2011年1月第1期电子测试
ELECTRONIC TEST
Jan.2011
No.1
基于VC++6.0的远程GPS信息采集系统设计和实现★
管想红 ，姚金杰 ，韩焱
（中北大学信息探测与处理技术研究所，山西 太原，030051）
摘 要: 针对现场采集数据存在安全隐患以及操作员人身安全等问题，提出了基于VC++6.0与GPS接收模块的远程数据采集方案。根据Windows环境下应用Socket网络编程原理,采用多线程设计了以带有友好操作界面的控制端——客户机、响应速度高的受控端——服务器及GPS接收模块为主要组成硬件和以VC++6.0 为软件的远程GPS信息采集系统。实验结果表明,系统实现了远程GPS信息的采集功能，消除了现场安全隐患。该系统可广泛应用于远程测试及设备远程健康诊断技术中。
关键词: 网络通信；串口通信；多线程
中图分类号: TP273 文献标识码: B
Design and implementation of remote GPS information collection system based on VC + +6.0
Guan Xianghong，Yao Jinjie，Han Yan
（National Key Laboratory of Electric Testing Technology,North University of China，Taiyuan 030051,China）
Abstract: For data collected at the scene, as well as operator safety issues such as personal safety, this paper put forward program of the remote data acquisition based on VC + +6.0 and the GPS receiver module. Windows environment in accordance with the application of the principle of network programming Socket, designed remote GPS data collection system to interface with the control of friendly client - the client, the controlled response to the high-speed client - server and GPS receiver module for the major components of hardware and to VC + +6.0 for software. The experimental results show that the long-range GPS system information collection capabilities, eliminating the security risks at the scene. The system can be widely used in remote testing and diagnostic equipment technology in remote health.
Keywords: network communications; serial communications; multi-thread
★基金项目：国家自然科学基金资助（60772102）资助
0 引言
在分布式无线传感器网络远距离测量和远程设备的故障诊断和健康管理中，无线传感器节点间及传感器节点与中继站，中继与监控中心之间需要大量的信息传输[1]。由于节点的分布范围广，且各继站分基站之间以及与监控中心的距离远至几十公里，要实现现场数据获取费时，费力，人员安全不能保障，比较困难。针对这一问题，本文通过网络实现了对基站GPS信息的远程采集。实验结果表明，系统实现了节点信息的远程获取，适用于远程设备或现场信息获取[2]。
1 采集系统的整体设计及硬件构成
远程GPS数据采集系统总体结构框图如图1所示。从图1中可以看出，系统由控制端、受控端、GPS数据接收模块组成。其中，控制端是装有VC++6.0的PC，受控端也是一台PC。它们之间采用客户机和服务器的远程控制模式，控制端作为客户机，受控端则是服务器。客户机与服务器通过有线Internet网进行数据交换，传输各种控制命令和受控参数，实现远程操作。GPS数据接收模块将GPS卫星信息接收后送回服务器。
图1 远程GPS数据采集系统总体结构框图
