯径3-5微米，掺杂浓度(25-1000)x10-6)、泵浦光源(990或1480nm LD)、光耦合器及光隔离器等组成。信号光与泵浦光在铒光纤内可以在同一方向(同向泵浦)、相反方向(反向泵浦)或两个方向(双向泵浦)传播。当信号光与泵光同时注入到铒光纤中时，铒离子在泵光作用下激发到高能级上，三能级系统)，并很快衰变到亚稳态能级上，在入射信号光作用下回到基态时发射对应于信号光的光子，使信号得到放大。其放大的自发发射(ASE)谱，带宽很大(达20-40nm)，且有两个峰值，分别对应于1530nm和1550nm。
模拟光纤通信系统精编 W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
第六章模拟光纤通信系统 （4学时） 一、教学目的及要求： 使学生熟悉模拟光纤通信系统的组成和结构特点，重点要求他们掌握模拟光纤通信的系统调制方式、模拟基带直接光强调制光纤传输系统和副载波复用光纤传输系统结构。 二、教学重点及难点： 本章重点：调制方式、模拟基带直接光强调制光纤传输系统、副载波复用光纤传输系统。 本章难点：调制方式 三、教学手段： 板书与多媒体课件演示相结合 四、教学方法： 课堂讲解、提问 五、作业： 课外作业： 6-1 6-2 6-4 6-5
六、参考资料： 《光纤通信》刘增基第六章。 《光纤通信》杨祥林第八章第九章 七、教学内容与教学设计： 【讲授新课】（96分钟） 第六章模拟光纤通信系统 6.1调制方式 6.1.1模拟基带直接光强调制 模拟基带直接光强调制(DIM)是用承载信息的模拟基带信号，直接对发射机光源(LED或LD)进行光强调制，使光源输出光功率随时间变化的波形和
输入模拟基带信号的波形成比例。 6.1.2模拟间接光强调制 模拟间接光强调制方式是先用承载信息的模拟基带信号进行电的预调制，然后用这个预调制的电信号对光源进行光强调制(IM)。 预调制又有多种方式，主要有以下三种。1. 频率调制(FM) 频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对正弦载波进行调频，产生等幅的频率受调的正弦信号，其频率随输入的模拟基带信号的瞬时值而变化。然后用这个正弦调频信号对光源进行光强调制，形成FMIM光纤传输系统。 2. 脉冲频率调制(PFM) 脉冲频率调制方式是先用承载信息的模拟基带信号对脉冲载波进行调频，产生等幅、等宽的频率受调的脉冲信号，其脉冲频率随输入的模拟基带信号的瞬时值而变化。然后用这个脉冲调频信号对光源进行光强调制，形成PFMIM光纤传输系统。
基于MATLAB的数据采集系统设计 摘要： MATLAB具备高性能的数值计算和可视化的科学工程计算功能，支持解释性语言输入，编程实现简单，具有丰富的数学函数功能支持，并拥有功能强大的数据采集工具箱，支持声卡。声卡作为MATLAB的数据采集卡相对于常规的数据采集卡，具有价钱低廉、开发简单和系统便捷等优势。本文研究了一种将两者结合进行数据采集的设计办法。 在文章里具体介绍了该课题的背景,当今数据采集系统的结构和特点，介绍了MATLAB及其数据采集工具箱, 利用声卡的A/D、D/A转换技术和MATLAB的功能,提出了一种高性价比的基于声卡的数据采集与分析方案。并详细分析和阐述了利用MATLAB语言编程实现该数据采集与分析系统的过程和办法。在文章的最后则提供了一些应用该系统采集数据的实例。 关键词：基于MATLAB；基于声卡；数据采集
The System Design Of Data Acquisition Based On The MATLAB Abstract：MATLAB has the function of high-performance numerical computation and visual scientific engineering computing. It supports explanatory language input and the sound card, contains rich mathematical functions and has powerful data acquisition toolbox with simple programming. As the MATLAB data collection card, the sound card, compared to the conventional data collection card, endows with a low price, simple development and convenient system. This paper has discussed a design that combines the two kinds to conduct data collection. This paper has specifically introduced the background of this topic, the structure and the characteristics of nowadays data collection system. It has also introduced MATLAB and its data collection toolbox. By using the A/D, D/A conversion technique of the sound card and the function of MATLAB, I have presented a cost-effective data collection and analysis design based on the sound card, and analyzed and described thoroughly the course and methods of data collection and analysis system by using MATLAB language programming. Finally, this paper has provided some examples which have applied this data collection system. Key words: Based on MATLAB; Based on sound card; DAQ
光纤通信技术的现状及发展趋势 摘要:光缆通信在我国已有20多年的使用历史,这段历史也就是光通信技术的发展史和光纤光缆的发展史。光纤通信因其具有的损耗低、传输频带宽、容量大、体积小、重量轻、抗电磁干扰、不易串音等优点,备受业内人士青睐,发展非常迅速。目前,光纤光缆已经进入了有线通信的各个领域,包括邮电通信、广播通信、电力通信、石油通信和军用通信等领域。本文主要综述我国光纤通信研究现状及其发展。 关键词:光纤通信核心网接入网光孤子通信全光网络 光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。近年来,光纤通信技术得到了长足的发展,新技术不断涌现,这大幅提高了通信能力,并使光纤通信的应用范围不断扩大。 1 我国光纤光缆发展的现状 1.1 普通光纤 普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展,光中继距离和单一波长信道容量增大,G.652.A光纤的性能还有可能进一步优化,表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合ITUTG.654规定的截止波长位移单模光纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。 1.2 核心网光缆 我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆,其中多模光纤已被淘汰,全部采用单模光纤,包括G.652光纤和G.655光纤。G.653光纤虽然在我国曾经采用过,但今后不会再发展。G.654光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量,它
在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤,不采用光纤带。干线光缆主要用于室外,在这些光缆中,曾经使用过 的紧套层绞式和骨架式结构,目前已停止使用。 1.3 接入网光缆 接入网中的光缆距离短,分支多,分插频繁,为了增加网的容量,通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中,由于管道内径有限, 在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径 和重量,是很重要的。接入网使用G.652普通单模光纤和G.652.C 低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用,目前在我国已有少量的使用。 1.4 室内光缆 室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。 并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆,笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内,布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内,主要由用户使用,因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。 1.5 电力线路中的通信光缆 光纤是介电质,光缆也可作成全介质,完全无金属。这样的全 介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设 的全介质光缆有两种结构:即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放,适应范围广,在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。国内已能生 产多种ADSS光缆满足市场需要。但在产品结构和性能方面,例如 大志数光缆结构、光缆蠕变和耐电弧性能等方面,还有待进一步完善。ADSS光缆在国内的近期需求量较大,是目前的一种热门产品。 2 光纤通信技术的发展趋势 对光纤通信而言,超高速度、超大容量和超长距离传输一直是