便携式冷却系统无纸记录仪的设计.doc

便携式冷却系统无纸记录仪的设计 大连理工大学硕士学位论文便携式冷却系统无纸记录仪的设计姓名沈德峰申请学位级别硕士专业通信与信息系统指导教师冯林xx1216大连卿工大学硕士学位论文摘要工业现场数据的采集、记录和分析一直是工业控制中的重要问题。 ?式的记录仪通常采用机械结构带动纸轴旋转，用记号笔在纸上记录数据的幅值或有效值点。 其数据精度低、响应速度慢、数据?保存等缺点显而?见。 本系统采用“数据采集海?存储无线远传”的方案实现工业现场数据的记录，具有操作灵活、精度高、速度快、数据分析方?等优点，已经应用于大型冷却系统的数据记录中。 系统采用具有内核的微拧！制器实现，分为模拟?采集模块、数字?采集模块和主控模块共种模块。 除主控模块外，采集模块可以实现灵活组合和扩展。 数字?采集模块采用片上脉冲输入捕获单元实现，模拟?采集模块采用片上位的转换器实现。 在系统的过程通道中，数字信号经过隔离、整形等操作后输入到微控制器的脉冲捕获单元进?测频；而模拟信号经过信号转换、放大等操作后输入到微控制器的转换器中进?转换。 同时，模拟信号采集模块的设计还兼顾了热电偶传感器的非线性信号的冷端补偿和线性化。 系统的海?存储功能由卡和文件系统实现。 卡是一种基于存储技术的大容?存储介质，其大?数据读写速度快且容?大，非常适合大数据?的采集系统使用。 文件系统的移植保证了采集的数据被写入指定的文件，进而能被上位机软件读取和处?。 系统主摔模块利上位机的通信采用无线通信方式进?，选用单片无线通信芯片实现。 系统的上位机软件通过?口通信控件将设置命令和数据下传给主控模块，对采集模块的参数进?设置。 综上，系统的设计完全可以满足预计的采集功能和精度，并可以在大型冷却系统工业现场中稳定运?。 关键词无纸记录仪；数据采集；卡；?携式冷却系统无纸记录仪的设计，”，。 ，一一，。 ，。 。 ，?，；一大连?工大学硕士学位论文大连?工大学学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于大连?工大学，允许论文被查阅和借阅。 学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进?检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目作者签名导师签名大连?工大学学位论文独创性声明作者郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进?研究工作所取得的成果。 尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文?包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也?包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。 与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 学位论文题目隆数！垒聋盘燃麴蔓塞吐作者签名豳缝日期姐?月厶日大连?工大学硕士学位论文绪论本系统为?携式冷却系统用无纸记录仪，属于工业检测记录仪表范畴。 与传统的数据记录仪表?同，本系统采用“数据采集海?存储无线远传”的设计思?实现，参考当前市场上常用的智能记录仪器的原?并加以创新，从而保证其运?的高度可靠性和稳定性。 显示记录仪表的现状及发展趋势在工业测?中，检测的参数往往需要被转化为容?识别的方式，如指针的指示、光柱的长度、数字表格、图形、图像等等。 