基于S T M及的通道同步数据采集系统设计
文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
基于STM32及AD7606的16通道同步数据采集系统设计
摘要：
介绍了基于STM32及AD7606的同步数据采集系统的软硬件设计。主控芯片采用基于ARMCortex-M4内核的STM32F407IGT6，实现对AD采集数据的实时计算并通过以太网络进行数据传输。A7606为16位、8通道同步采样模数数据采集系统[]，利用两片AD7606，可以实现对16路通道的实时同步采样。经过测试，该系统可以实现较高精度的实时数据采集。
0引言
[此处找书介绍STM32]，该芯片主频可达168MHz,具有丰富的片内外设，并且与前代相比增加了浮点运算单元(FloatingPointUnit,FPU)，使其可以满足数据采集系统中的
[介绍AD7606]
1系统总体方案设计
整个系统由传感器模块、信号调理模块、数据采集模块、处理器STM32、及通信模块及上位机系统组成。系统整体结构框图如图1所示。本系统是为液态金属电池性能测试设计，需要测量电池的充放电电压、电流以及交流加热系统的电压、电流，并以此计算出整个液态金属电池储能系统的效率。因此两片AD7606的16个通道分为两组，每组8个通道，这两组分别测量4路直流、交流的电压和电流信号。AD7606通过并行接口与STM32连接，STM32读取AD采样数据后进行计算，并将数据通过网络芯片DP83848通过UDP协议发送给上位机。上位机负责显示各通道采集信息、绘制波形以及保存数据等。
图1系统整体结构框图
2系统硬件设计
2.1模拟信号采集电路设计
模拟信号的采集包含直流电压、电流，交流电压、电流四部分。直流信号的采集分别使用霍尔电压传感器HNV025A和霍尔电流传感器HNC100B，两种传感器的电路原理图类似，仅以霍尔电压传感器电路原理图为例说明，如图2-1所示。HNV025A为电流型霍尔电压传感器，可以提高信号的抗干扰能力，其输入输出电流比为10mA/25mA。因此在图中被测电压经过电阻R1转换为电流信号，传感器输出的电流信号经过R2变为电压信号。R3和C1组成一阶低通滤波器进行滤波。
图2-1直流电压信号采集原理图
交流电压、电流信号的调理电路同样类似，以交流电压信号采集为例，其电路原理图如图2-2所示。交流电压互感器变比为2mA/2mA，运放T1及电阻R3组成电流-电压转换电路，R2和C1是为了补偿电压互感器的相移，电容C2用来去耦和滤波。
图2-2交流电压信号采集原理图
2.2数据采集模块设计
数据采集模块由两片AD7606组成，AD7606与STM32之间的电路连接示意图如图2-3所示。
图2-3SD7606与STM32连接示意图
（1）AD7606提供了三种接口选项【参考】：并行接口、高速串行接口和并行字节接口。其中并行接口具有最高的数据传输速度，并且与STM32的
FSMC(Flexible?Static?Memory?Controller,可变静态存储控制器)兼容。因此两片AD7606与STM32通过并行接口方式连接。AD7606的数据线DB0~DB15分别连接对应的FSMC数据线，片选信号分别接到FSMC接口片选信号PG9_FSMC_NE2和PG12_FSMC_NE4上。
（2）AD7606的BUSY引脚电平为高时表示AD正在进行转换，变低表示转换完成。将BUSY 引脚接到STM32的外部中断引脚并配置为下降沿触发，这样可以在AF转换完成后及时读取数据。
（3）OS[0..2]为过采样配置引脚，通过控制STM32相关GPIO的电平可以是AD7606工作在不同的过采样状态。
（4）CONVST_A，CONVST_B为转换触发信号，上升沿触发。对于每一个AD7606来说，CONVST_A控制模拟通道1~4，CONVST_B控制模拟通道5~8。由于需要对所有通道同步采样，因此将CONVST_A,CONVST_B引脚同时连接在一个触发信号引脚上以实现同步采样。（5）REFOUT引脚为外部基准电压输入引脚。AD7606可以配置为使用内部基准电压或外部基准电压。当两片AD7606同时工作时，使用外部基准电压可以保证所有输入通道转换精度的一致性。外部基准电压源选择ADR421，ADR421为2.5V基准电源，具有出色的噪声性能、稳定性和精度【参考】，可以满足AD对基准电压源的精度要求。
2.3通讯模块设计
本系统中数据通过以太网络传输，与传统串行通讯相比，可以实现更高的数据传输速度，同时便于实现对设备的远程访问以及将多套系统共同接入网络。
3系统软件设计
软件的开发是在KeilMDK开发环境下进行的，应用程序主要包括STM32F4的初始化、AD7606采样程序配置、LWIP协议栈的移植、数据处理等。初始化部分包括GPIO初始化、内存管理初始化、定时器初始化以及各项计算系数初始化等；AD7606采样程序配置主要包含FSMC配置、中断配置、数据读取、过采样配置等；LWIP协议栈移植包括编写DP83848驱动程序、修改LWIP源码、实现UDP发送接收数据等；数据处理部分包括根据采样数据计算所需要的电压、电流有效值、功率等等。
