高精度高自动化电压数据采集系统实现方案

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电力系统高速数据采集系统设计

1电力系统高速数据采集系统结构原理m设x为m项的复数序列f由dt变换可知任意一xn的计电力系统的三相电压和电流通过滤波器滤去高频干扰信号和算都需要m次复数乘法和m一1次复数加法一次复数乘法等于两次一低频漂移信号滤波的电压和电流信号通过电压传感器和电流实数加法和四次实数乘法次复数加法相当于两次实数加法经过即d66传感器按一定的比例转成适合a75采样的小幅值电压信号然使把一次复数加法和一次复数乘法定义成一次运算那么求出n后dpt302控制ad75将六路模拟量转换成数字量1sms2f8266n项复数序列的x即m点变换大约就需要m2次运算
接收和发送端与其ＳＩ和ＳＯ口相连，来进行数据传输，ＧＩＰＩＯ２７和ＧＩＰＩＯ２８分别用来对存储器的片选和读写进行控制。电力系统高速数据采集系统是一种应用在电力系统实时采集电能质量情况的一种采集装置。目前所采用的ＡＤ转换器件不能同３系统软件件设计步转换六路信号，所测结果之间有一定的延迟性［１】。针对以上缺点，３．１谐波分析算法现采用ＤｓＰ２８１２和ＡＤ７６５６相结合的方法，所用的ＡＤ７６５６具有的六本文数据分析算法采用快速傅立叶变换，快速傅氏变换是离散路同步采样特性，克服了测量结果之间延迟的缺点，使得测量精度傅氏变换的快速算法，它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特高。以上优点弥补了目前录波器的缺陷，达到了目前应用的要求。性，对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。１电力系统高速数据采集系统结构原理设Ｘ（ｍ）为Ｍ项的复数序列，由ＤＦＴ变换可知任意一Ｘ（ｎ）的计算都需要Ｍ次复数乘法和Ｍ一１次复数加法，一次复数乘法等于两次电力系统的三相电压和电流通过滤波器滤去高频干扰信号和一次复数加法相当于两次实数加法，即低频漂移信号，经过滤波的电压和电流信号通过电压传感器和电流实数加法和四次实数乘法，使把一次复数加法和一次复数乘法定义成一次“ 运算” ，那么求出Ｎ传感器按一定的比例转成适合ＡＤ７６５６采样的小幅值电压信号，然项复数序列的Ｘ（ｎ），即Ｍ点变换大约就需要Ｍ２次运算。当Ｍ＝１０２４后ＤＳＰＴＭＳ３２０Ｆ２８１２控制ＡＤ７６５６将六路模拟量转换成数字量，点甚至更多的时候，需要Ｍ２＝ｌ０４８５７６次运算，利用周期性和对称并从ＡＤ７６５６读取６路数据并存储在存储器中，利用相关算法对所采性，把一个Ｍ项序列（设Ｍ＝２Ｒ，ｋ为正整数），分为两个Ｍ／２项的子序数据进行分析，计算相关参数。列，每个Ｍ／２点ＤＦＴ变换需要Ｍ２／２次运算，再用Ｍ次运算把两个２系统硬件设计Ｍ／２点的ＤＦＴ变换组合成一个Ｍ点的ＤＦＴ变换。这样变换以后，总２．１数据采集处理模块硬件电路设计的运算次数就变成Ｍ＋２（Ｍ／２）２＝Ｍ＋Ｍ２／２。继续上面的例子，高速数据采集模块采用以ＤＳＰＴＭＳ３２０Ｆ２８１２为控制核心，模Ｍ＝１０２４时，总的运算次数就变成了５２５３１２次，节省了大约５０％的运数转换芯片采用ＡＤ７６５６芯片，系统实现１２．８ＫＨｚ的采样频率，ＤＳＰ算量。而如果我们将这种“ 一分为二 ” 的思想不断进行下去，直到分采用ＦＦＴ算法对电力系统电压和电流进行各次谐波的分析，计算出成两两一组的ＤＦＴ运算单元，那么Ｍ点的ＤＦＴ变换就只需要功率、有效值等参数，并将采集数据存储在存储器中。Ｍｌｏｇ２Ｍ次的运算，Ｍ在１０２４点时，运算量仅有１０２４０次，是先前的直２．２ＡＤ７６５６采样电路设计接算法的１％，点数越多，运算量的节约就越大，这就是ＦＦＴ的优越高速数据采样电路采用ＡＤＩ公司推出的６通道、高集成度、１６ｂｉｔ性。ＴＩ已经为ＤＳＰ提供创建好的ＦＦＴ库函数，其具体的实现方法会逐次逼近型ＡＤ７６５６，ＡＤ７６５６的并行数据ＥｌＤＢ０－ＤＢ１５与相连ＤＳＰ在软件部分进行详细介绍。的ＧＰＩＯＡ０～ｌ５ＩＯ端口，作为数据传输口；ＡＤ７６５６的ＣＯＮＶＳＴＡ、３．２主程序设计ＣＯＮＶＳＴ、ＣＯＮＶＳＴＣ三个端口与ＤＳＰ的ＧＰＩＯＢ０相连，作为系统初始化完成后，ＤＳＰＦ２８１２控制ＡＤ７６５６进行数据采集，六ＡＤ７６５６的６路同时采样启动控制口；ＡＤ７６５６的／ｃｓ端口与ＤＳＰ的路数据采集完成后，ＤＳＰ进行ＦＦＴ运算分析出各次谐波分量，对采ＧＰＩＯＢ１端口相连作为ＡＤ７６５６的片选控制口，ＡＤ７６５６的／ＲＤ与集的六路数据进行分析，包括有效值、频谱分析、平均值和最大值等ＤＳＰ的ＧＰＩＯＢ２端口相连作为读控制口；ＡＤ７６５６的ＢＵＳＹ端口与参数，并将分析的相关数据以及原始数据存储在存储器中，按此程ＤＳＰ的ＧＰＩＯＢ３端口与相连，用来检测ＡＤ转换是否结束。序不断采集并存储在存储器中。２．３ＤＳＰＴＭＳ３２０Ｆ２８１２最小系统设计４结语本系统采用电源管理芯片ＴＰＳ７３ＨＤ３０１给ＤＳＰ供电，本文设计出了一种基于ＤＳＰ和ＺＢｅｅ无线通信模块的新型油ＴＰＳ７３ＨＤ３０１的输人电压为５Ｖ，输出电压为３．３Ｖ和１．９Ｖ，两种电压系统运算速度快，采集精度高，设备移动方分别经过相应的滤波电路供给ＤＳＰ，ＤＳＰ的ＲＥＳＥＴ管角与田油井电力监测系统。组网灵活，运行稳定可靠，应用前景比较好。ＴＰＳ７３ＨＤ３０１的ＲＥＳＥＴ管角直接相连。本系统时钟电路采用ＤＳＰ内便，部晶体振荡器电路，外接晶体的工作频率５０ＭＨｚ，ＤＳＰ内部具有一参考文献

