光纤光电数据采集系统 论文.docx

哈尔滨理工大学学士学位论文光纤光电信号数据采集系统设计摘要在工业现场存在着大量诸如温度、压力、流量等的参数，研制一款多通道数据采集系统，对各种参数实时采集和处理，并与上位机进行通讯，以满足工业现场应用需求。 本文对工业现场采用的各种传感器及变送器进行了分析研究，采用流行的Atmel89S52单片机、A/D0804A/D转换器、MAX232等器件设计了套通用数据采集系统。该系统可灵活的与各种标准变送器(输出4-20mA或0-5V)连接，从机负责数据采集并应答主机的命令。8路被测电压通过模数转换器AD0804进行模数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，并将转换后的数据通过串行口MAX232传输到上位机，由上位机负责数据的接受和处理。系统软件设计工作有：利用ASM51汇编语言编写数据采集与数值计算、数据显示、数据存储和数据通讯软件；利用VB6.0编写上位计算机数据接收和处理软件，对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序进行设计。 本文研究的基于5l系列单片机通用数据采集系统在实验室中已开发出了样机，该系统具有结构紧凑、工作稳定可靠、使用灵活方便、可扩展性强等特点，具有较大的推广使用价值。关键词 单片机；数据采集；串行A/D转换器Optic photoelectric data acquisition systemAbstract There are many parameters such as temperatures，pressure，flow and so on in the industrial field. It is important to gather and process all kinds of parameters and communicate with PC in real-time. It is necessary to develop a multichannel data acquisition system to meet the needs of application in the industrial field. This paper researches some kinds of sensors and transmitters used in the industrial field. Choose the popular Atmel89S52 microcontroller， A/D0804 A/D conversion ，MAX232 to design a general data acquisition system. This system can connect each kind of standard outputs(420mA or 05V)to the A/D converterSlave machine is responsible for data acquisition and answering the host machine8 roads were measured the electric voltage to pass the in general use mold-few conversion of A/D0804,the realization carries on the conversion that imitates to measure the numeral to measure towards the data that collect .Then send the data to the host machine through MAX232.the host machine is responsible for data and display. The system software includes three modules. data acquisition，data communication with the ASM51 assembly in the single chip MPU，and data receive and process with VB6.0 in PC. The software can realize the function of monitoring and controlling the whole system. It designs much program like data-acquisition treatment, data-display and data-communication ect.This all-purpose data acquisition system has made successful use in industryThe system has a bright application future and is worthy of popularization because of its compact structure，easily extension，the stability and convenient operation.Keywords Single chip MPU；Data Acquisition；Serial A/D ConverterKeywords: USB; Data collecting system; Interface不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- II -目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 研究背景及其目的意义11.2 本领域研究现状21.3 论文的主要研究工作4第2章 系统分析与总体设计52.1 总体设计52.1.1 数据采集系统的概念52.1.2 理解系统功能和技术指标52.1.3 系统组成框图62.2 硬件设计概要62.3 软件设计概要82.4 本章小结8第3章 数据采集系统的硬件设计93.1 数据采集系统的CPU模块93.2 系统的A/D采样模块103.2.1 A/D0804性能简介113.2.2 A/D0804工作原理113.2.3 A/D0804与单片机电路连接113.3 串行通讯接口电路123.3.1 接口芯片简介123.3.2 串行通讯接口电路设计133.4 本章小结14第4章 数据采集系统软件设计154.1 概述154.2 KeilUvision2简介154.3 主程序方案204.4 A/D转换程序设计214.5 串口通信程序设计214.6 本章小结24第5章 系统调试及系统抗干扰255.1 硬件系统的调试255.2 软件系统的调试265.2.1 软件系统比较常见的错误265.2.2 软件调试的方法275.3 系统的抗干扰275.3.1 系统硬件抗干扰275.3.2 系统软件抗干扰285.4 本章小结29结论30致谢31参考文献32附录A33附录B35千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- 1 -第1章 绪论1.1 研究背景及其目的意义近年来，数据采集及其应用受到了人们越来越广泛的关注，数据采集系统也有了迅速的发展，它可以广泛的应用于各种领域。数据采集系统起始于20世纪50年代，1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统，目标是测试中不依靠相关的测试文件，由非成熟人员进行操作，并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性，可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。大概在60年代后期，国内外就有成套的数据采集设备和系统多属于专用的系统。20世纪70年代后期，随着微型机的发展，诞生了采集器、仪表同计算机溶为一体的数据采集系统。由于这种数据采集系统的性能优良，超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因而获得了惊人的发展。从70年代起，数据采集系统发展过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，一类是工业现场数据采集系统。20世纪80年代随着计算机的普及应用，数据采集系统得到了很大的发展，开始出现了通用的数据采集与自动测试系统。该阶段的数据采集系统主要有两类，一类以仪表仪器和采集器、通用接口总线和计算机组成。这类系统主要应用于实验室，在工业生产现场也有一定的应用。第二类以数据采集卡、标准总线和计算机构成，这一类在工业现场应用较多1。20世纪80年代后期，数据采集发生了很大的变化，工业计算机、单片机和大规模集成电路的组合，用软件管理，是系统的成本减低，体积变小，功能成倍增加，数据处理能力大大加强。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。1.2 本领域研究现状数据采集器是目前工业控制中应用较多的一类产品，数据采集器的研制在国外已经相当成熟，而且数据采集器的种类不断增多，性能越来越好，功能越来越强大。比如美国FLUKE公司的262XA系列数据采集器是一种小型、便携、操作简单、使用灵活的数据采集器。它既可单独使用又可和计算机连接使用。它具有多种测量功能，多种数据存储方式和多种控制方式。262XA共有21路模拟输入通道，可直接测量电压(交流/直流至300V)、电流(利用分流器)、温度(9种热电偶，一种铂电阻)、频率和电阻等物理量，8路数字输入/输出可用于数字信号的处理。另外4路用于报警输出。当某个模拟通道的输入信号超过了设定报警限，在对应的I/O口输出一个低电平，每个模拟通道都可设置两个报警限2。262XA系列有两种扫描速度：4通道/秒(慢)，17通道/秒(快)。仪器可使用90-264V交流电直接供电，也可使用916V直流供电；交直流电源还可同时使用，断电时可自动切换至直流；RS232接口为标准配置，可用于向计算机传输数据和控制；采集的数据可随时通过接口打印，也可将数据用RS232接口传至计算机。记录的数据包括：通道号、测量值、时间、报警状态、累加计数等；数据格式与Lotus、Excel相兼容。康泰克Log Book/300现场独立的智能数据采集器是一种独立的数据采集系统，它可采集大量的来自各种各样的传感器静态的活动态的信号。Log Book/300内由一个PC插卡槽，可插入固态存储器卡或硬盘驱动器，其存储容量可达250M读数以上。主要特点如下：116通道单端/8通道差分模拟输入，可扩展到256通道2采样速率为100kHz，分辨率为16位。3程控增益：1、2、4、8、16、32、64。4输入范围：单极性：20V、l0V、5V、2.5V、1.25V、0.625V、0.3125V。双极性：l0V、5V、2.5V、1.25V、0.825V、0.3125V、0.15625V。5输入阻抗：单端5M/差分10M。6精度：0.005FS。7触发方式：模拟触发，TTL触发、软件触发。8通道数：4通道，12位模拟输出，24通道数字I/O，可扩展到192通道。9连接方式：RS-232、并行口、可选RS-422/485接口。与DBK系列的信号调理配接，可测量电压、电流，应变、热电偶、热电阻、振动、加速度、频率等，也可具有同步采样、高压隔离等性能。