首先，客户端与服务端开机以及控制系统初始化，确保它们之间能正常进行网络通信。当需要采集GPS数据时，接通GPS模块电源使其正常工作，能采到GPS信息。此时，系统已经初始化完成，接着就是通过命令来远程控制GPS模块通过串口采集数据[3]。
2 网络通信协议结构设计
网络通信采用TCP/IP协议下的Socket套接字实现[4]，工作流程如图3所示。但是要实现远程操作，必须设计自己的应用层协议来完成相应的操作，协议结构如图2所示。如果协议字头为1则是控制命令，如果为0则是数据，此处只用到控制命令。系统控制命令如表1所示。当服务端收到相应的命令后会执行相应的操作，实现远程控制。
图2 协议结构
表1 系统控制命令
根据图3可见Socket通信流程：首先是客户机发送连接请求。即客户端的Socket向服务器端提出连接请求，要连接的目标即是服务器端的Socket。为此,客户端通过输入服务器的IP地址；如服务器端Socket正处于就绪状态,则立即向客户端Socket 发出“允许连接”信号。至此客户端Socket与服务器端Socket的连接建立就绪。
控制命令命令功能1000配置串口1001打开串口1010读串口
1011写串口
1100关闭串口1101关闭服务器1110重启服务器
设计思想，将每个功能模块设计好之后，再用主程序调用，这样便于管理，使整个软件设计过程思路清晰明了。客户机与服务器的软件设计流程分别如图4、5所示。
串口操作使用自己编写的动态链接库实现。其中sio_open(int port)；sio_close(int port)；sio_read(int port, char *buf, int len)；sio_write(int port,char*buf,int len)；这几个函数分别实现串口的打开、关闭、读
写操作。
图4 客户机软件流程图
服务端为了实现串口与网口数据的同步传输，这里采用多线程技术。当串口上有数据要发送时，创建一个线程来完成数据传输，同理网口数据也创建独立的线程来完成数据传送[8]。
图5 服务端软件流程图
图3 基于Socket 的C/S 模式网络程序流程图
其次是服务器监听连接请求。服务器端如监听到客户端Socket 的连接请求时，即响应客户端Socket 的请求而建立一个新的Socket 句柄与客户端连接,其调用格式为ns=accept(s,(structsockaddr )&client,&name2len))[5]。
最后是服务器端接受连接。当服务器端Socket 接收到客户端Socket 的连接请求后，若它已经处于就绪状态,就把服务器端Socket 的描述信息发给客户端。一旦客户端确认了此描述，连接就建立了。此时，就可以通过Socket 来发送、接收各种信息。所以，Socket 在客户端和服务器之间起到了一个传输通道的作用。客户端程序结束时会发出一个结束请求，服务器程序会关闭Socket 并等待下一个请求。
3 系统软件设计与实现
在整个系统中软件设计是主要部分，是系统的主体。不管是客户机还是服务器对采用的是模块化
客户端 服务端
4 系统调试
首先，连接好客户机与服务器之间的通信网络，确保能正常通信。然后用串口RS232正确连接GPS 模块与服务器。
打开服务器软件，等待与客户机连接，连接成功后服务器界面如图6所示。客户端发送控制命令后，服务器开始采集GPS信息，成功将采集信息送回客户端，如图7所示。
图6 服务端程序调试界面
图7 客户端数据显示界面
从图7中可以清楚的看出，GPS信息成功的采到了控制端，实现了远程GPS信息采集功能。5 结束语
本文介绍在W indows环境下使用VC++6. 0开发PC通过多线程技术实现远程控制串口采集信息,充分利用PC自带的网络资源及早操系统多线程处理。实验表明，这种方法可实现远程信息采集,可靠性高、界面友好、实时性强，实用性高。
参考文献
[1] 李永飞.基于网络的远程控制系统的研究与实现[D].天
津：河北工业大学，2005.
[2] 张君鸿,马玉林.基于Internet的远程机器人控制时间延
迟的研究[J].哈尔滨铁道科技，2003（3） :14-16.
[3] 龚建伟,熊光明. VisualC++/Turbo C串口通信编程实践[M].
北京:电子工业出版社, 2004.
[4] 王晓峰,吴平东,任长清,等.基于因特网的远程控制系
统控制算法的研究[J].计算机应用研究，2003（4）:141-143.
[5] http:/https://www.doczj.com/doc/d45505361.html,.
[6] 张友生. 远程控制编程技术[M].北京：电子工业出版社，
2002.
[7] 郎锐,孙方.VisualC++网络通信程序开发基础及实例解
析[M].北京:机械工业出版社, 2006.
[8] 汤滟.基于GPRS的远程抄表终端的设计[J].电子测试，
2009(5)：52-53.