这些功能需要显示记录仪表来完成，显示记录仪表与装置也是自动控制和检测系统中必?可少的环节。 记录仪表是显示记录仪表的一个分支，一般分为有纸记录仪表和无纸记录仪表两种。 有纸记录仪一般是模拟仪表，通过电动机的旋转和指针笔的指示在纸轴上留下数据的轨迹，该轨迹就是被测参数随时问变化的曲线。 这种记录仪内部结构复杂，机械活动部件较多，?出现机械故障，使用进程中还需定期?换记录纸和记录笔，长期运?费用相对较高，这种仪表信号输入固定，在工厂?安装好后通道的信号方式和?程范围就?能改变【】。 近?来，无纸记录仪开始逐渐占领记录仪表市场。 无纸记录仪一般是具有、存储器和简单外部设备的智能仪表，它在实时显示检测?的同时，会将检测到的数据保存到非?失介质中。 需要查询的时候，只需要输入查询的起止时间，?可以方?的看到数据或曲线。 在现代过程控制和生产管?中，微机化是自动显示和记录仪表的必然趋势【】。 目前，许多厂家的记录仪表都采用“数据采集一海?存储”作为无纸记录仪的解决方案。 数据采集是选用高精度的转换器（或转换器），通过嵌入式控制器控制其采样，并配合各种软件算法，实现被测?的精确测?。 由于微处?器的存在，无纸记录仪可以完成常规记录以外的一些特殊功能。 例如，各种传感器的线性补偿、各种温度传感器的冷端补偿、多?程的自适应调节、放大电?的零点漂移补偿以及各种设备之间的通信等等。 海?存储是选用大容?的非?失存储介质来存储数据采集模块采集到的数据。 这些非?失存储介质往往是磁盘、光盘等。 近些?，随着技术的发展和成熟，越来越多的基于存储器的存储介质被应用到记录仪表中来，盘、卡、卡等存储器在记录仪上应用非常广泛。 同时，嵌入式文件系统被引入了记录仪器中，采集到的数据直接被处?成可以被上位机识别的文件，?加容?复制、分析和处?。 ?携式冷却系统无纸记录仪的设计数据记录仪表目前主要的发展方向有两个，一是符合现场总线的仪表，二是高速数据采集型仪表【】。 可见，数据记录仪未来的发展趋势仍然是趋向小型化、高速化、通用化和网络化。 系统主要功能要求在工业现场，需要检测的物?多种多样，但信号的形式基本分为数字信号和模拟信号两种。 数字信号往往是传感器和变送器产生的频率信号，而模拟信号通常的形式有电压信号（国产型仪表）、电流信号（国产型仪表）、电压信号（国产型仪表）、电流信号（国产型仪表）。 同时，记录仪通常还配有单独热电偶输入通道，有的与模拟通道复用，通过软件配置信号类型。 而?同型号的热电偶信号也?尽相同，这位检测记录仪器的设计增加了难度。 除此之外，有些数据记录仪内部还集成了测?电桥，可以接入的电阻应变片，同时，部分智能仪表还配备有遥测模块，可以通过无线模块实现应变?的远程遥测。 本系统需要设计?模拟通道，要求可以采集标准的模拟信号、的应变片信号和、型的热电偶信号；设计?数字通道，要求可以采集的频率信号。 另外，可以另外扩展?模拟通道和?数字通道。 各通道采样频率为一可调。 系统支持单臂、半桥和全桥三种形式的应变片信号输入。 系统模拟通道输入温度信号时可实现各通道独立冷端补偿和非线性补偿。 系统需要具有数据保护功能，断电后数据?会丢失。 重新上电后，数据可以继续传输。 系统需要具有耐粉尘、耐高温（环境温度）、耐低温（环境温度）、耐颠簸、抗电磁干扰的特性。 系统采用显示，人机界面友好，系统可通过无线接口与上位机通信。 提供数据采集设置软件，?于操作，能通过计算机输入校准信息，数据采集输出的数据整合成能被上位机读取的文件形式。 系统检测精度要求系统的检测精度要求如表，其中精度误差均为满?程最大误差。 大连?工大学硕士学位论文表系统精度要求传感器信号满景程精度要求单?应变信号全桥应变信号压?