4路模拟信号采集系统

Ｄ ＯＩ ：１ ０． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ －８பைடு நூலகம்９ ７ ２ ． ２ ０ １ ３ ． １ ０． ０ ７ ８
浅谈水声信号 实时数据采集 与处理系统
付德强 马浩文 中国人 民解放 军９ Ｉ ４ ３ ９ 部 队，辽宁 大连 １ １ ６ ０ ４
也 比较 多 ， 因此 在 经 过 了Ａ／ Ｄ之 后 的 实 时 套 字 编 程 是 同 样 方 便 的 ，同 时 其 也 是 支 持 数 据是 应该 先送 入此 现 场可 编程 逻辑 阵 列进 ＴＭＳ ３ ２ ０ Ｃ ６ ４ ５ ５ 芯片 的 。 根据 不 同 的平 台进 行 相应 的 处理 的 ，如 串并处 理等 一些 简 单的 行编 程时 ，使 用用 户在 编译 时 只需 要选 择相 处 理 。鉴 于 高 速 的 Ｄ／ Ａ数据 线 比较 繁 多 ， 对应 的平 台就 能够 生成 驱动 程序 了。为 了很 因此 当把 实时 数据 传送 到现 场可 编程 的 逻辑 好 的 解 决 实 时 数 据 的 传 送 和 接 收 的 功 能 ， 阵 列 时 ，应 立 即写 入 Ｄ／ Ａ的 转换 模块 ，这 应 能 够 良 好 的 调 用 ＮＤＫ所 提 供 的 内 部 函 是 利 用此 逻辑 阵列 就能 够对 差分 信号 线 以及 数 ，此 系统 通 过 使 用 Ｎ ＤＫ协 议 栈 编 写 了 与 了详 细的 分析和 探 析 ，从 而详细 的 分析 了水 程 控 增益 控制 先进 性有 效 的扩展 。此 器 件以 Ｔ ＭＳ ３ ２ ０ Ｃ ６ ４ ５ ５ ｝ Ｎ 适 应 的 驱 动程 序 ，同 时也 声信 号 实时数据 的采 集与 处理 系统 。 及上 述 的 Ｄ Ｓ Ｐ器件 都 是 采 用ＤＭＡ的 传输 方 完成 了ＴＣ Ｐ 的运 输功 能 ，运行 性 能 良好 。 式的 ，采 用此 种 传输 方式 的优 点是 既能 够满 关 键 词 ２ ）ＤＳ Ｐ 的应 用 程 序 。软 件 设 计 的 根本 水声 信号 ；实 时 数据 ；采 集与处 理 系统 足数 据实 时性 的要 求 ，也 能够 保证 系统 具备 目的 就 是 要 实 现 客 户 端 程 序 ，使 用 流 式 套 很好 的运 行性 能 。 接 字 。 因此 在 对 软 件 进 行 设 计 时 ，应 采用 ３ ） 信 号 模 数 的转 换 模 块 。在 奈 奎 斯特 Ｄ Ｓ Ｐ ／ Ｂ Ｉ Ｏ Ｓ 以及 ｃ 语 言 等实 时 多 任务 操 作 系 ４ 路 高速 模拟信 号 进行 采集 、传 １水声信号实时数据采集与处理系统的硬 采样 定理 的要 求 下 ，只有 采样 的频 率是 高于 统 ，从 而对 ２ 最高 频率 的 二倍 的情 况下 ，才能恢 复 出原 始 输 和 处理 等 操 作 。软 件 应 存放 在 Ｆ ｌ ａ ｓ ｈ中 ， 件设计 的信 号 ，而 通常 情况 下 ，声纳 系统 的 工作频 通 电后 先进 行初 始化 的操 作 ，同时 启 动 网络 率 为５ ０ ０ ＫＨｚ ，所 以Ａ／ Ｄ转 换芯 片 的采 样率 监听 程 序 ，并且 应依 据服 务 器的指 令对 实 时 此 系统作 为 一个 通用 的信 号处 理平 台 ， 就 必 须是 大 于 １ Ｍ 的 。而 又 因此数 据 采 集 系 数 据进 行采 集 ，生成 波 束和 滤波 ，之 后在 传 可 以实现 ２ ４ 路 的 实时 数据 的采 集功 能 ，采样 统具 备 了太 多的 采集 通道 ，怎样 才能 节约 板 送 到计 算机 中对 其进 行 显示和 控制 。 精 度为 ｌ ４ 位 ，采 样率 最 高能 够 达到 ３ ＭＨ ｚ ， 卡 的空 间呢 ？这 就要 求 了必 须采 用通 道数 尽 ３ ）上位 机 应 用程 序 的 设 计 与 实现 。 在 模拟 信 号 的 中心 频 率达 到 ２ ０ ０ ＫＨｚ ，主要 起 Ｄ 转 换 芯 片 ，并 且 数 量 尽 量 少 的 对 所采 集 到的数 据进 行 处理 后 ，会在 上位 机 到 对时 间进 行 增益 控 制的 作用 。一个 Ｒ Ｓ ４ ２ ２ 量 多的 Ａ／ 管 脚数 。为 了 充分 的满足 以 上的 要求 ，我 们 中得 到显 示和 控制 ，而 上 位机 则会 给Ｄ Ｓ Ｐ 传 接 口，能够 连 接压 力 传感 器 ，一 个Ｒ Ｓ ２ ３ ２ 接 就 设计 了Ｌ Ｔ Ｃ１ ４ ０ ７ Ａ，它 的单 个通 道 的采 样 送 参 数 和 命 令 ，所 以上 位 机 的程 序就 应 该 口 ，能 够 连 接 温 度传 感 器 ，还 有 一 个 ｒ ｃ 接 率为３ Ｍ ，远 大 于要 求 的 １ Ｍ ，而其 双 通道 的 包括 网络 通信 模块 、 简 单 的 数 据 处 理 模 块 口 ，能 够连 接姿 态仪 ；起 程控 增 益控 制以 及 ． ５ Ｍ ，采 样 的 精 以及 显 示 控 制 模块 。程 序 设 计 应 采 用ＭＦＣ 产生简单发射信号作用的是５ ６ 路 可 编 程 通 同时 的 采样 率 也 能 够达 到 １ 度 为 １ ４ 位 ，输入 差分 模拟 信 号 ，并且 能够 输 以及 Ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ Ｃ ＋ ＋ 设计 ，网 络传 输 时应 使 用 用 数 字Ｄ 接 口 ，千 兆 以太 网接 口能够 传 输 用 出 串行数 字信 号 。 Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗｓ 套接 字 。设 计 各 类 程序 时 ，必 须 于ｐ ｃ 机￣ ［ Ｉ Ｄ Ｓ Ｐ 的 高 速 实 时 数据 ，起 到 对 系 ４ ） 千 兆 以 太 网接 口 。在ＤＳ Ｐ 处 理 器 基 符合 相关 设计 功能 的要 求 ，不但 要具 有 主线 统 进 行实 时 调试 作 用 的为 Ｄ Ｓ Ｐ Ｓ Ｈ Ｆ Ｐ Ｇ Ａ的 接 础 上 的 所 进行 的片 内 的Ｅ ＭＡｃ ／ ＭＤ １ ０ 模 块 程 并且 在其 基 础上还 应 再具 备两 个线 程 ，这 口 ；系统 的硬 件 设计 应 采 用 Ｃ ａ ｄ ｅ ｎ ｃ ｅ 设计 ， 设计 、片 外 的Ａ ｇ ｅ ｒ ｅ Ｅ Ｔ１ ０ １ １ Ｃ Ｐ ＨＹ 芯片 样才 能真 正 的实现 实时 数据 的接 收 、显 示以 Ｐ Ｃ Ｂ 板１ ０ 层 ，有效 的保 证 系统 的运行 状况 。 设计 以 及 其 外 围 电 路 所 进 行 的 接 口设 计 ， 及处 理的 功能 。 １ ）Ｄ Ｓ Ｐ 处 理 器 。Ｔ Ｉ 公 司推 出 了专 为 高 ＯＳ Ｉ 模 型 中所要 求 的 实 时数 据物 理 层 和链 路 通过 以 上 的 论 述 ，我 们 对水 声 信 号 实 端 用 户服 务的 高性 能的 定 点数 字信号 处理 器 层 的 功 能 就 能 够 很 好 的 被 实 现 了 。 Ａｇ ｅ ｒ ｅ 时 数 据 采 集 与 处 理 系 统 的 硬 件 设 计 以 及 水 Ｔ Ｍ￥ ３ ２ ０ Ｃ ６ ４ ５ ５ ，其 具 备 八 个运 算 单 元 ，并 Ｅ Ｔ１ ０ ｌ １ Ｃ Ｐ ＨＹ 芯 片 作为 千 兆 以太 网 的物 声 信 号 实 时 数 据 采 集 与 处 理 系 统 的 软 件 设 且 最 高 频率 达 到 了 １ ． ２ Ｇ Ｈｚ ，一 秒 钟 就能 够 理层 的 自适应 收发 器能够 提 供Ｔ Ｂ Ｉ 以及 Ｒ Ｇ Ｍ 计 两 个 方 面 的 内 容 进 行 了详 细 的 分 析 和 探 进 行９ ６ 亿 次的 乘法 和加 法 的运算 ，同时还 配 Ｉ Ｉ ，Ｇ Ｍ Ｉ Ｉ ，Ｍ Ｉ Ｉ ，Ｒ Ｔ Ｂ Ｉ 接 口，其 能够 很好 讨 。 在 对 水 声 信 号 实 时 数 据 采 集 与 处 理 系 备ＶＣ Ｐ 以及 ＴＣ Ｐ 两 个 协 同 处理 器 ， 内部 的 的 与ＤＳ Ｐ 处 理 器 中 的Ｅ ＭＡｃ ／ ＭＤＩ Ｏ模块 进 统设 计 的过 程 中 ，硬 件采 用 了Ｄ Ｓ Ｐ 处理 器的 缓存都为２ Ｍ ，同 时还 配 有２ ５ ６ Ｍ的ＤＤ Ｒ２ 内 Ｅ Ｅ Ｅ ８ ０ ２ ． ３ Ｔ Ｍｓ ３ ２ ０ Ｃ ６ ４ ５ ５ 芯 片 ，并 且 也能 够 在 千兆 以 存 ，是绝 对能 够满 足 系统 的实时 数据 采 集和 行无 缝 的连 接 ，同时其 也 是支 持Ｉ 标 准 的 ，并 且 支持 １ ０ ／１ ０ ０ ／１ ０ ０ ０ Ｍｂ ／ ｓ 全双 太 网的基 础 上实 现 了对远 距离 大量 数据 的实 处理 的 要 求 了 。 另外ＴＭ￥ ３ ２ ０ Ｃ ６ ４ ５ ５ 还具 有 工数 据传 输 。 时 传输 功 能 ；而软 件 则采 用 了库 函数 以及 ｃ 很 强的Ｉ Ｏ能 力 ，在千 兆 以太 网 的基 础 上 ， 语言 ，在 将 代码 移植 在其 他 的Ｄ Ｓ Ｐ 平 台 十分 既 实 现 了采 集 数 据 的 实 时 传 输 的 功 能 ，也 便捷 ，并 且 还具 备很 好的 扩展性 和 兼容 性 。 能 够 充 分 的 保 证 系统 的 运 行 性 能 ， 同时 它 ２水声信号实时数据采集与处理系统的软 水 声信号 实 时数 据采 集与 处理 系统 功能 十分 也 具 备 了很 多 适 用 于 片 级 互 联 网的 接 口， 强大 ，适 应性 和 扩展性 良好 ，能够 很好 的满 如Ｍｃ Ｂ Ｓ Ｐ 接 口、Ｊ ＴＡＧ 仿 真 器接 口 、Ｒａ ｐ ｉ ｄ 件设计 足 各种 声纳 系统 的需 求 ，因 此其 必将应 用 广 Ｉ Ｏ 接 口、Ｅ Ｍ Ｉ Ｆ 接 口、ｕ— Ｔ ０ Ｐ Ｉ Ａ接 口以 及 Ｄ Ｓ Ｐ 实时数 据 采集 系统 的 软件 开发 和 调 阔的发 展前 景 。 Ｄ Ｄ Ｒ ２ 接 口等 。 试 采 用 的 也 是 由Ｔ Ｉ 公 司 所 设计 软 件 开 发 工 ２ ）现 场 可 编程 的逻 辑 阵 列 。现 场 可 编 Ｓ，我 们 采用 的为 ＣＣ Ｓ ３ ． ２ 版本 ，这 个 程的逻辑 的阵列也就是我们所 说的Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 具 ＣＣ ＭＳ ３ ２ ０ Ｃ ６ ４ ５ ５ ） ￣ Ｎ 适 应 ，其 提 供 采 用 的 为 由Ｘｉ ｎ ｌ ｉ ｘ 公 司所 设 计Ｖｉ ｒ ｔ ｅ ｘ ｉ Ｉ 系 版 本 能够 与 Ｔ 列 中的 ＸＣ ２ Ｖ １ ０ ０ ０ 这 个器 件 ，其 密度 为 １ ０ ０ 了可视化 的 窗 口，这 样就 能将 所 有的 代码 生 ��

非 性 ▪ 线 误差： 刷新 ▪ 时钟：
12Bit(4096)
±2LSB
5Ksps-80Ksps 内部时钟或外部时钟
2.4、数字信号输入/输出
▪ 输入/输出通道： ▪ 输入/输出模式：
平 ▪ 输入电 ： 平 ▪ 输出电 ：
8路
全 全 半 半 输入/ 输出/ 输入 输出
兼容 OCM S
TTL
或
OCM S
y c k y 驱 一、 动态链接库（DLL） MPS-010602 采用 DLL（D nami Lin able Librar ，动态链接库)的方式来进行编程
体 译 无关 只要遵循约定 规 动。DLL 的编制与具 的编程语言及编 器 ， 各 都 相互 用 种语言编写的 DLL 可以 调用。
的 DLL 接口 范和调用方式，
定义类型 象类型 或 Variant，用户
，或对
。
支持）、Date、Strin （ 支持 ）
a[rOgptliisotnal参]数[的By语Val法如| 下ByR：ef] [ y] ParaArra varname [()] [As type]
参 数O都pt必ion需al是（可可选选）的表，示而参且数必不是须必都需使的用。如Op果ti使on用al该关选项键，字则声 a明rg。li如st果中使的用后了续
。
7 “ Q ” 点击下 . 选中 MPS-010602 USBDA Card ，
一步。
8. 系统开始安装驱动，若弹出如下对话框，选择“仍然继续”。
北京启创莫非电子科技有限公司
MPS-010602 多功能 USB 信号采集卡使用说明
9. 驱动安装完成。
北京启创莫非电子科技有限公司
四、 基本功能测试