作者简介：
管想红，硕士研究生，主要研究方向为
遥控遥测、嵌入式ARM_linux开发。
E-mail: guanxianghun@https://www.doczj.com/doc/d45505361.html,
兰州理工大学 计算机与通信学院 2014年春季学期 物联网综合应用实践课程设计 题目：基于物联网的温湿度信息采集系统设计 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩：
基于物联网的温湿度信息采集系统设计 摘要 基于物联网的无线传感网络是多学科的高度交叉，知识的高度集成的前沿热点研究领域。它通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端无线传感器网络的特性决定了其不需要较高的传输带宽，而要求较低的传输延时和极低的功率消耗。IEEES02．15．4／ZigBee 技术是近年来通信领域中的研究热点，具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠性、组网简单、灵活等优势，逐渐成为无线传感器网络事实上的国际标准。 此次课设设计并实现了用无线传感器网络构成的分布式温度湿度监控系统。 关键词：物联网、信息采集、SHT10、串口通信
正文： (4) 一、前言 (4) 二、基本原理 (5) 2.1 SHT10引脚特性 (5) 2.2 温湿度传感器模块 (8) 2.3 CC2530串口通信原理 (9) 2.4 Zig Bee 简介 (10) 三、系统分析 (16) 四、详细设计 (18) 4.1硬件设计 (18) 4.2 软件设计 (21) 4.3 设计结构图 (21) 4.4 代码 (22) 总结 (33) 参考文献 (34)
正文： 一、前言 物联网系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可定制，适用于不同应用场合，对功能，可靠性，成本，体积，功耗有严格要求的专用计算机系统。随着生活水平的提高和科学技术发展的需求，人类对环境信息的感知上有了更高的要求，在某些特殊工业生产领域和室内存储场合对环境要求显得特别苛刻；随着物联网技术的发展，为环境环境检测提供了更进一步的保障。 基于物联网的环境信息采集系统包含感知层、传输层、应用层三个层面；传输层常见的有温湿度、烟感、一氧化碳、压力等物联网传感器模块，传输层包括有线通信和无线通信两部分，应用层包括各种终端。 在室内环境监测领域，以物联网技术为基础，结合ZigBee 技术可以实现、准确、完整、可靠的反应环境信息，做到实时监控。 基本原理： 湿度传感器和温度传感器采集到数据后，通过给RS232串口增加ZigBee功能，替代设备电缆线进行无线传输,串口传输设计为双向全双工，无硬件流控制，强制允许OTA(多条)时间和丢包重传。本次课设采用的senser节点中烧写EndDeviceEB程序，
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。
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。
用电信息采集系统的设计与实现陈静 摘要：在电力企业的工作当中，电力营销属于重要的组成部分，也是影响电力企业工作效率的关键。传统电力营销当中，大多采取人工用电信息采集，不但耗费大量人工，工作效率也普遍较低，不利于用电服务的提升。近年来，随着人们生活水平不断提升，对用电服务和用电量的需求也越来越大，在这种情况下，电力用户数量增多，需要收集的用电信息也逐渐增加，传统用电信息采集方式已经难以满足用户的需求，因此，为了更好的保证用电服务质量，电力企业应该将更加智能与新型的用电信息采集方式运用其中，提高工作效率。 关键词：用电信息；营销管理；采集系统 随着最近几年科技的不断进步，许多设备以及设施都需要用到电力，导致最近几年电力的消耗呈现出增长的趋势。这样对于用电营销管理工作的工作量急剧的增加，为了适应时代的发展，各种智能设备广泛应用在用电系统当中。这样不但对于用电客户进行比较合理的智能化服务，同时也可以提高营销的工作水平以及服务质量。因此，本文首先对用电信息采集系统进行相关概述，然后探究在电力营销中应用用电信息采集系统的具体策略，以供参考。 1用电信息采集系统概述 用电信息系统主要是指通过一定的方法对用户用电情况进行一个数据层面的采集和分析，具体包括对变压器和终端用户的数据变化进行监控，通过阶段定价的方式，对供电过程中的线路损耗情况以及负载情况进行一个处理和分析，以保证更好的节约用电成本。在电力信息采集系统中，管理者通过收集大量的数据，通过用户电力系统主站电源、传输通道、采集设备电表以及其他的方式为中国的电力用户采集电能。