信号光电转速信号加速度信号热电偶信号系统的整体构成本系统由主控模块、数字信号采集模块和模拟信号采集模块三部分组成，三种模块通过总线进?通信。 这?，主控模块负责显示和设置参数，而两种信号的采集模块负责采集和存储数据。 系统的整体框图如图。 总线；“一?；鑫羹霎茎雯】薹薹一垂；！?。 一；挎模块数聚缓模块；传绉器一一一一一?。 一一一?。 ；无线通信模块一避纯攒；一一一一一一一一一一”一一一一一一图系统结构框图一一一薹锗模块一厂陬蠖础 一、一徽徽黻黼凇一燃一一愀一薹懈一一一救火电?一黝一霜舌?一“一一转换电?一?携式冷却系统无纸记录仪的设计本论文研究的主要内容本论文以冷却系统用无纸记录仪为背景，重点介绍了基于“数据采集海?存储无线远传”设计思?的系统实现方案。 论文的主要研究内容如下（）讨论控制器和人机接口的实现方法，重点介绍微控制器的各种通用外设以及基于控制的液晶模块。 （）讨论系统过程通道的设计与实现，重点介绍模拟采集通道和数字采集通道的原?和硬件实现，同时介绍了的片上模数转换器和脉冲捕获单元的使用方法，并讨论了?同传感器信号的转换和补偿问题。 （）讨论系统海?存储的实现方法，重点介绍卡的存储原?和文件系统的移植和实现。 （）讨论系统各模块间通信的解决方案以及系统同上位机无线通信的解决方案。 大连?工大学硕士学位论文控制器及人机接口的设计与实现本系统采用意法半导体（）公司的系列微处?器。 系列位闪存微控制器使用公司具有突破性的内核，该内核是专门设计与满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求【。 系列微控制器刚系列微控制器采用位的内核，主要特点如下（）最高工作频率为；（）具有单周期硬件乘法器和除法器；（）闪存程序存储器，至的；（）多重自举功能；（）至伏供电和管脚；（）上电断电复位（冲）、可编程电压监测器（）、掉电监测器；（）内嵌高速晶体振荡器；（）内嵌经出厂调校的的振荡器；（）内嵌的振荡器；（）内嵌为提供时钟；（）个位模数转换器，邮转换时间（通道）；（）?线调试（）和接口；（）通道控制器，支持的外设定时器、和（）所有口可以映像到个外部中断。 删的整体结构框图如图。 本系统使用的主要模块包括时钟发生器、实时时钟、中断、控制器、转换器、定时器、模块等。 这?重点介绍复位和时钟控制模块、实时时钟和备份寄存器。 的复位和时钟控制共有种形式的复位系统复位、电源复位和备份区复位。 系统复位将复位除时钟控制寄存器（）中的复位标志和备份区域的寄存器外所有的寄存器。 通常，系统复位由外部复位、看门狗复位、软件复位和低功耗管?复位信号触发。 ?携式冷却系统无纸记录仪的设计嘟】域】目日脯日斟；。 ，憎哪誉苗秀盂引蛐至汕旧懒鬻疆蜱只日曰、，口叫耐，图整体结构框图姗咖就，。 ，帆甜硎嬲乩。 ，电源复位由上电掉电复位（泖复位）触发。 发生电源复位后，除备份区域外的所有寄存器均复位。 一一大连?工大学硕士学位论文备份区域由主电源和备用电池供电。 当供电正常时，备份区域仅由其控制寄存器（地）的迟位触发软件复位。 当主电源和备用电池均?供电时，其中一个电源的突然上电也会引起备份区域的复位。 刑的系统时钟可个?同的时钟源振荡器时钟、振荡器时钟、时钟。 每个时钟源都可以在?需要时关闭，以降低系统整体功耗。 外部设备还具有下面两个二级时钟源（】的低速内部振荡器（）用来驱动独立的看门狗和选择性的驱动用于从停止待机模式自动唤醒的（的低速外部晶振（）来选择性驱动实时时钟。 时钟为高速外部时钟信号，既可以通过控制器的和引脚跨接的无源晶体振荡器，也可以只通过接入一个最高为占空比为的外部时钟信号。 是否稳定靠时钟控制寄存器（）中的标志位指示。 启动时，时钟直至硬件置位该位后才能释放。 