供电公司电力用户用电信息采集系统解决方案

供电公司电力用户用电信息采集系统解决方案
汇报人： 2023-11-18
目录
• 引言 • 电力用户用电信息采集系统概述 • 供电公司电力用户用电信息采集系统解决方案
总体架构 • 供电公司电力用户用电信息采集系统解决方案
实施方案
目录
• 供电公司电力用户用电信息采集系统解决方案应用案例
• 供电公司电力用户用电信息采集系统解决方案前景展望及未来发展趋势
配备专业人才
招聘和培养具备电力和信息技术专业知识的人才，提高项目的实施效率和质量。
加强沟通协调
与供电公司和电力用户保持密切沟通，协调好各方面的需求和问题。
做好技术支持和维护
提供及时的技术支持和维护服务，确保系统的稳定性和可靠
性。
供电公司电力用
05 户用电信息采集系统解决方案应
用案例
案例一：用电检查案例
总结词
用电检查效率提升
详细描述
通过用电信息采集系统，供电公司可以实时监测和记录电力用户的用电数据，包括电量、功率、电压等参数。这有助于用电检查人员快速发现异常用电行为，如窃电、违规用电等，并及时采取措施处理，有效提高了用电检查的效率和准确性。
案例二：客户服务案例
总结词
客户服务质量提升
详细描述
用电信息采集系统可以帮助供电公司更好地了解电力用户的需求和问题，及时响应并解决客户的问题和投诉。例如，通过分析电力用户的用电数据，可以发现电压不稳定、电量消耗异常等问题，并主动联系客户了解情况并解决问题，提高了客户满意度和服务质量。
3
云计算技术
利用云计算技术实现系统的云端化，降低系统建设和运营成本，提高系统的灵活性和可扩展性。
系统在智能电网中的发展前景预测