然而目前我国的用电信息采集系统并不是完全覆盖的，还存在着缺口，所获得的数据也是不能够很全面的服务用户。首先，电力系统采用的是电负荷管理系统、运行管理系统和电能采集量采集系统，还可以采用低电压集中抄表系统和电能量收集系统。电力促销策略的定位直接影响到市场的波动，需求越大，市场表现的也越来越繁荣。电力企业为了解决自身存在的问题，需要采用积极的销售策略，建立以市场为导向的销售机制，导入新型的管理模式和管理理念，促使电力企业更好更快的发展。通常来说，低电压抄表系统的负载管制系统重点是收集大量的信息，创新电力营销管理模式是战略问题，首先电力企业应该挑起大梁，从战略层面对电力营销管理进行全面的改革，从提高电力营销管理的方式和水平入手。此外，积极拓宽电力营销管理信息渠道，电力营销要解决滞后于电力市场的问题，尽量做到和电力市场同步发展，并建立健全一套完善的电力营销预算、计划、决策、监督及管理体系，更新电力营销的管理模式，也就是说使用电的指数800kVA和630kVA的商业用电和工业用电。 2在电力营销中应用用电信息采集系统的策略 2.1线损管理 在整个电力系统的管理当中，线损管理能够起到一定的效果。首先对于电力系统数据的采集，该系统能够在第一时间掌握各个用户的用电情况，避免了在不同时间段造成的用电误差。通过对于数据的采集以及具体的分析可以很大程度上满足线损的计算要求，进而可以系统的分析导致线损的根本性原因，找出解决的措施。为以后的改进以及重新建设打下比较好的基础，这样有利于线损在管理当中的自动化以及提升线损的实际的管理效率。 2.2远程抄表中的应用
第32卷第4期电子科技大学学报V ol.32 No.4 2003年8月 Journal of UEST of China Aug. 2003 基于Web的远程监控与数据采集系统 陈 新* (郑州轻工业学院信息与控制工程系郑州 450002) 【摘要】分析了监控系统的发展趋势，提出了一种基于Web技术的远程监控与数据采集系统的设计方案。Web 数据库采用ASP技术实现，远程智能终端采用单片机系统实现，用户可以通过浏览器实现对现场设备状态的监控。 该设计方案在实现铁路供水监控系统中取得了成功，通过控制网和Internet的结合，实现了集控制、管理、信息、 网络于一体的企业综合自动化。 关键词监控系统; Web数据库; 服务器; ASP技术 中图分类号TP277 文献标识码 A Application of Long Distance Supervisory Control and Data Acquisition System Based on Web Chen Xin (Dept. of Information and Controlling Eng., Zhengzhou Inst. of Light Ind., Zhengzhou 450002) Abstract In this paper, the development trend and the general significance of the supervisory control system is analyzed, and also a design project of water supply’s supervisory control and data acquisition system based on Web is introduced. The Web database adopts ASP technology to realize, and the long distance intelligent terminal uses MCU system. The user can supervise and control the water supply’s equipments though the browser. The design has met with success in the system of railway water supply’s supervisory control. Though the combination between control network and Internet, the corporation can achieve its automation with control, management, information and network together. Key words supervisory control system; Web database; service; ASP technology 监控系统是集计算机技术、控制技术、网络技术为一体的高新技术产品，具有控制功能强、操作简便和可靠性高等特点，可以方便地用于工业装置的生产控制和经营管理。