课程设计报告书设计任务书一、设计任务1一秒钟采集一次。

2把INO口采集的电压值放入30H单元中。

3做出原理图。

4画出流程图并写出所要运行的程序。

二、设计方案及工作原理方案： 1. 采用8051和ADC0809构成一个8通道数据采集系统。

2. 能够顺序采集各个通道的信号。

3. 采集信号的动态范围：0～5V。

4. 每个通道的采样速率：100 SPS。

5．在面包板上完成电路，将采样数据送入单片机20h～27h存储单元。

6．编写相应的单片机采集程序，到达规定的性能。

工作原理：通过一个A/D转换器循环采样模拟电压，每隔一定时间去采样一次，一次按顺序采样信号。

A/D转换器芯片AD0809将采样到的模拟信号转换为数字信号，转换完成后，CPU读取数据转换结果，并将结果送入外设即CRT/LED显示，显示电压路数和数据值。

目录第一章系统设计要求和解决方案第二章硬件系统第三章软件系统第四章实现的功能第五章缺点及可能的解决方法第六章心得体会附录一参考文献附录二硬件原理图附录三程序流程图第一章系统设计要求和解决方案根据系统基本要求，将本系统划分为如下几个部分：●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。

系统框图如图1-1所示1.1 信号采集分析被测电压为0～5V 直流电压，可通过电位器调节产生。

1.1.1 信号采集多路数据采集系统多采用共享数据采集通道的结构形式。

数据采集方式选择程序控制数据采集。

程序控制数据采集，由硬件和软件两部分组成。

，据不同的采集需要，在程序存储器中，存放若干种信号采集程序，选择相应的采集程序进行采集工作，还可通过编新的程序，以满足不同采样任务的要求。

如图1-3所示。

程序控制数据采集的采样通道地址可随意选择，控制多路传输门开启的通道地址码由存储器中读出的指令确定。

②量程 它是指所能转换的电压范围。如5V、10V等。
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
③转换精度 它是指转换后所得结果相对于实际值的准确
度。A/D转换器的转换精度取决于量化误差q、微分线性 度误差DNLE和积分线性度误差INLE 。 积分线性度误差INLE: 在满量程输入范围内，偏离理想转
A/D转换器
PUSH DS
STI MOV AX,DATA
MOV AX,250AH
INT 21H MOV DX,220H
MOV DS,AX
MOV DX,220H IN AL,DX;读数 MOV ADTEMP,AL
MOV AL,21H;发EOI 命令 OUT 20H,AL POP DS;恢复现场 POP DX POP AX IRET
A B C G2A VCC y0 y1 y2
G2B y3 G1 Y7 y4 y5
* 1 * * * 1 1 1 1 1 1 1 1 0 * * * * 1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1
地
y6
设计时，根据具体接口芯片的要求，AO、 A1用作端口地址。
A/D转换器
例 ： AD574与ISA总线前62根信号线（即PC/XT总线）的接口
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
74LS138 16芯译码器
• A.B.C为选择端 G1、G2A、G2B为允许端 G2=G2A+G2B
G1 G2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器