毕业设计--基于单片机的高速数据采集系统设计

目录1.绪论 (1)1.1 课题研究的意义 (1)1.2 数据采集技术的发展历程和现状 (1)1.3 本文的研究内容 (2)1。

4 系统设计涉及的理论分析 (2)2.系统设计 (4)2.1方案选择 (4)2。

2系统框图 (5)3.单元电路设计 (6)3.1信号调理电路 (6)3.2高速Ａ／Ｄ模块 (7)3。

3 FPGA模块设计 (8)3。

4MCU模块设计 (8)3.5数据采集通道总体原理图 (9)3.6硬件电路总体设计 (9)4。

软件设计 (10)4。

1 信号采集与存储控制电路工作原理 (10)4.2 信号采集与存储控制电路的FPGA实现 (11)4.3 原理图中的各底层模块采用VHDL语言编写 (12)4。

3。

1三态缓冲器模块TS8 (12)4.3。

2分频器模块fredivid (13)4.3.3地址锁存器模块dlatch8 (14)4。

3.4地址计数器模块addrcount (15)4.3.5双口RAM模块lpm_ram_dp (16)4.4 数据显示模块设计 (18)4。

4.1 主程序 (18)4。

4。

2 INT0中断服务程序 (19)4。

4.3 INT1中断服务程序 (19)4。

5软件仿真 (20)4.5.1三态缓冲器模块TS8 (20)4。

5.2分频器模块fredivid (20)4。

5。

3地址锁存器模块dlatch8 (20)4.5。

4地址计数器模块addrcount (21)5。

系统调试 (21)5.1 单片机子系统调试 (21)5。

2 FPGA子系统调试 (22)5.3 高速A/D模块的调试 (22)6 总结 (22)致谢 (22)参考文献 (23)附录 (25)高速数据采集系统设计摘要：随着数字技术的飞速发展，高速数据采集系统也迅速地得到了广泛的应用.在生产过程中，应用这一系统可以对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，为提高生产质量，降低成本提供了信息和手段。

在科学研究中，应用数据采集系统可以获取大量的动态数据，是研究瞬间物理过程的有力工具，为科学活动提供了重要的手段.而当前我国对高速数据采集系统的研究开发都处于起步阶段,因此，开发出高速数据采集系统就显得尤为重要了。

高精度多路数据采集系统的设计

高精度多路数据采集系统的设计作者：徐建丽来源：《现代电子技术》2010年第03期摘要:随着信息技术的发展,现代的电子测控系统对数据采集器提出了更高的要求。

介绍一种基于串行A/D的数据采集系统的设计方案,结合TI公司的10位串行A/D芯片TLC1549,通过提升它的测量分辨率,使之达到12位的精度;用电子开关扩展其输入通道,实现了八路信号的数据采集,进而设计出了高精度、高分辨率、多通道的数据采集系统,并给出了硬件接口电路设计以及软件系统流程设计。

关键词:串行A/D;数据采集器;高分辨率;TLC1549中图分类号:TP316 文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)03-099-03Design of High Precision Multi-channel Data Acquisition SystemXU Jianli(Huai′an College of Information Technology,Huai′an,223003,China)Abstract:With the development of information technology,the higher requirement is needed in the electronic measurement and control system. A method of data collector design based on serial A/D is presented,using the TLC1549 as the main IC and realizing a high revolution ,high precision data collector which adopts the upgrade of its resolution to meet the accuracy of 12 b and expands its electronic switch input channels to achieve the eight-way signal data acquisition. The circuit and soft flow of the system are given.Keywords:serial A/D;data collector;high revolution;TLC1549A/D转换在电子测控系统中被广泛使用,温度、压力等非电量的测量,电压、电流等电量的测量,一般都是通过单片机(或其他控制芯片)控制A/D转换实现。