振荡器也可以通过控制寄存器中的位来打开或禁用。 时钟信号由控制器内部的振荡产生，频率为，既可作为系统时钟，也可以分频后作为的输入。 时钟?需要任何外围器件即可实现，?过其频率精度较低，需要校验。 系统复位后，出厂的校验值会装载到时钟控制寄存器（）的位中。 与类似，在寄存器中也有标志位指示其是否稳定。 同时，也有位来控制的打开或禁用。 微控制器的内部有可将时钟或时钟倍频。 工在使用前必须配置好，当启动之后，配置好的参数将?能被修改。 振荡器是一个的低速外部晶体，它是实时时钟的高精度专用时钟源。 通过设置备份区域控制寄存器（）的位可以打开或禁用。 同时，在寄存器中也有标志可以指示晶体是否稳定。 振荡器是一个低功耗的时钟源，可以为独立看门狗（）和自动唤醒单元（）运?在停止和待机模式时提供时钟。 它可以通过设置控制状态寄存器（）的位来打开或者禁用。 与类似，寄存器中也有一个位指示是否稳定。 系统复位后，振荡器被选择为系统时钟。 ?改系统时钟的选择必须遵循“先设置，后切换的原则，即当一个时钟被选择为系统时钟时，它必须处于准备好的状态。 如果尚未准备好，那么切换必须等待时钟准备好才能进?。 ?携式冷却系统无纸记录仪的设计实时时钟实时时钟是一个独立的定时器，在相应的软件配置下，可以提供时钟日历等功能。 核和实时时钟配置寄存器（）处于备份区域，因此，在复位或者从待机模式唤醒时，的设置和时间会被保存。 是一个带预分频器的位可编程计数器，分频因子可以高达。 在中断系统中，有个可屏敲的中断闹钟中断、秒中断和溢出中断。 带有两个单独的复位，既可以通过接口由系统复位，还可以通过备份区域复位。 在系统复位或电源复位发生时，、和寄存器并?发生复位，这些寄存器只能通过备份区域的复位信号来复位。 以上提到的三个寄存器必须在进入配置模式的情况下才能被设置。 进入的配置模式需要寄存器中的位置位完成。 另外，对寄存器的写操作必须等前一次的写操作完成后才能进?。 为了使软件能够检测到这种情况，寄存器中的状态为专门用来指示寄存器是否正在进?新，仅当状态位值为时才能向寄存器中写入数据。 配置的过程如下旺（）轮询位，直至其为；（）置位位进入配置模式；（）写寄存器；（）清零退出配置模式；（）轮询位，直至其为。 的初始化程序段如下（，）腋能和时钟（）；允许访问区域（）；复位区域（）使能时钟（）一）等待稳定觚（）；（）；臌择为时钟源使能时钟；大连?工大学硕士学位论文（），等待同步等待（，）；使能秒中断等待寄存器写操作结束；设置预分频（）（）（）等待操作结束备份寄存器备份寄存器共有字节，每位做为一个寄存器编址，共个寄存器。 备份寄存器处于备份区域，在外部电源被切断之后，可以由外接电池提供的提供电源。 在复位之后，备份寄存器中的数据?随主控制器的其他寄存器一起复位，而是单独归属备份区域复位控制，此时备份寄存器和的访问被禁止，防止被意外访问和写入。 在电源控制寄存器（）中的位置位时，备份区域的数据才能被访问。 在本系统中，备份寄存器主要用于保护一些需要预置的系统参数和日期时间等断电需要保存的信息。 人机接口的设计和实现系统的显示采用模块实现，输入的按键配置在的外部中断上。 模块具有分辨率高、显示信息?大、驱动简单等优点，非常适合应用于智能仪表的设计中。 用户可以通过按键和实现单机设置，同时也可以通过观察被测参数的变化及工业现场的情况。 基于控制的液晶模块本系统的显示部分选用基于控制的液晶模块。 是一个双图层中英文文字与绘图模式的点矩阵液晶显示（）控制器，可支持最大点的面板，其内建的字型码，可以显示中文字型、数字符号、英日欧文等字母。 芯片的驱动方法也非常简单，只要通过控制器对写入中英文字型码，就可以直接在面板上显示中英文字型，而?