程序运行时，首先进行初始化操作，之后会在AD7606的触发引脚CONVST_A，CONVST_B上产生预设的固定频率和脉宽的脉冲信号，脉冲信号的上升沿触发AD进行采集，此时AD7606的BUSY信号引脚为高，转换结束后BUSY变低，由此产生外部中断，在中断程序中读取AD的采样结果。有两个缓冲区交替存储AD的采样结果，当一个缓冲区存
满时再进行各项参数计算，此时AD的采样结果将保存在另外一个缓冲区中。双缓冲区的机制保证了在计算过程中缓中区中的数据不会被AD实时采样的数据所覆盖而导致计算错误。计算所得到的结果会定时发送给上位机。
上下位机之间通过UDP协议进行数据传输，在主函数中会循环检测是否接收到上位机的命令数据，如果接收到数据，则根据既定的命令代码执行不行的操作。每一帧发送的数据通信格式如图3-1所示：
根据命令号的不同，已经实现的功能有：修改定时发送数据时间间隔、请求实时波形数据、AD复位、传感器校零、AD过采样率设置等。
4系统精度测试与分析
为测试系统精度，选择。。。作为参考标准。
理想的霍尔传感器在输入为零时输出电流也应为零，不过实际的霍尔传感器即使输入为零时也会有很小的输出电流，这样会对测量结果造成一定的直流偏置。通过上文提到的传感器校零操作，可以将此直流偏置对测量结果的影响减少到最小。具体方法是在霍尔传感器输入为零时保存此时的AD采样值，然后在之后的实际测试中将每个采样值均减去此值。下面的测试结果均为将传感器校零后的测试结果。
简易数据采集系统设计 题目：二选一 1． 设计一个单片机控制的数据采集系统，要求A/D 精度12位，采样频率最高100KHz,输 入8路信号，分时复用A/D 芯片，将采集到的波形进行4K 的SRAM 存储，然后通过串行口发送给计算机 2． 设计一波形发生电路，计算机通过串行口向板卡发送波形电路，波形存储到板卡上的 SRAM 中，然后进行计算机控制的D/A 波形产生，板卡上用单片机进行控制 要求： 1． 选择器件，确定具体型号。 2． 画原理图。 3． 根据器件封装画PCB 图。 4． 写出相应的单片机和微机控制程序。 5． 写出详细的原理分析报告。 器件选择： TI 公司生产的8位逐次逼近式模数转换器ADC0809，8051，MAX232 原理图如下： 原理报告原理报告：： 采集多路模拟信号时，一般用多路模拟开关巡回检测的方式，即一种数据采集的方式。利用多路开关（MUX ）让多个被测对象共用同一个采集通道，这就是多通道数据采集系统的实质。当采集高速信号时，A/D 转换器前端还需加采样/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。 通常希望输入到A/D 转换器的信号能接近A/D 转换器的满量程以保证转换精度，因此在直流电流电源输出端与A/D 转换器之间应接入放大器以满足要求。 本题要求中的被测量为0～5V 直流信号，由于输出电压比较大，满足A/D 转换输入的要求，故可省去放大器，而将电源输出直接连接至A/D 转换器输入端。 关于A/D 转换器的选取： 1.转换时间的选择 转换速度是指完成一次A/D 转换所需时间的倒数，是一个很重要的指标。A/D 转换器型号不同，转换速度差别很大。通常，8位逐次比较式ADC 的转换时间为100us 左右。由于本系统的控制时间允许，可选8位逐次比较式A/D 转换器。 2.ADC 位数的选择 A/D 转换器的位数决定着信号采集的精度和分辨率。 要求精度为0.5%。对于该8个通道的输入信号，8位A/D 转换器，其精度为 8 0.39%2 ?= 输入为0～5V 时，分辨率为 8 50.019611 22Fs N V v ==?? Fs v —A/D 转换器的满量程值 N —ADC 的二进制位数 量化误差为 8 50.0098(1)2 (1)2 22Fs N Q V v = = =?×?× ADC0809是8位逐次逼近式模数转换器，包括一个8位的逼近型的ADC 部分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑，为模拟通道的设计提供了很大的方便。
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。
课程设计(论文)任务书 信息工程学院物联网专业2014-2 班 一、课程设计(论文)题目基于Ucos 的多通道数据采集系统 二、课程设计(论文)工作自2017 年06 月26 日起至2017 年06 月30 日止。三、 课程设计(论文) 地点:嵌入式系统实验室 四、课程设计(论文)内容要求： 1.本课程设计的目的 （1）使学生掌握嵌入式开发板（实验箱）各功能模块的基本工作原理； （2）培养嵌入式系统的应用能力及嵌入式软件的开发能力； （3）使学生较熟练地应用嵌入式操作系统及其API 开发嵌入式应用软件； （4）培养学生分析、解决问题的能力； （5）提高学生的科技论文写作能力。 2.课程设计的任务及要求 1）基本要求： （1）分析所设计嵌入式软件系统中各功能模块的实现机制； （2）选用合适嵌入式操作系统及其API； （3）编码实现最终的嵌入式软件系统； （4）在实验箱上调试、测试并获得最终结果。 2）创新要求： 在基本要求达到后，可进行创新设计，如改善嵌入式软件实时性能；扩展嵌入式软件功能及改善其图形用户界面。 