监控技术经过了单机监控系统、集中式监控系统和网络范围内的远程监控三个发展阶段。远程监控是指本地计算机通过网络系统对远端的控制系统进行监测和控制[1]，其中基于Web的远程监控与数据采集(Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA)模式成为当前监控系统的发展趋势[2]。同时，随着社会的发展，人们对水利供应、电力供应、环境监测、城市燃气供应、集中供热以及银行防盗等系统的正常运行提出了更高的要求。以上系统的特点是站点分布较为分散，而站点的正常运行又极为重要。以铁路沿线供水为例，其供水站点的分布很广，传统的人工现场监控浪费人力物力，效率低下，所以研制开发低成本、高可靠性、配置灵活，适用范围广的远程监控系统具有普遍的意义和实用价值。本文结合某铁路局沿线供水监控项目，开发了基于Web的远程监控与数据采集的系统方案。 1 系统整体说明 基于Web的远程监控系统可分为现场监控(智能终端)、监控中心(包括通信模块、数据库服务器、Web服 2002年11月12日收稿 * 男 43岁硕士副教授主要从事过程控制方面的研究
表格编号：SEZ19003-02D 宝钢国际经济贸易有限公司设备系统远程数据采集升级 技术方案
1.现状分析 1.1.现状 宝钢国际设备系统远程数据采集管理主要实现了对宝钢国际激光拼焊产线的生产、设备状态数据进行远程监控、采集、分析的功能。2009年7月上线，覆盖阿赛洛1、2、3、4号线，同年9月延伸覆盖了天津宝钢1号线等11条产线，目前总共覆盖激光拼焊产线15条，情况如下表： 远程数据采集管理包括数据维护、产量指标、质量分析、设备运行分析、设备状态监控5个模块，由于数据传输存在问题，无法保证数据源的准确性，系统功能目前基本处于停止使用状态。
1.2.存在问题 目前宝钢国际设备系统远程数据采集管理存在以下问题： 1、远程数据采集管理目前只覆盖了15条激光拼焊线，而宝钢国际目前已有激光拼焊产线25条，数据完整性上有缺失。 2、数据传输存在问题。远程数据采集管理获得数据的流程如下： 从上图可以看出，远程数据采集流程是由硕泰克激光拼焊线上的PLC采集数据后发送到加工中心现场的专用采集服务器，再由采集服务器转发设备系统远程数据采集管理，目前硕泰克PLC在向采集服务器发送数据时存在数据不准确（时间超过当前日期）、发送不及时（采集机未按时收到PLC的数据）等问题，而采集服务器本身由于缺乏管理，经常宕机，既无法获得PLC的数据，也无法转发，导致了整个数据传输通道的崩溃。 3、由于产量数据和设备状态数据都采用实时模式，数据量较大，导致数据分析展示页面速度缓慢。 2.必要性和目标 为满足国际信息化发展的需要，达到对宝钢国际所有激光拼焊产线进行精细化管理，目前的设备系统远程数据采集管理亟需修复升级。 系统升级后应实现以下目标：
油井数据采集与远程控制系统设计方案 技 术 设 计 方 案 介 绍 公司简介 我公司专业从事数字网络视频监控系统、智能视频分析、机房动力环境监控、机房建设、雷达测速、闯红灯电子警察抓拍、电子治安卡口、智能控制等智能化系统开发的大型综合型企业，欢迎来电洽谈业务！ 质量方针：以人为本、质量第一 公司成立至今，坚持以领先的技术、优良的商品、完善的售后服务、微利提取的原则服务于社会。我公司为您提供的产品，关键设备采用高质量进口合格产品，一般设备及材料采用国内大型企业或合资企业的产品，各种产品企业都通过ISO9001国际质量体系认证。有一支精良的安防建设队伍，由专业技术人员为您设计，现场有专业技术人员带领施工，有良好职业道德施工人员。我公司用户拥有
优质的设计施工质量和优质的售后服务保障。 客户哲学：全新理念、一流的技术、丰富的经验，开创数字新生活 专注——维护世界第一中小企业管理品牌、跟踪业界一流信息技术、传播经营管理理念是莱安永恒不变的追求，莱安坚持“全新的理念、一流的技术、丰富的经验、优质的服务”，专注于核心竞争力的建设是莱安取得今天成功的根本，也必将是莱安再创辉煌的基础！ 分享——“道不同，不相谋”，莱安在公司团队之间以及与股东、渠道伙伴、客户之间均倡导平等、共赢、和谐、协同的合作文化，在迎接外部挑战的过程中，我们共同期待发展和超越，共同分享激情与快乐！“合作的智慧”是决定莱安青春永葆的最终动力！ 客户服务：以高科技手段、专业化的服务为客户创造价值 分布于神州大地各行业中的800万中小企业是中国最具活力的经济力量，虽然没有强势的市场影响力和雄厚的资金储备，但无疑，个性张扬的他们最具上升的潜力，后WTO时代市场开放融合，残烈的竞争使他们的发展更加充满变数。基于以上认识，在智能化设备管理市场概念喧嚣的热潮中，独辟“实用主义”产品哲学，莱安将客户视为合作关系，我们提供最为实用的产品和服务，赢得良好的口碑。我们认为，用户企业运做效率的提升是莱安实现社会价值的唯一途径。 承蒙广大用户的厚爱，我公司得以健康发展。在跨入新的世纪后，公司将加快发展速度，充分发挥已有资源，更多地开展行业用户的服务工作，开创新的发展局面。 我公司全体员工愿与社会各界携手共创未来!我们秉承真诚合作精神向广大客户提供相关的系统解决方案，设备销售及技术支持，价格合理，欢迎来人来电咨询、洽谈业务！ 油井数据采集与远程控制系统设计方案 一、系统概述