电压采集电路设计方案

目录一、设计目的- 2 -二、设计内容- 2 -三、整体设计方案设计- 2 -四、设计任务- 3 -五、硬件设计及器件的工作方式选择- 3 -1、硬件系统设计方框图：- 3 -2、中断实现：8259A工作方式选择及初始化- 4 -3、定时功能实现：8253的工作方式及初始化- 4 -4、数码管显示及ADC的数据传输：8255的工作方式及初始化- 5 -5、模拟电压转换为数字量：ADC0809的初始化- 5 -6、地址编码实现：74LS138及逻辑器件- 6 -7、显示功能：数码管显示- 6 -六、软件设计- 7 -1、主程序流程图- 7 -2、中断子程序- 7 -3、显示子程序- 8 -4、初始化- 9 -8295A初始化流程图- 9 -8253初始化流程图- 9 -8255初始化流程图- 9 -5、程序清单及说明- 10 -七、本设计实现功能- 13 -八、元件清单- 14 -九、所遇问题与小结- 14 -1、问题与解决- 14 -2、小结体会- 15 -附：系统硬件连线图- 16 -一、设计目的1、了解和掌握74LS138、8253、8255A、ADC0809等可编程接口芯片、中断控制器8259以及LED显示器的原理和功能；2、能用上面的接口芯片构建一个简单的系统控制对象；3、进一步了解计算机得工作原理，接口技术，提高计算机硬件，软件综合应用能力，即对微机原理，接口技术，汇编语言程序设计进行综合训练；4、掌握接口电路的综合设计与使用。

二、设计内容利用《微型计算机原理课程》中所学的主要可编程接口芯片74LS138、8253、8255A、ADC0809和中断控制器8259设计一个模拟电压采集电路。

采用ADC0809设计一个单通道模拟电压采集电路，要求对所接通道变化的模拟电压值进行采集，采集来的数字量送至数码管LED指示，采集完100个数据后停止采集过程。

三、整体设计方案设计首先模拟电压量通过ADC0809转换为数字量D，定时器8253计时，计时结束后向8259A发出中断请求，CPU响应中断，接受8255的数据量D，并进行运算。

高电压SAR ADC 为多通道工业应用实现最高总体系统精度

高电压SAR ADC 为多通道工业应用实现最高总体系统精度TI 支持单个5V 电源的全面集成型器件可简化高电压设计。

2023 年10 月16日，北京讯---日前，德州仪器(TI) 宣布推出首款最新高电压系列的产品，进一步壮大其逐次逼近寄存器(SAR)及模数转换器(ADC) 产品阵营。

此次推出的8 通道ADS8688 和4 通道ADS8684 可通过单5V 电源在±10.24V 的范围内进行输入，从而可大幅简化系统电源需求。

这些器件提供业界最低的增益漂移、失调电压及失调漂移，以及最高精度的参考，可为工程师提供前所未有的高精确程度，助力客户全面扩大工业应用的温度范围。

最新ADC 产品系列可为各种宽泛、多通道工业应用改善总体系统精确度，包括电源自动化、中低压中继器保护、保护中继器监测、工厂自动化设备以及可编程逻辑控制器(PLC) 等。

ADS8688 系列的主要优势：无需高电压电源：无需生成单独的高电压电源，可简化系统设计。

这些器件使用单个5V 电源可在±10.24V 的范围进行输入，并同时满足双极性和单极性输入条件；领先的DC 误差性能：无需校正便可实现超过99.9% 的高精度，其DC 误差规范可提高系统级性能。

这些器件支持4ppm/C 的指定增益漂移与3ppm/C 的失调漂移，设计人员无需花费时间针对不同温度范围校正系统；不同温度范围的高性能：集成型高精度参考及参考缓冲器可改进低温漂移规范，无需外部电路便可实现高精度性能，可全面支持-40C 到125C 的工业温度范围需求；与工业传感器设计高度集成：每款器件都在单个芯片上高度集成20 个工作器件，包括可编程增益放大器(PGA)、驱动器放大器、多路复用器、电压参考、参考缓冲器与SAR ADC，以及可直接与ADC 进行接口连接的辅助通道输入。