3）课程设计论文编写要求 （1）要按照书稿的规格打印誊写课程设计论文。 （2）论文包括目录、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等（以上可作微调）。 （3）课程设计论文装订按学校的统一要求完成。 4)课程设计评分标准： （1）学习态度：20 分； （2）回答问题及系统演示：30 分 （3）课程设计报告书论文质量：50 分。 成绩评定实行优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级。不及格者需重做。 5）参考文献： （1）罗蕾.《嵌入式实时操作系统及应用开发》北京航空航天大学出版社 （2）Jean https://www.doczj.com/doc/5b6409505.html,brosse. 《嵌入式实时操作系统uC/OS-II》北京航空航天大学出版社 （3）王田苗.《嵌入式设计与开发实例》.北京航空航天大学出版社 （4）北京博创科技公司. 《嵌入式系统实验指导书》
目录 一、简介 (1) 二、产品特点 (1) 三、技术指标 (2) 3．1 视频特性 (2) 3．2 数据特性 (2) 3．3 音频特性 (3) 3．4 物理特性 (3) 四、连接头定义图 (3) 4．1 水晶头、RJ45座 (3) 4．2 接线端子 (4) 五、产品面板图与接线说明 (4) 5．1 1V1D 1路视频1路数据 (4) 5．2 1V4D2A 1路视频4路数据2路音频 (5) 5．3 1V2D2A1E 1路视频2路数据2路音频1路以太网 (8) 5．4 2V1D 2路视频1路数据 (10) 5．5 2V4D2A 2路视频4路数据2路音频 (10) 5．6 4V1D 4路视频1路数据 (13) 5．7 8V1D 8路视频1路数据 (14) 5．8 8V1D8C 8路视频1路数据8路开关量 (14) 六、安装方法 (15) 6．1 光发射机的安装： (15) 6．2 光接收机的安装： (15) 七、设备指示灯说明： (16) 7.1 1V1D、1V4D2A、2V1D、2V4D2A设备指示灯说明.. 16 7.2 4V1D设备指示灯说明 (16) 7.3 8V1D设备指示灯说明 (17) 八、外形尺寸及重量： (18) 九、型号说明： (18)
一、简介 本公司生产的数字光端机系列产品采用最新光纤通讯技术、全数字编码技术和专用的超大规模集成电路，提供数字视频光电转换，可将1-32路视频、多路双向数据、多路双向音频、多路以开关量、及10/100以太网在单芯光纤上无失真、高质量传输。本公司数字光端机系列产品具有自动兼容PAL 、NTSC 、SECAM 视频制式、动态范围宽、体积小、使用方便、能适应多种复杂环境等特点，适用于高速公路、城市道路、铁路、港口、公安、海关、高校、大型体育场馆、大型厂矿等监控及视频传输系统等诸多领域。 二、产品特点 ◆自动兼容 PAL 、 NTSC 、 SECAM 视频制式 ◆支持任何高分辩率视频信号 ◆全数字无压缩、无损伤广播级传输 ◆无模拟调频、调相、调幅光端机的交调干扰 ◆广播级质量视频信号和多路单、双向 RS232、RS422、485 ◆单模光纤传输，距离 2 — 100KM 可选 ◆支持视频无损再生中继 ◆先进自适应技术，使用时无须调节 ◆同时支持视频、数据并行传输
基于TLC549的数据采集系统设计 Time:2009-09-22 11:14:00 Author: Source:电子元器件应用 杨来侠，万建军 （西安科技大学，陕西西安710054） 0 引言 现代自动控制系统中需要测量和控制的参数往往都是连续变化的模拟信号，如温度，压力，流量，速度等。这些物理量和控制参数往往都是连续变化的电压和电流，因此，必须将其变换成数字量（即需经模，数转换），才能被数字计算机所识别。这些数字量在计算机内经过运算处理，可以得到一个数字形式的控制量，将这些控制量经过数/模转换器，变成模拟电压或电流信号，再送到执行机构去驱动相应的设备动作，即可实现对生产过程的自动控制。 1 TLC549的主要特点和工作原理 l.l TLC549的主要特点 TLC549是采用IinCMOSTM技术并以开关电容逐次逼近原理工作的8位串行A／D7芯片，可与通用微处理器、控制器通过I／O CLOCK、CS、DATA OUT三条口线进行串行接口。TLC549具有4MHz的片内系统时钟和软、硬件控制电路，转换时间最长为17μs，允许的最高转换速率为40000次/s。总失调误差最大为±0．5LSB，典型功耗值为6 mW。TLC549采用差分参考电压高阻输入，抗干扰，可按比例量程校准转换范围，由于其VREF-接地时，(VREF+)-(VREF-)≥1 V，故可用于较小信号的采样，此外，该芯片还单电源3～6v的供电范围。总之，TLC549具有控制口线少，时序简单，转换速度快，功耗低，价格便宜等特 点，适用于低功耗袖珍仪器上的单路A/D采样，也可将多个器件并联使用。TLC549的内部结构框图和管脚名称如图1所示。 1.2 TLC549的极限参数,