需要以绘图方式来处?中英文的显示。 这?为了使电?设计简单，选用带升压电?的模块。 表为模块和微控制器接口的管脚定义。 ?携武冷却系统无纸记录仪的设计表模块和微控制器接口的管脚定义可以设置数据宽度为位或位，通过设置芯片上引脚选择，低电平为位数据，高电平为位数据。 因为内部的缓存器大多是位的架构，因此如果使用位的数据总线接口，控制器将会花较多的时间去存取内部的缓存器。 当选择位数据作传输模式时，和控制器的接口只用一，悬空，同时每一个位的指令或数据将被分为两个位数据进?传送，先高位，后低位。 本系统选择位数据总线。 初始化液晶模块的程序段如下（，）；设定显示工作模式（，）（）；（，）（，）（）；（）；（）；设定系统时钟，本系统为脯标相关信息设定光标高度与?距设定上作窗口右边位置设定工作窗口底边位置设定工作窗口左边位置设定工作窗口顶边位置大连?工大学硕士学位论文（，），（，）（）；（，）；体系统使用液晶为，（）；（）；）；）；（，）；按键输入的实现设定显示窗口右边位置设定显示窗口底边位置设定显示窗口左边位置设定显示窗口项边位置工作窗口与显示窗口设成一样假定光标地址设定光标地址光标闪烁时间设定设定信号周期缓存器】必须设成系统的人机接口输入部分由按键完成，按键部分由于其特殊的机械结构，在按动时会出现机械抖动，如图。 图按键的机械抖动控制器的程序需要设计去抖动程序，通过延时，避开抖动的时段，读取电平稳定的部分。 同时，将按键的电平接入的外部中断，处?程序可以在中断中完成。 刑的外部中断系统非常灵活，它打破了普通单片机设置外部中断引脚的传统，而是在内部设置个边沿检测器接入中断控制器，外部的个位可以配置到其中的个检测器上。 每个中断线都可以独立触发和屏蔽，同时每个中断线都具有专门的状态位。 配置硬件中断的具体步骤是首先配置中断线的屏蔽位（），然后配置中断线的触发标志位（和），最后配置控制通道映射到外部中断寄存器（）的使能和屏蔽位以使能条中断线上的某个中断能够被正确的应答。 ?携武冷却系统无纸记录仪的设计外部中断的配置程序段如下（，）；配置脚为外部中断；选择中断；中断模式；下降沿触发；使能中断线按上面的配置初始化中断（）；（）；生成软件中断本章小结本章重点介绍系统采用的微控制器及人机接口的实现。 系统主要微控制器采用系列处?器实现，同时根据系统需要，研究了时钟和备份区域寄存器的操作方法。 人机接口的显示部分采用基于控制的分辨率的模块实现，而输入部分采用按键接入处?器外部中断引脚实现。 实现了系统人机接口友好且操作简?的预期目标。 大连?工大学硕士学位论文系统过程通道的设计与实现计算机控制系统一般由传感器、主控单元和过程通道组成。 所谓过程通道，是指仪表与工业现场交互的接口电?，是系统设计的最主要、最核心的部分，系统的整体框架都是围绕着过程通道展开的。 下面分别介绍两种信号采集模块的过程通道设计。 数字采集模块的结构原?与硬件实现数字信号通常为频率信号。 频率信号又称脉冲信号，一般由涡轮流?计、涡街流?计、光电码盘等传感器产生。 数字信号的基本特征是（）由工业现场传送到计算机，通常伴随机械性的抖动和波形的失真。 （）容?干扰其他模拟器件和电?。 （）信号的幅值、频率等参数相对复杂。 鉴于上述三点特征，设计数字?采集的过程通道如图所示传感器信号图数字?输入过程通道组成框图去系统总线，。 ！婴竖至兰二；蓦；二三兰一“琶，一，。 ?携式冷却系统无纸记录仪的设计其前端采用无源的滤波电?，之后用光耦将传感器信号和处?器电?隔离，后端为施密特触发器构成的整形电?。 实验观察，经过过程通道的处?，频率信号可以满足采集要求。 带输入捕获功能的定时器经过整形之后的数字信号送给控制器的捕获输入端口。 