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 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
目录 第1章设计意义及要求 (1) 1.1 设计意义 (1) 1.2 设计要求 (1) 第2章硬件设计 (2) 2.1 AT89S52芯片介绍 (2) 2.2 液晶显示器LCD1602 (3) 2.2.1 液晶显示原理 (3) 2.2.2 液晶显示器分类 (3) 2.2.3 显示原理 (3) 2.2.4 LCD1602的基本参数及引脚功能 (4) 2.3 温湿度模块DHT11介绍 (6) 2.3.1 DHT11概述 (6) 2.3.2 DHT11传感特性说明 (7) 2.3.3 DHT11封装信息 (8) 2.3.4 串行接口(单线双向) (8) 第3章设计实现 (11) 3.1 设计框图及流程 (11) 3.2 设计结果及分析 (11) 第4章设计总结 (13) 参考文献 (14) 附录 (15)
第1章设计意义及要求 1.1 设计意义 最近几年来，随着科技的飞速发展，单片机领域正在不断的走向社会各个角落，还带动传统控制检测日新月异更新。在实时运作和自动控制的单片机应用到系统中，单片机如今是作为一个核心部件来使用，仅掌握单片机方面知识是不够的，还应根据其具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。 现代社会越来越多的场所会涉及到温度与湿度并将其显示。由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，例如：冬天温度为18至25℃，湿度为30%至80%；夏天温度为23至28℃，湿度为30%至60%。在此范围内感到舒适的人占95%以上。在装有空调的室内，室温为19至24℃，湿度为40%至50%时，人会感到最舒适。如果考虑到温、湿度对人思维活动的影响，最适宜的室温度应是工作效率高。18℃，湿度应是40%至60%，此时，人的精神状态好，思维最敏捷。所以，本课程设计就是通过单片机驱动LCD1602，液晶显示温湿度，通过此设计，可以发现本设计有一定的扩展性，而且可以作为其他有关设计的基础。如何高效、稳定地对数据（包括温度、湿度光线、压力等项目）进行实时采集对于现代的企业、工厂、研究所等对数据精度要求较高的单位具有非常重要的意义。 1.2 设计要求 本系统设计采用温度和湿度作为采集对象，是以单片机为核心的温度、湿度采集、数字显示系统，用液晶显示出当前温度、湿度的信息。以此了解AT89S52芯片为核心外接温度传感器和湿度传感器模块在液晶显示屏上显示当前的温度和湿度的过程。
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
光伏电站数据采集系统与远程通讯系统 一、项目简介 1、项目名称:巨力新能源10MW太阳能光伏屋顶发电项目 2、建设单位:中国巨力集团有限公司 3、建设规模:10MWp屋顶光伏发电项目 4、项目地址:中国巨力集团 5、电站范围:中国巨力集团厂区 6、单位屋顶:8处 二、监控系统说明 如图2.1所示,光伏综合监控系统具备就地和远程监控功能,监控软件由本地监控与远程监控相结合。本地监控由中央控制器(包括数据采集、控制算法、网关等功能、通讯链路、本地显示组成,主要功能是负责本地发电设备数据采集、控制、数据存储、能量调度、通讯等功能。远程监控由广域网通讯链路、路由器、数据库服务器、网络服务器、上位机展示平台组成,主要功能是负责将各个电站数据进行收集,电站状况调查,数据存储、处理、分析,发电经济性分析等等。 传统光伏电站监控系统主要由逆变器厂商随设备提供,从本厂逆变器出发,对电站运行的一些参数进行监测,难以或不能直接控制逆变器的运行状态,无法获取电站中的其它设备的信息及控制这些设备,也无法满足电网调度系统对电站的实时监控要求。而且该项目将采用不同厂商的设备,电源厂商自有的监控系统一般对其他厂家的设备兼容性差,容易造成一个个“孤岛”系统,无法形成统一的监控体系。