目：基于LabVIEW的多通道数据采集系统 2010 年 03 月 20 日 互联网会议PPT资料大全技术大会产品经理大会网络营销大会交互体验大会 毕业设计开题报告 1．结合毕业论文课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述： 文献综述 1. 本课题的研究背景及意义 近年来，以计算机为中心、以网络为核心的网络化测控技术与网络化测控得到越来越多的应用，尤其是在航空航天等国防科技领域。网络化的测控系统大体上由两部分组成：测控终端与传输介质，随着个人计算机的高速发展，测控终端的位置原来越多的被个人计算机所占据。其中，软件系统是计算机系统的核心，设置是整个测控系统的灵魂，应用于测控领域的软件系统成为监控软件。传输介质组成的通信网络主要完成数据的通信与采集，这种数据采集系统是整个测控系统的主体，是完成测控任务的主力。因此，这种“监控软件-数据采集系统”构架的测控系统在很多领域得到了广泛的应用，并形成了一套完整的理论。 2. 本课题国内外研究现状 早期的测控系统采用大型仪表集中对各个重要设备的状态进行监控，通过操作盘进行集中式操作；而计算机系统是以计算机为主体，加上检测装置、执行机构与被控对象共同构成的整体。系统中的计算机实现生产过程的检测、监督和控制功能。由于通信协议的不开放，因此这种测控系统是一个自封闭系统，一般只能完成单一的测控功能，一般通过接口，如RS-232或GPIB接口可与本地计算机或其他仪器设备进行简单互联。随着科学技术的发展，在我国国防、通信、航空、气象、环境监测、制造等领域，要求测控和处理的信息量越来越大、速度越来越快。同时测控对象的空间位置日益分散，测控任务日益复杂，测控系统日益庞大，因此提出了测控现场化、远程化、网络化的要求。传统的单机仪器已远远不能适应大数量、高质量的信息采集要求，产生由计算机控制的测控系统，系统内单元通过各种总线互联，进行信息的传输。 网络化的测控技术兴起于国外，是在计算机网络技术、通信技术高速发展，以及对大容量分布的测控的大量需求背景下发展起来，主要分为以下几个阶段：第一阶段： 起始于20世纪70年代通用仪器总线的出现，GPIB实现了计算机与测控系统的首次 结合，使得测量仪器从独立的手工操作单台仪器开始总线计算机控制的多台仪器的测控系统。此阶段是网络化测控系统的雏形与起始阶段。第二阶段：
产品简介 全数字点对点视频光端机采用最先进的数字视频光纤传输技术，可将1-128路视频、多路数据、多路音频、多路开关量、1路以太网、多路电话等信号复合在单芯光纤上进行高质量传输，大大节省了用户设备投资成本，提高了光缆利用率。该视频光端机系列产品由于采用的是全数字无压缩技术，因此能支持任何高分辨率运动、静止图像高质量传输；具有不受环境干扰影响、传输质量高、能长期稳定的工作，安装和维护都很简单、现场开通时支持即插即用、无需调试等特点。设备可选择微型、壁挂式、1U/19英寸独立式、4U/19英寸插卡式等多种安装结构形式，方便用户安装，用户可根据现场的具体情况灵活选择。 产品性能 ?工业级设计、SMT表面贴装工艺?所有光、电接口均符合国际标准 ?全数字、非压缩、无延时传输?高效防雷设计，视频三级、数据五级?8/10/12位数字编码?电源接口防浪涌，防高压设计 ?单模光纤传输，距离20KM ?无电磁干扰（EMI）、射频干扰（RFI）?无模拟调频、调相、调幅光端机的交调干扰?低功耗和即插即用的免调试安装 ? 6.5-8M视频传输带宽?多种结构，方便用户选择 ?兼容PAL、NTSC和SECAM视频制式?支持用户定制及OEM方式
音频接口(可选) 接口类型： 工业凤凰端子 阻抗： 输入高阻，输出低阻 支持带宽： 20Hz~20KHz 信噪比： >85dB 开关量(可选) 接口类型： 工业凤凰端子 响应时间： <1.4ms 开关量输出 负载： AC125V 0.3A DC30V 1A 信噪比： >85dB 类型： 常开(默认)，常闭 电话(可选) 接口类型： 工业凤凰端子 阻抗： 600欧 频率特性： 300~3400Hz 馈电电压： 48V 馈电电流： 20~50mA 用户环路电阻： <1K Ω 以太网(可选) 协议： IEEE802.3 平行/交叉： 自动识别 接口定义 视频光端机的多业务端子用的是统一的5位工业端子，端子的中间管脚，即第3脚固 光接口 接口： FC(默认)，SC 、ST 可选 传输距离： 20Km(默认) 波长： 多模：850nm/1310nm 单模：1310nm/1550nm CWDM ：1350~1600nm 视频接口 接口： BNC ，75Ω非平衡 带宽： 6.5~8MHz 兼容制式： PAL/NTSC/SECAM 视频输入/输出： 典型值：1Vp-p 最大值：1.5Vp-p 微分增益(DG)： <1% 微分相位(DP)： <1° 编码： 8/10/12位 采样频率： 13MHz~16MHz 加权信噪比： >67dB 数据接口(可选) 数据通道： 多路单向、双向 接口类型： 工业凤凰端子 通信速率： 300~115200bps 误码率： <1X10-9
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。