的通用定时器是一个可以自动重载的位计数器，其输入时钟可编程预分频。 除了脉冲捕获，还有输出比较功能，可以输出占空比和频率可调的矩形波。 定时器输入捕获的技术细节通用定时器可以设置成向上、向下以及往返的自动重载计数器。 其输入时钟的设置也非常灵活，位的预分频器允许输入时钟在间以任何分频因子分频。 同时，支持个独立的输入捕获输出比较通道，既可以检测输入脉冲的频率，也可以产生波形。 每个捕获；较通道都是由一个捕获；较寄存器（包括一个影子寄存器）、一个捕获输入部分（包括数字过滤器、多?器和预分频器）和一个输出部分（包括比较器和输出控制）组成。 图为输入捕获通道的结构示意图。 去从模式控制器囱刚盥用通道的信号。 倒旧！曼！到！竺！呈翌翌三型由上图可以看到，输入部分对相应的输入信号采样，并产生一个滤波后的信号）【，然后送给边沿检测器检测，该信号在捕获寄存器（）之前已被整形。 大连?工大学硕士学位论文捕获通道捕获脉冲的过程是当检测到信号上相应的边沿后，捕获比较寄存器（）被用来锁存计数器的值。 当一个捕获事件发生时，相应的标志（寄存器）被置。 这时，如果开放了中断或者操作，则将产生中断或者操作。 如果一个捕获事件发生时）【标志已经为高，那么重复捕获标志（寄存器）被置。 写）【或读取存储在奴寄存器中的捕获数据可清除，写可清除。 为了处?捕获溢出，需要在读出捕获溢出标志之前读取数据，这是为了避免丢失在读出捕获溢出标志之后和读取数据之前可能产生的捕获溢出信息。 测频程序的实现系统频率检测采用定时器的捕获功能实现。 在应用时，需要考虑输入时钟的范围。 在程序中，通过设置位实现输入时钟的预分频系数。 这?设置为。 由于系统设计为多?采集，因此采用同时工作，而对其初始化设置的程序则完全相同。 这?，仅以定时器为例具体说明。 系统对捕获功能的初始化程序如下训【；俩置为输入捕获模式；选择通道；愉入上升沿捕获；通道方向选择；每次检测到捕获输入就触发一次捕获；脯端滤波选项为（，）；用上述配置初始化兰；系统时钟分频；?论上，低可到，高可到（，）；仍氆择输入触发?携式冷却系统无纸记录仪的设计（，）；使能主从模式（，）；使能捕获中断（，）；启动模块模拟采集模块的结构和原?模拟采集模块是本系统的主要模块。 模拟采集模块需要采集的模拟信号、热电偶信号和应变片的电阻信号。 模拟采集模块的结构和原?相对复杂，对电?的性能要求也比较高。 信号采样原?通常，如果需要用计算机采集和处?模拟信号，需要将其离散化，过程如图。 网霉阿司骂陌（司）必）广（尼乃二图信号离散化这?，为采样周期。 ?化时，与呈线性关系。 从这?可以看出，在控制系统中，信号的形式除模拟和数字两种之外，还有一种“离散模拟信号。 该信号是指在时间上?连续而在幅度上连续的信号，这种信号一边是采样过程的中间信号。 将模拟信号转换为离散模拟信号的过程称为采样过程。 实现这个采样过程的装置称为采样器，也叫采样开关。 采样器可以用一个按一定周期闭合的开关来表示，其采样周期为，每次闭合的持续时间为】。 当代，可以认为。 这样的采样器相当于一个?想采样器。 数字电?中，?化过程由转换器完成。 转换器一般为标?均匀?化，也就是线性?化。 ?化的过程就是把采集到的离散模拟信号送到?化器编码成数字形式（一般为二进制）。 每个样值代表一次采样所获得的信号的瞬时幅度。 ?化器设计时将标称幅度划分为?干份，称为?化级，一般为的整数次幂。 每两个?化级之间的信号变化?称为?化单位。 转换时，?入同一?化级的样本值归为大连?工大学硕士学位论文一类，并给定一个?化值。 ?化级数越多，?化误差就越小，质?就越好。 例如位的可以将标称输入电压范围内的模拟电压信号转换为位的数字信号。 ?化过程存在?