高速数据采集系统开题报告.doc

高速数据采集系统 高速数据采集系统开题报告学生：陶程，物理与信息工程学院指导老师：周尚万，江汉大学一 课题来源数据采集，又称数据获取，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。数据采集技术广泛引用在各个领域。70年代初，随着计算机技术及大规模集成电路的发展，特别是微处理器及高速A/D转换器的出现，数据采集系统结构发生了重大变革。原来由小规模集成的数字逻辑电路及硬件程序控制器组成的采集系统被微处理器控制的采集系统所代替。由微处理器去完成程序控制，数据处理及大部分逻辑操作，使系统的灵活性和可靠性大大地提高，系统硬件成本和系统的重建费用大大地降低。我们学过微型计算机原理与接口技术和单片微型计算机原理及应用这两门课，我对这方面比较有兴趣，所以选了“高速数据采集系统”这个课题，希望在这个课题的设计中学到更多的知识。二 研究的意义和目的20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集系统已成功的运用到军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域。由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠的单片机数据采集系统（DAS）。数据采集技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到了广泛的应用。该阶段的数据采集系统采用模块式结构，根据不同的应用要求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就可扩展或修改系统，迅速组成一个新的系统。尽管现在以微机为核心的可编程数据采集与处理采集技术的发展方向得到了迅速的发展，而且组成一个数据采集系统只需要一块数据采集卡，把它插在微机的扩展槽内并辅以应用软件，就能实现数据采集功能，但这并不会对基于单片机为核心的数据采集系统产生影响。相较于数据采集板卡成本和功能的限制，单片机具多功能、高效率、高性能、低电压、低功耗、低价格等优点，而双单片机又具有精度较高、转换速度快、能够对多点同时进行采集，因此能够开发出能满足实际应用要求的、电路结构简单的、可靠性高的数据采集系统。这就使得以单片机为核心的数据采集系统在许多领域得到了广泛的应用。三 国内外现状和发展趋势数据采集系统是通过采集传感器输出的模拟信号并转换成数字信号，并进行分析、处理、传输、显示、存储和显示。它起始于20世纪中期，在过去的几十年里，随着信息领域各种技术的发展，在数据采集方面的技术也取得了长足的进步，采集数据的信息化是目前社会的发展主流方向。各种领域都用到了数据采集，在石油勘探、科学实验、飞机飞行、地震数据采集领域已经得到应用。我国的数字地震观测系统主要采用TDE-124C型TDE-224C型地震数据采集系统。近年来，又成功研制了动态范围更大、线性度更高、兼容性更强、低功耗可靠性的TDE-324C型地震数据采集系统。该数据采集对拾震计输出的电信号模拟放大后送至A/D数字化，A/D采用同时采样，采样数据经DSP数字滤波处理后，变成数字地震信号。该数据采集系统具备24位A/D转化位数，采样率有50HZ、100HZ、200HZ。由美国PASCO公司生产的“科学工作室”是将数据采集应用于物理实验的崭新系统，它由3部分组成：（1）传感器：利用先进的传感技术可实时采集技术可实时采集物理实验中各物理量的数据；（2）计算机接口：将来自传感器的数据信号输入计算机，采样速率最高为25万次/S；（3）软件：中文及英文的应用软件。受需求牵引，新一代机载数据采集系统为满足飞行实验应用也在快速地发展。如爱尔兰ACRA公司2000年研发推出的新一代KAM500机载数据采集系统到了2006年。本系统采用16位（A/D）模拟数字变换，总采样率达500K/S,同步时间为+/-250ns，可以利用方式组成高达1000通道的大容量的分布式采集系统。四 研究的内容及工作的主要阶段1） 目的和要求通过本设计课题的研究，可以极大地提高学生综合应用所学理论的水平和实践动手操作的能力。要求学生独立完成课题内容，并撰写出论文。2） 主要内容本课题的主要任务是设计一个高速数据采集系统，采集的频率范围为050K、幅值范围为0.2mV0.1V的模拟信号进行0.25s高速采集，并通过单片机将采集到数据暂时存储到外部数据存储器里，采集完成后再通过RS-232将数据传送给上位机，系统还要实现人机接口和数模转换的辅助功能。3） 应完成的工作1、 文献检索：查阅与课题有关的近35年文献，并写出文献综述；2、 开题报告；3、 外文翻译；4、 总体设计方案比较与论证； 5、 具体系统结构的设计与软件的编写；6、 实物的安装与调试7、 撰写论文。四）进度安排: * 2012年02月20日2006年02月25日，去图书馆借书，完成文献综述；* 20012年02月26日2012年03月03日，通过对课题的理解，查阅大量的书籍，并去网上查与阅，开始开题报告，初步完成；* 2012年03月04日2012年03月10日，翻阅大量外文书籍，通过自己的专业英语的基础翻译出来，形成英文翻译；* 2012年03月11日2012年03月22日，拿出课题的基本解决方案；* 2012年03月23日2012年04月05日，找出几个方案，进行方案比较，选出一个比较切合实际的方案；* 2012年04月06日2012年04月12日，初步实现该系统，并开始进行仿真；* 2012年04月13日2012年04月20日，仿真完成，开始完成硬件；* 2012年04月21日2012年04月30日，整理数据，撰写论文；* 2012年05月01日2012年05月10日，准备答辩。五 应收集的资料及主要参考文献1 孙育才 MCS-51系列单片机微行计算机及应用(第三版) 东南大学出版社 2000年3月2 李群芳 黄建单片微行计算机与接口技术 电子工业出版社 2001年9月3 吴金戎 郭庭吉8051单片机实践与应用 清华大学出版社 2002年9月4 张毅刚 彭喜源 谭晓昀 曲春波 MCS51单片机应用设计 哈尔滨工业大学出版社 2001年1月5 李华 孙晓民 李红青 徐 平 张新宇 MCS51系列单片机实用接口技术 北京航空航天大学出版社 2002年2月6 马忠梅 马岩等单片机的C语言应用程序设计北京航空航天大学出版社 1999年1月7全国大学生电子设计竞赛试题汇编2001年8 曹志刚 钱亚生 现代通信原理清华大学出版社9 Lenon W.Couch.II数字与模拟通信系统，第六版，电子工业出版社10 彭伟单片机C语言程序设计实训100例电子工业出版社 2009年11 严洁单片机原理及其接口技术机械工业出版社 2010年12 商周 王学伟数据采集的发展及应用王琳 2004年13 王晓光单片机与A/D转换器的接口设计 2004年14 V. Schmidt, Control, data acquisition, and remote participation for fusion research, Fusion Eng. Des. 81 (2006) 17021712.15 A.Neto,H.Fernandes,A.Duarte, Firesignal-Data acquisition and control system software.FusionEngineering and Design 82(2007)1359-1364. 六 现有条件及必须采取措施本课题的主要任务是设计一个高速数据采集系统，采集的频率范围为050K、幅值范围为0.2mV0.1V的模拟信号进行0.25s高速采集，并通过单片机将采集到数据暂时存储到外部数据存储器里，采集完成后再通过RS-232将数据传送给上位机，系统还要实现人机接口和数模转换的辅助功能。在看过了老师给的任务书之后，我进行了大量的书籍查阅和网上查询。了解了大体情况我开始对本题系统进行分析规划,系统主要有滤波放大、A/D转换、键盘显示