8路视频光端机技术参数 简介 8路视频数字复用光端机采用国际最先进的数字视频及光纤传输技术，将8路视频信号 在单芯光 上实时同步、无失真、高质量地传输。8路视频光端机采用全数字视频无压缩传输技术，高质量的视频效果可满足用户的需求, 即插即用的设计使得安装简便易行, 无需进行现场调节, 其光模块和核心电路均采用进口元器件，稳定性高，所有的光、电接口均符合国际标准，适用于不同的工作环境。该光端机带有视频状态指示,可监控系统的正常运行。该光端机采用结构模块化设计，用户可根据现场具体情况灵活选择或定制配置，上述光端机可采用独立式或机架式的安装方式。 适用环境 ◆智能交通监控系统（ITS）◆安防系统◆电视医疗◆远程多媒体教学/ 校园监控◆电视电话会议◆长距离广播电视传输系统◆楼宇控制系统特性 ◆插卡式或独立结构,适用集中管理4U机架◆10位数字编码及无压缩式视频传输◆支持任何高分辩率视频信号◆5Hz-10MHz 视频通道◆自动兼容PAL 、NTSC 、SECAM 视频制式◆带APC 电路，输出光功率恒定，动态范围大◆千兆光纤传输，大容量，易升级◆电源和其它参数状态指示的LED 可监视系统的运行状况◆支持视频无损再生中继◆先进自适应技术，使用时无需进行现场的电气或光学调节◆工业级设计，模块化设计使设备可靠灵活◆可自动恢复电源熔断丝 ◆全内置电源、机壳设计外观独特，外壳尺寸大小171X102X45mm◆内部电源功耗： 10.5 w（Input:AC140 ~ 260V）8路视频光端机是以大规模集成电路为核心，采用先进的高速数字电复接/分接技术，通过电信级高速光电传输平台，8路视频光端机可实现高达8路数字视频信号在1 芯光纤上的实时高质量传输。8路视频光端机所有的核心电路均采用进口元器件，性能稳定，传输质量好。所有的光、电接口均符合国家标准，安装简单，免
1 引言 1．1 数据采集系统的意义 数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。本设计采用A/D转换器和51单片机组成数据采集系统，该设计具有结构简单、操作方便、高性价比、具有显示、记录存储功能，能够适应油田野外恶劣环境，具有性能稳定、可靠性高、响应速度快操作简单、费用低廉、回放过程的信号可以直观的观察。它与有线数传相比主要有布线成本低、安装简便、便于移动等性能。 经调查，目前数据采集器的市场需求量大，以数据采集器为核心构成的小系统应用广泛，因此开发高性能的数据采集器具有良好的市场前景。随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统在多个领域有着广泛的应用。数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环，在医药、化工、食品、等领域的生产过程中，往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数。同时，还要对某一检测点任意参数能够进行随机查寻，将其在某一时间段内检测得到的数据经过转换提取出来，以便进行比较，做出决策，调整控制方案，提高产品的合格率，产生良好的经济效益。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。单片机构成的数据采集处理系统适用于各种现场自动化监测及控制，能够适应油田野外恶劣环境，具有性能稳定、可靠性高、响应速度快操作简单、费用低廉、等优点。1.2 数据采集系统的主要功能 数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。比如条码机、扫描仪等都是数据采集工具。 数据处理系统是指运用计算机处理信息而构成的系统。其主要功能是将输入的数据信息进行加工、整理，计算各种分析指标，变为易于被人们所接受的信息形式，并将处理后的信息进行有序贮存，随时通过外部设备输给信息使用者。
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
第一节系统整体结构 系统的整体组成结构是测量目标经过传感器模块后转换成电信号，在由信号调理模块对信号做简单的调理工作，例如，scc-sg04全桥应变调整模块，scc-td02模块，scc-rtd01热电偶热电阻制约模块等，将调理好的信号传送到数据采集模块中进行数据采集，然后在用软件进行特定的处理。在采集的过程中同时将数据保存到指定数据库里。如图4-1多通道数据采集系统硬件结构图所示。 图4-1 多通道数据采集系统硬件结构图 第二节数据采集系统的硬件设计 一、PC机 传统仪器很多情况完成某些任务必须借助复杂的硬件电路，而由于计算机数据具备极强的信号处理能力，可以替代这些复杂的硬件电路，这便是虚拟仪器最大的特点。数据采集系统能够正常运行的前提便是选择一个优良的计算机平台。由于数据采集功能器件通常工作在工业领域中，往往伴随着强烈的振动，噪声，电源线的干扰和电磁干扰等。为了保证记录仪正常的运行，设计系统时选定工业计算机。考虑到计算机平台的可靠运行工业计算机通常采取了抗干扰措施。另一方面的考虑是工业计算机通常具有很多类型的接口，这样有利于功能进一步的扩展。 二、传感器 传感器设备能接受到来自测量目标发来的信号，而且把接受到的讯息，通