该集成有助于ADS8688 和ADS8684 直接连接至无需信号调节的各种传感器类型。

工具与支持助力快速启动设计TI 提供种类繁多的支持工具帮助使用ADS8688 系列产品的设计人员加速产品上市进程，这些工具包括仿真模型、硬件评估套件与参考设计。

高精密程控电压源设计与实现

高精密程控电压源设计与实现乐千桤;徐静【摘要】提出一种基于MCU的高精密程控电压源实现方法.PC机通过异步串口与MCU通信,远程控制D/A输出,同时使用精密电阻衰减网络压缩电压幅度,提高输出电压精度,输出电压经放大器驱动输出,增强了负载能力.根据大量的测试数据,创造性地拟合输出电压与配置电压值的函数关系,并通过软件修正系统误差和非线性误差,精度可达士1.5 μV,完全满足设计要求.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2008(031)012【总页数】2页(P25-26)【关键词】精密电压源;精密电阻衰减网络;D/A转换器;A/D转换器【作者】乐千桤;徐静【作者单位】成都理工大学,四川,成都610059;成都理工大学,四川,成都610059【正文语种】中文【中图分类】TN7921 引言在自动测试领域，为了检测电压型精密传感器的配套系统，需要可调精密电压源，其输入范围为0～50 mV，精度为10 μV，稳定性要求非常高。

传统的精密电压源一般采用精密电位器调节生成，需要高的D/A分辨率和抗干扰能力。

这种电压源操作不方便，而且随着温度等外界条件的变化而变化，其波动范围很难控制在10 μV内。

本文提出一种新的实现方案，采用闭环反馈控制方式，实时监控电压输出端并根据实际情况进行调整；对配置电压值和多组实际测试结果进行最小二乘拟合，得到配置电压值与理想输出值之间的函数关系，并通过软件修正了系统的非线性引起的误差，输出精度达到了±1.5 μV，提高了输出电压的稳定性。

2 硬件设计2.1 工作原理该系统硬件由高性能单片机、数/模转换器、高精密电阻衰减网络、仪用放大器和A/D转换器组成，其系统硬件结构如图1所示。

图1 高精密程控电压源系统硬件框图利用PC机输入一个设定值，通过串口将数据送到单片机；单片机根据PC机与单片机的通信协议解析串口数据，当检测接收到有效数据后，启动D/A转换器配置部分的软件，将设定值转化为数字量输出到D/A转换器；D/A转换器将单片机输出的数字量转化为模拟量输出到精密电阻衰减网络[1]，衰减系数可通过可调电位器调整，衰减后的信号通过仪用放大器INA114稳压输出；同时A/D转换器开始工作，连续采集运放输出端的电压值，以串行方式送到单片机中，单片机根据A/D转换器采集的数据实时控制D/A转换器的数字输入端，修正环境温度等外界因素引起的误差，确保输出电压值满足设计要求。