大型光伏电站必须配备自动运行、功能完善的监控系统。这种监控系统不同于传统发电厂监控系统或变电站综合自动化系统,相对来说,大型光伏电站内设备种类不及传统电厂丰富,生产控制流程也不太复杂。但其典型特点是装机容量 大(10MW以上、占地面积广(150亩以上,且地理位置偏僻、维护人员很少,这就要求生产运行、设备监控、环境监测、安保技防等各环节集中统一起来,且能够适应其位置分散、配置灵活的特点。基于现场总线设计的大型光伏电站监控系统可以满足这些要求。 因此,需要搭建一个统一的本地集中监控中心,该监控中心位于巨力索具园区,能够对不同厂商、不同类别、不同型号的光伏发电电源设备及计量表计、直/交流柜及其它电力设备进行统一监控,实现对该项目所包含的光伏电站完整、统一的实时监测和控制。 网线交换机 VGA/网口 转换器 通讯网关 RS485 网线 逆变器 VGA
国家防汛抗旱指挥系统二期工程水情信息采集系统设计要求 水利部水利信息中心 二○一一年七月
审定：辛立勤 审核：吴礼福刘志雨 编写：吴礼福成建国赵凯王金星耿丁蕤孙洪林王爱莉
目录 一、综述 (1) 1.1设计范围和任务 (1) 1.2设计依据 (1) 1.3设计原则 (2) 1.4设计总体要求 (3) 1.5设计控制经费 (4) 二、水文测验设施设备 (5) 2.1设计目标和内容 (5) 2.1.1 设计目标 (5) 2.1.2 设计内容 (6) 2.2技术要求 (7) 2.2.2 雨量观测项目 (7) 2.2.3 水位观测项目 (9) 2.3水文测验关键设备 (11) 2.3.1 雨量、水位观测关键设备 (11) 2.3.2 记录仪器固态存储 (17) 三、水情报汛通信设计 (18) 3.1设计目标和原则 (18) 3.1.1 设计目标 (18) 3.1.2 设计原则 (18) 3.2设计采用的关键技术 (19) 3.3报汛通信网的设计 (19) 3.3.1 结构设计 (20) 3.3.2 功能设计和技术要求 (21) 3.3.3 工作体制和信息传输协议 (24) 3.3.4 通信方式和数据传输方式 (25) 3.3.5 通信信道设计 (25) 3.3.6 几种信道的混合报汛通信网 (36) 3.3.7 已建水文自动测报系统信息的入网 (37) 3.3.8 系统的可靠性 (38) 四、水情分中心系统集成设计 (41)
4.1水情分中心的任务 (41) 4.2水情分中心系统的界面划分 (41) 4.3水情分中心系统集成设计 (41) 4.3.1 系统集成拓扑结构 (41) 4.3.2 系统集成设备配臵 (44)
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
PLC远程监控与数据采集方案（手机APP） 远程监控PLC的意义: 随着物联网的快速发展，通过手机APP对设备系统的控制单元PLC的运行进行远程预警监控的技术已经非常成熟。基于手机APP的PLC远程监控控制系统能给设备的生产厂家和使用方都带来极高的经济利益。设备使用方能随时观察设备的运行状态，及时进行预警，提高了设备运行的可靠性，避免设备故障带来不必要的损失。生产方能也能通过远程实时查看设备的运行状态，来及时排除故障，提高售后维修的时效性，提高客户对产品的满意程度，提升产品的品牌。 基于手机APP的PLC远程监控和数据采集方案的优势和特点： 1.远程监控系统可以使异地的智力之源得到充分利用。可以使位于异地的专家通过网络获得远程监控数据，进行分析处理，实现远程监控。 2.远程监控系统可以使异地的物质资源得到充分利用。通过该技术的使用，可以使异地物资资源的共享和远程实验得以实现。 3.管理人员使用远程监控系统，可以不必亲临恶劣的现场环境就可以对现场的工作情况进行监视，完成对参数的设置与调整，修复故障等。 4.远程监控系统的应用，可以实现现场运行数据的快速集中和实时采集，获得现场的监控数据，提供了远程故障诊断技术物质基础。二、手机APP远程监控PLC系统的原理 手机APP远程监控PLC系统是网络通信技术和控制技术的结合的一门先进技术。信息技术发展使得远程监控技术得以快速发展。远程监控
技术是远程监测和远程控制的结合，远程监测是指远程获得被监控资源对象的数据信息，远程控制是指远程发送命令控制现场资源对象的运行状态。一个远程监控系统通常由远程监控端系统、远距离数据传输、现场监控端系统构成，基本结构模型如图1所示。三个子系统分工合作，共同实现对远程资源的监控。 图1: 手机APP远程监控PLC系统的原理框图 一、 三、手机APP远程监控PLC系统的硬件组成 PLC作为一种高性能的控制装置，具有稳定可靠、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，在工业控制系统中广泛运用。 但是PLC一般使用专用的通讯协议，APP使用网络通讯协议一般不能直接和PLC通讯，因此现场控制终端需要加一个远程通讯终