过设定的变换比例将其改变成为电信号亦或其它形式，从而能够完成数据信号的处理、存储、显示、记录和控制等任务。传感器是系统进行检测与控制的第一步。 三、信号调理 经过传感器的信号大多是要经过信号调理才可以被数据采集设备所接收，调理设备能够对信号进行放大、隔离、滤波、激励、线性化等处理。由于不同类型的传感器各有不同的功能，除了考虑一些通用功能之外，还要依据不同传感器的性质和要求来实现特殊的信号调理功能。信号调理电路的通用功能由如下几个方面： （1）放大功能为了提高系统的分辨率以及降低噪声干扰，微弱信号必须要进行放大，从而使放大之后信号电压与模数转换的电压范围一致。信号在经过传感器之后便直接进入信号调理模进行调理，这样就不易受到外部环境的影响，从而使得信噪比进一步的改善。 （2）隔离功能隔离是指为了避免直接的电连接，通过光线、交互电源或变压等方法，使得数据信息在系统之间进行传递。使用隔离的原因：一是为了安全考虑；二是能够保证采集到的数据不会受到其它原因的影响。 （3）滤波滤波是为了保证测量的信号的纯洁性，滤去不需要的信号。大部分的信号调理模块具有一个低通滤波器是用来过滤噪声。通常还需要抗混叠滤波器，滤除信号中感兴趣的最高频率以上的所有频率的信号。 （4）激励功能信号调理模块能够为某些传感器提供激励信号，而且很多信号调理模块都提供有电流源和电压源以便给传感器提供激励。 （5）线性化大部分的传感器是测量信号的线性和非线性响应的结合，为了使传感器误差补偿，对输出信号的线性化是必要的。目前，该数据采集系统可以通过软件解决这个问题。 四、输入信号的类型 要知道信号采集到的数据集，这是因为信号的要求和系统性能的不同的测量是不同的，只有了解被测信号的性质，才可以准确地选择合适的采集系统。 一个任意的信号在时间上是一个物理量的变化。在一般情况下，信号携带的信息是非常广泛的，如：状态，率，水平，形式，频率等。根据信号运载信息的不同，可以将信号分为数字信号或模拟信号。其中数字信号包括脉冲信号和开关信号两种类型。模拟信号包括直流信号、时域信号、频域信号等。 （1）数字信号 第一类数字信号为开关量信号，如图4-2所示。一个开关信号携带信息信
S-PDH 4E1光端机使用说明 将设备上电后，用平行线将设备的网管口连接到电脑的com1 上，运行此程序，点击‘设备列表操作’目录下的‘设备搜索’，检测到设备后,设备的地址和名称即可在设备列表中显示出来，点击‘设备属性’，对设备的属性进行设置，‘轮询启动’、‘轮询停止’是用来启动/停止轮询功能。‘告警日志操作’中的‘清除日志’、‘日志另存为’可对告警日志进行清除和存储操作。 1、为了避免烧毁电脑com 口，请先上电后运行程序 2、请将网管软件拷贝到硬盘上运行 3、将网管口通过平行线连接到电脑的com1 口上。 1、设备状态： 设备属性：此栏显示设备的地址和名称。 总告警：包括本端告警、对端告警两种状态，对应设备的loc、rem 指示灯。 光路告警：包括光失步(flos)、帧失步(flof)、10-3 误码告警(e-3)、10-6 误码告警(e-6)，对应设备的光路四个告警指示灯。 支路状态：显示相应的e1 支路的工作状态，三色灯指示灯对应设备各e1 支路的四种状态：红色—l os、黄色—ais、绿色—正常、熄灭—告警屏蔽。 以太网状态：包括以太网口的工作速率、模式，对应设备的以太网指示灯的工作状态。 告警控制：对应告警控制拨码开关状态，其中1 至4 位显示e1 支路告警控制开关sw1-1 至sw1-4 状态，第9 位显示设备本远端状态显示开关sw1-9状态，第10 位显示设备切铃开关sw1-10 状态。 环回控制：对应环回控制拨码开关状态，其中1 至4 位显示e1 支路环回控制开关sw2-1 至sw2-4 状态，第9 位显示指示灯显示模式开关sw2-9 状态，第10 位显示本远端环回开关sw2-10 状态。 只有启动了设备轮询功能才能及时的观察到设备的各种状态。 2、告警及环回控制： 告警屏蔽：1 至4 屏蔽对应e1 支路的告警信号，与设备的sw1-1 至sw1-4 开关功能相同。 环回控制：1 至4 控制对应e1 支路环回，与设备的sw2-1 至sw2-4 开关功能相同，其中远端环回或本端环回可通过底部的两个远端环回、本端环回单选框进行选择。 告警屏蔽：屏蔽蜂鸣器告警，与sw1-10 功能相同。 本端环回、远端环回：与sw2-10 功能相同。 选择好各个设置的复选框后,点击执行按钮即可进行控制，点击取消按钮可取消所有控制。 3、告警日志：记录每次设备状态变更，此日志可以通过工具栏中的清除日志清除，也可另存为一文本文件。 4、对端选择：选择观察和管理对端设备。如当前选择的设备为设备a，与a 所连接的设备为b，此时若按下‘对端选择’按钮即选中设备b。
Saleae minilogic 24M 8CH 逻辑分析仪使用手册 MIRROROK QQ 4641452 https://www.doczj.com/doc/5b6409505.html,/ite m.htm?id=12378862970