智能配电系统方案

智能配电系统方案1.数据采集和传输：通过各种传感器和设备，实时采集电力系统的各项数据，包括电流、电压、频率、功率因数等。

然后通过网络传输将这些数据传送到数据中心或监控中心。

2.数据分析和处理：在数据中心或监控中心，使用专门的软件和算法对采集到的数据进行分析和处理。

通过对数据的统计、比较和预测，可以实现对电力系统的监测和故障诊断。

3. 远程监控和控制：通过互联网和移动通信技术，实现对电力系统的远程监控和控制。

通过手机App或网页，用户可以随时随地监控电力系统的状态，并进行相应的控制操作。

4.智能优化和调度：通过数据分析和处理，将获取到的信息应用于智能优化和调度。

通过优化电力系统的运行策略，实现电力资源的合理利用和能耗的降低。

5.安全保护和故障响应：智能配电系统方案还包括安全保护和故障响应的措施。

通过实时监测和故障诊断，可以及时发现电力系统中的故障并采取相应的措施，以避免事故的发生和扩大。

1.设备和传感器：各种专用的设备和传感器，用于采集电力系统的各项数据。

这些设备和传感器需要具备高精度、高可靠性和长寿命的特点，以满足实时监测和控制的需求。

2.数据中心和监控中心：用于存储和处理采集到的数据，实现数据的分析和处理。

数据中心和监控中心需要具备高性能、高可靠性和高安全性的特点，以确保数据的安全和可靠性。

3.软件和算法：用于对采集到的数据进行分析和处理，实现电力系统的监测、控制和优化调度。

软件和算法需要具备高效、准确和可靠的特点，以满足实时和准确的需求。

4.网络和通信：用于实现数据的传输和远程监控和控制。

网络和通信需要具备高速、高带宽和高安全性的特点，以保障数据的快速和可靠传输。

5.安全保护和故障响应：用于保护电力系统的安全和及时响应系统故障。

安全保护和故障响应需要具备快速、准确和可靠的特点，以保障电力系统的稳定和安全运行。

综上所述，智能配电系统方案是一种利用先进的信息技术和自动化控制技术，实现电力系统监测、控制和管理的系统。

基于AD7609的高精度数据采集系统

2023年 / 第9期物联网技术710 引言作为一种将模拟量转化为数字量的手段，数据采集在自动控制、自动检测、电子测量等自动化、智能化系统中被广泛应用，它是基于计算机实现不同工作过程的基础[1]。

在目前的发展阶段，各个产业的发展都涉及到大量的数据处理，新的发展要求不能仅仅依靠传统的数据采集系统来满足，还要将先进的数据采集设备和技术运用到实际工作中，这对于优化数据采集结果、提高工作效率、促进行业更好地发展等众多方面都具有重要意义[2]。

韩宾等人[3]设计了以FPGA 和STM32架构为数据处理和控制核心的数据采集系统，实现了16路高精度数据的实时处理和采集功能，采样频率可调，满足了精密产品所需的多通道、高精度和实时数据采集功能。

但是使用FPGA 控制模块的成本过高，不能满足更多的使用场景。

寇剑菊等人[4]设计了基于AT89S52和AD7865构成的四通道并行数据采集系统，但是AD7865是14位四路采集芯片，其精度和通道数量都有所限制，所以适用范围较小。

徐国明等人[5]利用AD7606设计了一种数字多功能表，信号采集部分使用了高性能ADC ，为了保证整个测量段的数据精度，电流线路使用了有源补偿方式，确保系统能够以最高30 MHz 的时钟速率工作。

司云朴等人[6]使用STM32配合AD7609芯片设计了组合称重装置，AD7609的8个通道可以同时采样，且均使用差分输入，每个通道的采样速率为 20 KSPS 。

整个系统运行速度快、精度高。

常见的数据采集系统大多以DSP 或者FPGA 配合12位的AD 芯片进行数据采集，已经可以满足大多数行业的使用，对于一些要求速度高、精度高的行业，常见的采集系统显然不能满足其要求[7]。

本文设计了一种以STM32F407ZET6和AD7609为核心，包含8个18位采集通道的数据采集系统，在配备电池模块和存储模块的同时，将控制部分和采集部分采用模块化设计，让用户轻松离线使用，不用固定电源，丰富使用场景。

数据采集系统的设计与实现

《汇编语言+微型计算机技术》课程设计报告课设题目数据采集系统的设计与实现系部班级学生姓名学号序号指导教师时间目录一、设计目的 (3)二、设计内容 (3)三、硬件设计及分析 (4)1．总体结构图 (4)2.各部件端口地址设计及分析 (4)3.各部件的组成及工作原理 (5)四、软件设计及分析 (7)1．总体流程图 (7)2.主要程序编写及分析 (8)五、系统调试 (12)1.调试环境介绍 (12)2. 各部件的调试 (13)3.调试方法及结果 (19)六、总结与体会 (20)七、附录 (20)数据采集系统的设计与实现一、设计目的1. 通过本设计，使学生综合运用《微型计算机技术》、《汇编语言程序设计》以及电子技术等课程的内容，为以后从事计算机检测与控制工作奠定一定的基础。

2. 主要掌握并行 I/O 接口芯片 8253、8255A、ADC0809 及中断控制芯片 8259A 等可编程器件的使用,掌握译码器 74LS138 的使用。

3. 学会用汇编语言编写一个较完整的实用程序。

4. 掌握微型计算机技术应用开发的全过程：分析需求、设计原理图、选用元器件、布线、编程、调试、撰写报告等步骤。

二、设计内容1．功能要求①利用《微型计算机技术》课程中所学习的可编程接口芯片8253、8255A、ADC0809 和微机内部的中断控制器8259A（从保留的IRQ2 或IRQ10 端引入）设计一个模拟电压采集系统，并且编程与调试。