化误差，在还原信号的转换后，这种误差作为噪声再生，称为?化噪声。 增加?化位数能够把噪声降低到无法察觉的程度，但随着信号幅度的降低，?化噪声与信号之间的相关性变得?加明显。 模拟?输入通道的结构模拟?的输入通道由信号调?电?、放大电?、采样保持器、转换器构成。 具体的构成如图。 图模拟?输入通道的构成在采集系统中，模拟?的输入信号主要是传感器或变送器输出的信号，信号调?电?的设计主要是根据前端传感器或变送器的输出信号将其调整成为后级放大电?可以放大的信号形式。 传感器和变送器的输出信号包括电压信号、电阻信号和电流信号。 传感器输出的电压信号通常是或信号，变送器输出的电压信号通常是或信号；传感器输出的电流信号一般是衅或信号，变送器输出的电流信号通常是或信号；电阻信号一般有应变片或热电阻输出，单位为欧姆（）。 信号调?电?的作用即为将电流和电阻信号转换为电压信号，本系统需要转换的信号只有应变片输出的电阻信号，通过惠斯登电桥将其转换为电压信号。 在通常的采集系统中，转换器中集成了采样保持器。 而模拟?输入通道的放大器、信号调?电?等并非完全需要，如果输入信号的电平较高，可以省略放大器，而如果输入信号的电平比转换器的允许输入电压还高，还需要加入衰减电?。 模拟信号一般分单极性信号和双极性信号两种。 所谓双极性信号就是信号在变化的过程中要经过零点，单极性信号?过零。 由于转换器将模拟?转换成的数字?是有符号整数，所以双极性信号对应的数值会有负数，而单极性信号非负。 本系统中，应变传感器的信号因为是电桥输出，输出的信号会因应变片的电阻变化在电桥平衡点两侧摆动，因此为双极性信号。 处?双极性极性信号相对比较复杂，由于大部分的转换器仅能处?单极性信号，因此考虑将双极性信号转换为单极性信号处?。 ?携式冷却系统无纸记录仪的设双极性信号转换为单极性信号的方法通常有两种切换参考电乐和负输入反向。 在实际的应用当中，切换参考电压会造成转换暂时性?稳定，而负输入电压反向的做法也?适应高速采集的需要。 本系统采用将输入信号抬高的办法，在放大单元降低的增益，并在放大器中加入一个他以的直流电压，将输入转换器的信号抬高，使输入信号的最低端为零点，或略高于零点。 这样即把双极性信号转换为单极性信号。 转换器的性能指标转换器的性能指标对系统的采集精度和采集速度都有很重要的影响，的性能指标通常用以下的指标来衡?。 （）分辨率分辨率是指转换器输出数字?的最低位跳变一个数码时，要求输入模拟?的最小变化值与输入满?程的百分比。 一个聆位转换器分辨率为。 分辨率与的位数有关，厅越大，分辨能?越强，通常也用输出位数，表示分辨率。 转换器能分辨出输入电压的最小变化值称为的分辨?。 如果位转换器输入满?程值为，则分辨?为，。 （）转换时间转换时间是指完成一次模拟?到数字?转换所需要的时闭】。 转换时间的倒数为转换速率，转换时间越长，速率越小。 转换时间和采样频率非常密切，通常需要根据采样频率选择转换时间合适的转换器。 （）转换误差转换误差指转换器除?化误差之外因为其他非?想因素而产生的误差，在数值上等于转换器实际转换特性与?想转换特性（指仅有?化误差的转换特性）之间的最大值差【】。 微控制器片上转换器是位逐次逼近型模数转换器，转换时间最短可以达到邺，非常适合工业采样系统使用。 模拟采集模块的硬件实现系统采集的模拟信号比较复杂，既有、的大信号，又有十几毫伏的热电偶信号，同时还有应变片产生的电阻信号。 这?，首先在应变通道的前端设计平衡电桥，将电阻信号转化为电压信号；其次，设计两组放大电?，以?调整信号的幅值，使其能被处?器采集。 大连?工大学硕士学位论文应变信号的转化信号采集模块需要将电阻应变片产生的电阻变化信号转换成电压信号，并对