一、软件的安装 1，首先安装软件Logic Setup 1.1.4 (32-bit)，可从https://www.doczj.com/doc/5b6409505.html,/downloads 下载，还有支持其他操作系统的软件版本，可选择对应的操作系统下载 2，选取安装的软件Logic Setup 1.1.4 (32-bit).exe，双击进行安装：
3.选择NEXT，进入下一步： 4.按照上图选择后，点击NEXT,出现下面界面
默认安装路径已经设置在C:\PROGRAM FILES\SALEAE LLC,不选的话按照默认的安装目录,此时选择NEXT;也可以设置自己设定的目录. 5.安装过程可能需要1-2分钟
6.安装完成后出现下面界面： 7.安装完毕之后启动一下我们可以到可以看到以下界面： 二、基本使用方法：
在没有连接MINILOGIC的时候软件处于模拟状态Simulation，此时可以进行软件的信号模拟； 2.1选取 Analyzers右侧的加号 + 如下图 提示增加一个协议分析 Add a protocol analyzer 2.2出现右侧一组协议分析类型共7种如下： CAN,I2C 1-WIRE ASYNC SERIAL,SPI,INI/O,I2S/PCM; 协议类型简介：请看附件选取I2C 协议类型，如下图 选择模拟I2C,出现分析设置界面： 选取默认设置，SDA信号模拟在通道0，SCL信号模拟在通道1，地址显示设置选用默认的。
?应用技术研究? 一种新的基于AR M 的数据采集系统设计 罗 浩 1a,2 ,谢华成 1b (1.信阳师范学院a .物理电子工程学院; b.网络信息与计算中心,河南信阳464000; 2.华中科技大学电子系,湖北武汉430074) 摘 要:给出了一种新的基于AR M 的数据采集系统硬件和软件设计方案1硬件主要由微处理器芯片 S3C44BOX 、US B 接口芯片I SP1362、AD 转换芯片AD7829等构成1系统能实现8路同时采集,单路采集速率100ks p s,且通过设置Device 和Host 两种模式,可在无PC 机的情况下进行数据采样与存储,从而实现了脱机式 应用1 关键词:数据采集;US B;S3C44B0X;AD7829;I SP1362 中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:100320972(2006)022******* 0 引言 数据采集是测控系统中的核心单元之一,目前常用的 数据采集方式是A /D 卡和422、485等总线板卡[1],这类方 式的数据采集过程必须依赖PC 机完成,不便野外应用;故研制能够实现脱离PC 机进行数据采集的数据采集卡具有实际意义1 本文提出的基于AR M 的数据采集系统设计方案,以 S3C44B0X 为主控制器,控制AD7829进行数据采集,并控 制US B 接口芯片(I SP1362)进行数据传输1本设计综合利用了S3C44B0X 的高性能、低成本和能耗省的特点,设计了 US B 数据通信的Device 模式和Host 模式,在没有PC 机的 情况下,工作在Host 模式,可以直接与外存储器相连进行脱机式数据采集,实现了脱机式应用1 1 硬件设计 1.1 方案选择 目前,对于US B Host 的开发方式主要有两种选择:一种是选用集成了US B 接口的单片机,比如Cyp ress 公司生产的EZ -US B 系列,I ntel 的8X930AX 系列等1此种开发工具虽然编程简单,但需要购置专门的开发系统,投资较大;另一种是选择普通的单片机或嵌入式微处理器,加专用的US B 接口芯片进行开发1后者不需要购买新的开发系统,节省投资1因此我们采用了第二种方案进行开发1 为了便于开发和扩展Device 、Host 模式,选择了较新且易于开发的US B 接口芯片I SP1362;且为了满足8路采集, AD 转换芯片选择了AD7829;适于I SP1362的开发,其主控 器芯片选择了高性能、低功耗的AR M 芯片S3C44BOX 1三星的S3C44B0X 是为手持设备和通用设备而设计的一款16/32位R I SC 结构的低成本高性能的单片机1为了降低产品的总体成本,S3C44B0X 还提供了如下的配置: 8K B 高速缓存(cache )、可配置的片内SRAM 、LC D 控制器、 两路带握手功能的UART (通用串行口)、4路DMA 控制器、系统管理功能(片选逻辑,FP /E DO /S DRAM 控制器)、5路带P WM 的定时计数器、I/O 接口,RTC (时钟)、8路10位ADC 、II C 总线、II S 总线、同步SI O 接口和为系统提供时钟而设的P LL 倍频电路[2]1 系统分为四大部分:8路AD 转换,US B 接口,AR M 主控器以及S DRAM (2M )、Flash (2M )1AD7829构成的模数转换(8路模拟输入、8位数字输出),在S3C44B0X 控制下完成数据采集,再通过US B 接口传输到外存储器1如图11 图1 系统结构框图 F i g .1The syste m structure d i a gram S3C44B0X 自身虽集成有8路10位ADC,但没有采样 保持电路,其内部集成的A /D 转换只能输入0～100Hz 的模拟信号,因此我们需要对其进行扩展1AD7829作为A /D 转换,S3C44B0X 作为控制器,利用S3C44B0X 的P D 口为双向口来进行扩展,以S3C44B0X 的P D 口发出脉冲作为 AD7829的CONVEST 的负脉冲,进行模数转换,同时能够 收稿日期:2005211230 基金项目:湖北省重大科技攻关项目(2002AA101C39 ) 作者简介:罗 浩(19702),男,河南信阳人,讲师,在读硕士研究生,主要从事电子技术方向研究1 3 02信阳师范学院学报(自然科学版)Journal of Xinyang Nor mal University 第19卷 第2期 2006年4月 (Natural Science Editi on )Vol .19No .2Ap r .2006
