基于LabVIEW的数据采集系统设计-文献综述

-0-文献综述1.前言数据采集技术主要研究各类数据的采集，处理等工作，与传感器技术，信号处理技术，计算机技术一起构成了现代测试技术的基础。随着科学技术的发展，数据采集技术已经广泛应用于军事、科研、生产等各个领域。本课题主要是针对数据采集进行研究，该课题主要采用LabVIEW图形化开发软件、高精度高速度的MAX197数据采集器、AT89C52单片机和CH372USB控制芯片等，设计出的8路12位数据采集及1路8位D/A输出的电路。2数据采集的概述数据采集，又称为数据获取，是利用一种装置从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口。数据采集技术广泛应用在各个领域，比如摄像头，麦克风等，都是数据采集工具。被采集数据是已被转换为电讯号上午各种物理量，如温度、水位、风速、压力等，可以是模拟量，也可以是数字量。采集一般是采样方式，及隔一定时间（称采样周期）对同一点数据重复采集。采集的数据大多是瞬时值，也可以是某段时间内的一个特征值。准确的的数据量测是数据采集的基础。数据量测方法有接触式和非接触式，检测元件多种多样。不论哪种方法和元件，均以不影响被测对象状态和测量环境为前提，以保证数据的正确性。数据采集含义很广，包括对面状连续物理量的采集，在计算机辅助制图、测图、设计中，对图形或图像数字化过程也可以称为数据采集，此时被采集的是几何量（或包括物理量，如灰度）数据。3LabVIEW的概述LabVIEW（LaboratoryVirtualinstrumentEngineering）是一种图形化的编程语言，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。-1-图形化的程序语言，又称为“”语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的32位编译器。像许多重要的软件一样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。4LabVIEW的优点虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少以及出色的集成这四大优势。4.1性能高虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所以完全继承了以现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的优点，包括功能卓越的处理器和文件I/O，使用户在数据高速导入磁盘的同时，就能实时进行复杂的分析。此外，不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其更强大的优势。4.2扩展性强得益于NI软件的灵活性，只需更新计算机或测量硬件，就能以最少的硬件投资和极少的、甚至无需软件上的升级即可改进用户的整个系统。在利用最新科技的时候，用户还可以把它们集成到现有的测量设备，最终以较少的成本加快产品上市时间。4.3开发时间少-2-在驱动和应用两个层面上，NI高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通信方面的最新技术结合在一起。NI设计这一软件架构的初衷就是为了方便用户的操作，同时还提供了灵活性和强大的功能，使用户轻松地配置、创建、发布、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。4.4集成虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。随着产品在功能上不断趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。NI的虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口，帮助用户轻松地将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。5.USB起源及发展当初USB-IF在1994年规划USB技术时，因为将其定位在较低速的周边界面，所以带宽仅订在1.5Mb/s(LowSpeed)与12Mb/s(FullSpeed)；其中LowSpeed主要用于人机接口装置（HumanInterfaceDevices，HID）例如键盘、鼠标、游戏杆，HighSpeed主要用于大量数据传输的需求，这就是USB1.0的规格，并于1996年正式公布此一规格。当USB1.0相关产品陆续上市后，随着使用USB的数量越来越大，市场上也发现关于USB1.0规格的问题，所以USB1.1的规格在1998年正式公布，修正1.0版已发现的问题，其中大部分是关于USBHub的项目。虽然自USB1.1规格公布后，USB接口规格算是逐渐完整，但是与IEEE1394比较起来，在传输效能上就完全被比下去(请参考表2之比较)，也正因为如此，在USB接口设备不断地被广泛应用后，许多的装置，如视频会议的CCD，或是像nandflash随身碟(U盘)、外接式硬盘、光盘刻录机、扫描仪、卡片阅读机便成为USB界面的一个非常流行的应用。随着市场上厂商与消费者对USB产品的接受度越来越高，希望USB传输效能可以更好的呼声也越来越大。因此在这样的背景之下，USB-IF开始着手USB2.0规格的制定，并于2000年正式公布USB2.0规格。在USB2.0规格中，最重要的是增加更高的数据传输速率480Mbps(又称Hi-Speed)，USB规格至此确立了3种数据传输速率，并维持至今，3种速率分别是：-3-1.5Mbps(LowSpeed)12Mbps(FullSpeed)480Mbps(Hi-Speed)正如前言所提，在USB2.0规格推出后，的确暂时解决了带宽落后IEEE1394的问题，但是随着USB的应用范畴越来越广，与其他界面技术的不断的进步之下，当然更重要的是-档案的容量也越变越大，尤其是影音数据，所以USB2.0的窘境也益加明显。正如上述产品效能的压力，各界对USB3.0的需求也愈来愈高。在各界千呼万唤之下2007年9月18日，Intel于IDF上正式宣布USB3.0的规格将计划于2008年推出，也宣示了USB3.0的主要应用范围，正式响应了广大消费者对更快速传输接口的需求；Intel并称USB3.0最高传输效能为SuperSpeed，有别于传统的LowSpeed、FullSpeed与Hi-Speed。经过了一年的时间USB-IF终于在2008年11月18日正式对外公布了USB3.0的规格，宣告了USB另一个崭新时代的来临。6结束语本文献综述首先介绍了与本课题研究相关的数据采集的相关基础知识，继而介绍了LabVIEW的起源发展应用以及优点，还介绍了USB的发展。本课题是利用LabVIEW设计上位机，并运用高精度高速度的MAX197数据采器、AT89C52单片机和CH372USB控制芯片等,设计出8路12位数据采集及1路8位D/A输出的电路系统。通过这段时间的分析设计与开发，总体上完成了以下几项工作：研读了数据采集的理论知识，参考了一些相关的文献资料，借鉴了其他数据采集的设计思想，对科数据采集系统的构建有了更灵活的思路和进一步了解详细地研究了LabVIEW技术和上位机的设计，从而设计了一套完整的系统实现的解决方案认真地研读了综合电子设计，为硬件是设计打下坚实的基础通过本次的毕业设计，我更清楚了认识到学习能力和自律性的重要性，同时团队合作也对系统的开发有着举足轻重的作用。-4-参考文献1.黄涛.嵌入式WebServer在电能量数据采集终端中的应用M.计算机应用系统，2011.2.武建伟.深空VLBI数据采集技术M.电子科技，2011.3.刘春雅.基于FPGA的数据采集系统的设计与实现M.电子设计工程，2011.4.刘胜.LABVIEW2009程序设计M.电子工业出版社，2010.5.陈树学.Lab