②用8253 定时器定时10MS，每次定时10MS 后启动一次模/数转换，要求对所接通道变化的模拟电压值进行采集。

③每次模/数转换结束后，产生一次中断，在中断服务程序中，采集来的数字量被读入微处理器的累加器AL 中，然后通过8255A 输出到8 个LED 发光二极管显示。

2.设计所需器材与工具④微机原理与接口综合仿真实验平台。

⑤可编程芯片8253、8255A 、ADC0809 和译码器芯片74LS138、74LS245 等。

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青岛农业大学大学生创新教育立项方案项目名称高精度高自动化电压数据采集系统申请人陈昌栋专业班级通信工程09级2班指导教师李言照李吉忠申请日期 2011 年 10 月 28 日一、人员结构：项目人员情况项目主持人姓名性别年龄学院专业班级专长、发表文章及奖励承担的工作陈昌栋男22理学与信息科学学院通信工程09级2班曾获得全国大学生电子设计大赛山东赛区一等奖、第五届电子设计大赛一等奖、网页设计大赛三等奖、电脑知识竞赛三等奖。

精通电子系统设计，精通C语言编程、模拟电子设计和单片机系统设计。

系统整体设计整合，软件部分编程，电路设计,软件部分编程。

项目组主要成员姓名性别年龄学院专业班级专长、发表文章及奖励承担的工作丁胜朋男22理学与信息科学学院通信工程09级2班曾获得全国大学生电子设计大赛一等奖、第五届电子设计大赛一等奖。

精通C语言编程、模拟电子设计和单片机系统设计。

软件部分编程，系统组装实现。

指导教师情况姓名性别年龄学历学位职称学院研究方向李言照男52 硕士教授理学与信息科学学院主要从事计算机应用方面的教学与科研工作李吉忠男41 博士副教授理学与信息科学学院主要从事通信算法应用方面的教学与科研工作指导教师情况简介（包括专长、曾发表文章、奖励情况、指导学生情况等）：李言照，1960年6月出生，大连理工大学硕士研究生毕业，中共党员，教授。

中国计算机学会会员，青岛市计算机学会副秘书长。

青岛市计算机学会教育分会委员，嵌入式分会委员。

青岛农业大学理信学院总支书记，多次被评为“优秀教师”、“优秀共产党员”、“六和奖教金”等荣誉称号。

主要从事计算机应用方面的教学与科研工作，主持国家科技部项目1项，参加国家自然基金项目1项，主持或参加省级科研及教学课题8项，青岛市科研项目4项，目前在研课题经费80余万元。

主编全国高等农林院校十五规划教材1部，“十一五”规划教材2部。

获国家专利1项，软件著作权一项，农业部优秀教材2部，山东省优秀教学成果二等奖1项，山东省计算机应用优秀成果二等奖1项。

山东省教育厅优秀科研成果三等奖 1项，08年主持山东省科技攻关计划“县域土壤养分管理和施肥信息系统的开发与应用”鉴定达到国内领先水平。

发表论文40余篇。

参加工作以来，主讲过《微机原理及应用》、《微机接口原理及应用》、《计算机应用基础》、《PASCAL 程序设计》、《C语言程序设计》、《VB 程序设计》、《单片机原理》等课程。

李吉忠，1970年5月出生，北京邮电大学博士研究生毕业，副教授。

青岛农业大学理信学院通信工程教研室主任。

1.指导老师参加的科研项目1）参加了与GPSign公司合作项目“GSM-GPS混合定位系统的研究与开发”，负责研究定位算法，利用最优化理论中的Gauss-Newton法解算终端位置。

2）参加了与企业合作项目“移动通信系统中用户混合定位设备与系统研发”，整个混合定位系统采用AGPS（Assisted GPS）原理，负责其中定位算法仿真、测试与分析。