8通道温度数据采集系统 一、设计题目与要求： 设计一个8通道温度数据采集系统，系统误差小于1%；其中4路测量范围0-200?C ，选用Pt100热电阻；另4路测量范围0-600?C ，选用K 分度热电偶。 二、设计过程： 1、画出系统组成框图； 2、完成硬、软件功能分配和完成芯片选型； （1）运算放大器采用单电源,低功耗,精密四运算放大器MAX479 （2）AD 转换芯片采用带有8位A/D 转换器、8路多路开关的ADC0809 （3）硬件主要的功能是把采集到的温度信号转换成电信号，再经过运算放大器放大信号，传递给AD 转换芯片把模拟信号转换成数字信号，最后传给单片机处理信号并显示温度。 （4）软件主要的功能是对ADC0809 AD 转换芯片控制读取数据，读到单片机里对数据的处理转换成对应的温度值并显示。 3、ADC0809原理和应用： ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D 转换完的数字量，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。 ADC0809引脚图 IN0－IN7：8条模拟量输入通道 ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压 范围是0－5V ，若信号太小，必须进行放大；输 入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模 拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。 地址输入和控制线：4条 ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE 线为高电平时，地址锁存与译码器将A ，B ，C 三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选 中的通道的模拟量进转换器进行转换。A ，B 和C 为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模 拟量输入。 数字量输出及控制线：11条 ST 为转换启动信号。当ST 上跳沿时，所有内部
基于8051单片机的数据采集系统设计 一．设计任务 设计一个数据采集系统，要求： 1.有一组开关量和1路模拟量，采样开关量控制一组发光二极管，定时采样模拟量并显示出来。 2.定时采样ADC0809某通道模拟信号，每隔2秒在显示器或数码管上显示出来。 3.定时的实现。 二．设计思路 数据采集是指从传感器和其他待测设备中自动采集模拟或数字信号电量或非电量信号送入控制器中进行分析和数据处理。 本设计采用单路模拟信号的数据采集。设计思路为：通过传感器采集待测的信号，将其转换为相应的电压信号，经运算放大器放大后送入模数转换器ADC0809在单片机的控制下进行模数转换。每次转换结束后，单片机在控制电路的作用下将数据读走存入片内存储器。而单片机则需要将收到的数据送入PC机中进行相应处理。单片机与PC 间的数据通信方式为串口通信协议RS 232，通过芯片MAX232进行电气匹配。 目录
一．系统总统设计方案 二．系统的硬件设计 2.1信号调理电路 2.2数据采集电路 2.3 80C51芯片内部功能与引脚介绍 三．系统的软件设计 3.1主程序 3.2 A/D转换 3.3数据采集中断程序 四．设计总结 五．参考文献 六．附录—数据采集系统原理图一．系统总统设计方案
根据系统基本要求，将本设计系统划分为信号调理电路、8路模拟信号的产生与A/D 转换器、发送端的数据采集与传输控制器、人机通道的接口电路、数据传输接口电路几个部分。 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。系统框图如下图1所示。 图1 一般系统框图 二．系统的硬件设计 2.1信号调理电路 信号调理能够将被测对象的输出信号变换成计算机要求的输入信号。如图2所示，为 避免小信号通过模拟开关造成较大的附加误差，在传感器输出信号过小时，每个通道应 设前置放大环节。 图2 信号调理过程 2.2 数据采集电路 把连续变化量变成离散量的过程称为量化，也可理解为信号的采样。 把以一定时间间隔T逐点采集连续的模拟信号，并保持一个时间t，使被采集的信号变成时间上离散、幅值等于采样时刻该信号瞬时值的一组方波序列信号，即采样信号。