毕业设计（论文）课题基于物联网技术的数据采集终端的设计学院电子信息工程学院 专业（方向）应用电子技术 班级电子112 学号 7 姓名尹露露 完成日期2013-11 指导教师束慧
基于物联网技术的数据采集终端的设计 摘要 目前，数据采集一直是工业控制设备的主要组成部分，设计高精度的AD采集终端，对系统的性能很重要，目前随着物联网技术的不断发展，为现场信号采集和传输提供了一种新的方法，本课题在于探索和研究一种基于物联网技术的数据采集终端。本系统由单片机控制模块、AD采集模块、液晶显示模块、时钟模块、温度模块、无线通讯模块等组成，可实现现场数据的实时准确采集。 关键词：物联网技术，高精度，数据采集，通讯 Abstract At present,?the data acquisition?is the main?part of?industrial control equipment. The performance of AD?acquisition terminal?design of high precision?for the system?is very important. At present,?with the?continuous development of?the Internet of things technology. It provides a?new?method for?data acquisition?and transmission. This paper?is to explore?and study?a?IOT based?data acquisition terminal. The system is composed of MCU control module,?AD?data acquisition module, LCD module,?clock module,?temperature?module,?wireless?communication module. It can realize accurate?real-time?field data. Keywords: Internet of things technology, High precision, Data acquisition, Communication
无线条码仓储管理系统的设计及实现 随着制造业信息化技术发展及应用的深入，大多数企业都建立了以产品数据管理PDM及企业资源管理ERP为核心的综合信息化管理系统。但是，在仓储管理的环节，由于缺少现场管理及精细化管理的技术手段，往往会产生信息数据与实物数据不一致的现象。 工程机械制造业仓储管理的基本要求为：a)实现先进先出、批次管理；b)入库、出库、配送数据准确、快速；c)库间转移、库位更改方便准确；d)现场实时动态的实物管理；e)方便的库存结构统计分析；f)与ERP紧密集成；g)确保帐物相符。 ERP仓储管理的物品编码原则一般为种类管理，即一种物品对应一个编码，从而无法实现对物品的批次管理。尽管有的ERP具备批次管理功能，但是缺少确保实物与数据一一对应的实物现场管理的有效手段，往往出现帐物不符的严重问题。引入条码技术及无线仓储管理系统是解决上述问题的有效途径。 1 条码及无线网络简介 条码是由宽度不同、反射率不同的条和空，按照一定的编码规则编制成的，用以表达一组数字或字母信息的图形标识，被广泛应用于物流信息管理系统中。无线网络接入点(Wireless Access Point简称AP)作为有线局域网与无线网络之间的桥梁，实现现场与系统之间数据的实时传递。通过采用以上技术建立的“无线条码仓储管理系统”(Warehouse Management System简称WMS)，来实现场物流与系统信息流的有效结合。 2 硬件及软件系统构成 WMS的硬件系统包括服务器、个人电脑(PC)、无线网络接入点(AP)、条码打印机、掌上微型电脑(Personal Digital Assistant简称PDA)、碳带及标签，硬件系统结构如图1所示。通过AP实现现场PDA与服务器之间的无线连接，由于金属零件及金属货架可能会对信号产生一定的干扰，因此AP布置的位置及数量需要根据现场实地测试情况来确定。可以适当地增加AP布置数量并设置相同ID名称，当一个AP有故障或信号受到干扰时，PDA会自动连接到信号最强的AP上，保障数据传递的安全性。如果有室外库区，需要采用防水标签和防水碳带，配备单独的打印机，避免打印防水标签时更换标签及碳带的麻烦。PDA数量按照库管员人数配备，每个库管员使用并负责保管PDA，责任明确，便于管理。 图1 硬件系统结构示意图 软件系统包括仓储管理系统、PDA应用系统、PDA接口服务与ERP接口服务。设计方案有两种形式：一是“延伸型”，利用现有ERP的仓储管理模块功能，开发PDA现场数据采