3）参加了863项目“时空混沌密码系统及其在通信中的应用（2001AA144130）”，负责采用语音编码与混沌加密结合。

4）参加了863项目“时空混沌密码系统及其在通信中的应用（2001AA144130）”，负责采用语音编码与混沌加密结合。

5）参加了国家自然科学基金“具有感知能力的自适应可重配置Ad hoc网络（60772109）”。

负责仿真分析部分。

2.已发表与本课题内容相关的科研论文[1]李吉忠, 武穆清. 三颗星的AGPS定位算法与实现. 电子科技大学学报，2010,39(3): 372-375,424. EI(20102613046058).[2]Jizhong Li. Two satellites positioning algorithm based on AGPSsystem with two clock bias. IEEE ICCET, Apr. 2010, vol.2, 416-419, EI(20104313316780).[3]Jizhong Li. Eliminating abnormal positioning bias withtranslation technology in AGPS method, IEEE ICCAE, Feb. 2010, vol.3, 570-574, EI(20102112955814).[4]Jizhong Li, Muqing Wu. The improvement of positioning accuracywith weighted least square based on SNR, IEEE WICOM, 2009.09, 6, 1-4, EI(20100112610354).[5]李吉忠, 武穆清, 李筱叶. 利用Marquardt算法进行两颗卫星的AGPS定位, 北京邮电大学学报, 2009.05,32(2),39-42, 61,EI(20092112090941).[6]Jizhong Li, Muqing Wu. A positioning algorithm of AGPS, IEEE ICSPS,2009.05, 385-388, EI(20094812496781).[7]Jizhong Li, Muqing Wu. A weighted model for improving thepositioning accuracy, IEEE ICSPS, 2009.05, 66-69, EI(20094812496719).[8]Jizhong Li, Muqing Wu. The positioning algorithm of two satellitesand its performance analysis, IEEE NSWCTC, 2009.04, 1, 83-86, EI(20093012206587).高精度高自动化电压数据采集系统摘要：本文介绍一种基于STC89C52单片机的一种电压测量电路,该电路采用CD4052模拟电子开关自动选择量程，低温漂运放OP07放大信号，真有效值转换AD637，高精度、逐步逼近MAX197A/D 转换电路，无线传输NRF905，可进行远距离的数据传输，测量范围直流0-5伏，使用LCD液晶模块显示，可以与PC机进行串行通信。

以此研发出一套高电压数据采集系统，它包括是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。

传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压采集仪，有精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便等特点。

通过无线传输可与上位机进行实时通信，数据采集后通过上位机软件与连接数据库对所采集数据进行分析处理。

在提高测量精度的同时，大大提高测量效率。

关键词：自动换量程，真有效值转换，逐步逼近式 AD转换器，无线传输，12864液晶显示一．前言数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术无线传输，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。

传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。

目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。

与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。

本章重点介绍单片A/D 转换器以及由它们构成的基于单片机的数字电压表的工作原理。

二．系统原理及基本框图系统整体框图如下：其中电压数据采集模块框图如下：1. 主控模块单片机STC89C52具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，所以整个系统我们采用STC89C52单片机作为主控模块。

8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明： ·中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU 负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。

·数据存储器(RAM)8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM 只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。

·程序存储器(ROM)：8051共有4096个8位掩膜ROM ，用于存放用户程序，原始数据或表格。

·定时/计数器(ROM)：8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。

·并行输入输出(I/O)口：8051共有4组8位I/O 口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。

·全双工串行口：8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。

·中断系统：8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。

可变增益放大电路 AD637 模/数转MPU信号输入·时钟电路：8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。

单片机引脚图2. 可变增益放大电路设计该方案要求的测量信号电平的动态范围大小为（0.001~4.99V），频带宽（20Hz~0.2MHz）,电压测量误差为土（3%读数+2个字）。

由以上分析，我们采用衰减电阻网络对信号进行衰减，低温漂放大器OP07对信号进行放大，采用CD4051模拟电子开关，以实现增益放大的可变，即测量量程的自动更换。

由于最小输入信号为毫伏级，我们采用两级放大，但系统要求输入阻抗比较大，可变增益放大电路可采用射随器加可变增益放大器的结构形式，但是加入射极跟随器，严重限制了输入信号的动态范围，即通频带变小，所以我们决定不采用加入设计跟随器的方案，而是增大电路的输入电阻，在第一级运放的反相输入端电阻为500k，增益为20，第二级增益为50。