在DOS、Windows31/95/98/NT/2000环境下实现数据采集、图形显示、数据存储及回放等功能，并提供C/C+，Borland C/C+，QuickBasic，Turbo PASCAL，Visual Basic、DASY Lab驱动。在国内，由于数据采集技术不断发展，市场上出现了各种新型的数据采集器。例如北京凯文斯系统集成有限责任公司E16系列EPP并口宽动态范围的高精度数据采集器，数据通道可以达到16个(单端)，可编程增益为l、2、4、8倍，分辨率为16位，采样最高频率决定于微机的CPU及处理速度，一般为60-80KHz。北京测振仪器厂研制的HZ-9609数据采集器/振动分析仪，它采用中文显示，直观醒目，操作简单方便；采用先进的微电脑技术，工作可靠；采用高性能电池，体积小，重量轻，便于现场使用，采用频谱分析技术和故障诊断技术，是进行数据采集，完成设备状态分析和故障诊断的得力助手；它可以与微机通讯，建立设备状态数据库，对连接设备进行更精细的状态分析；采用压电加速度传感器，可测量振动信号的加速度，速度和位移，还可测量电压信号和转速信号，采样频率为1Hz-10KHz。北京众人精密测控技术公司的产品是F-5000系列笔记本专用数据采集控制器，具有程控增益(1，2，4，8)，通道扩展，0.2的精度等特点，但分辨率不超过12位(市场价格为7000RMB)。总之，经过对国内外现有数据采集产品的性能、价格、功能的了解，总结概况如下：1国外的数据采集器精度高、采样速度快、功能较全，价格昂贵。2体积较大，操作复杂，或者需配笔记本电脑。3采用LCD显示和键盘输入功能，带打印功能。4采样频率和采样精度两者不能很好的统一。5前端可编程增益控制范围较小(一般在16倍以下)。6国内数据采集器的采样精度较低，一般为0.2。新的数据采集器将在以下几个方面取得突破：1最大点数300点以上，采集速度为600点/秒。2具有万能输入功能，热电偶、热电阻、接点信号、电压、电流等均可任意设定。3利用对话式窗口操作，具有丰富的显示功能。4有磁盘等存储媒体存储数据，也可以通过网络接口向网络传输数据。5有丰富的软件功能，如数字显示、模拟记录、棒图显示、运算、累积流量计算等。6通道间隔离，抗干扰能力强，能在恶劣的环境下工作。1.3 论文的主要研究工作 数据采集技术是信息科学的重要分支之一， 它研究信息数据的采集、存储、处理以及控制等问题。它是对传感器信号的测量与处理， 以微型计算机等高技术为基础而形成的一门综合应用技术。数据采集也是从一个或多个信号获取对象信息的过程。随着微型计算机技术的飞速发展和普及，数据采集监测已成为日益重要的检测技术，广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。数据采集是工业控制等系统中的重要环节，通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现，作为测控系统不可缺少的部分，数据采集的性能特点直接影响到整个系统。本系统采用下位机负责模拟数据的采集，从单片机负责采集八路数据，并应答主机发送的命令，上位机即主机是负责处理接受过来的数字量的处理及显示，主机和从机之间用RS-232进行通信。这样用户可以在上位机上编写各种程序对文件中的数据进行有效查询和分析，有利于工业过程的长期正常运行和检查。该系统采用的是AT89S52单片机，此芯片功能比较强大，能够满足设计要求3。第2章 系统分析与总体设计通用数据采集系统由硬件和软件两部分组成，硬件由单片机和A/D转换器等组成。软件包括主程序、系统监控、定时/中断等子程序组成。硬件和软件只有密切配合、协调一致，才能组成一个高性能的数据采集系统。在系统的开发过程中，硬件设计和软件设计是相互关联的，不能截然分开，硬件设计时应考虑系统资源及软件的实现方法，而软件设计时又要了解硬件的工作原理。通用数据采集系统开发过程包括总体设计、硬件设计、软件设计、软件仿真调试、可靠性实验和产品化等几个阶段，但各阶段不是绝对分开的，有时需要交叉进行。2.1 总体设计2.1.1 数据采集系统的概念数据采集技术是一种流行且实用的电子技术。它广泛应用于信号检测、信号处理、仪器仪表等领域，近年来，随着数字化技术的不断发展，数据采集技术也呈现出速度更快、通道更多、数据量更大的发展趋势。数据采集是为了对温度、压力、流量、速度、位移、光强度、声音等物理量进行在线测量和控制，通过传感器把上述物理量转换成模拟物理量的电信号(即模拟电信号)，然后将模拟电信号经过处理并转换成计算机能识别的数字量，送进计算机处理、存储、传输和显示。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。数据采集技术在自动测试、自动控制、通信、信号处理等领域得到广泛的应用例如数据遥测系统、脉冲编码和调制通信、自动测试系统、数据采样控制系统、瞬态数据记录系统、视频信号处理系统等等。2.1.2 理解系统功能和技术指标本系统是采用51单片机、串行A/D转换器和非易失存储器等器件设计一套通用数据采集系统。该系统可将各种标准变送器送来的模拟电信号(4-20mA或0-51V)经过A/D转换和程序运算处理转换成相应非电量的数值并实时显示和存储，利用VB6.0设计的数据接收处理软件，上位机PC通过RS232串口可以接收来自数据采集系统的各项数据，并作进一步处理。在接到这项数据采集系统的研制任务后，进行了深入细致的分析和研究，参考国内外同类或相关产品的有关资料、标准，根据系统的功能是系统设计的依据和出发点，也是决定系统设计是否成功的关键4。1系统主要功能与技术指标：a、数据采集通道：8路b、精度：0.1c、信号输入范围：420mA或05Vd、环境温度：-2060e、环境湿度：0-90RHf、供电电源：220V(AC)g、功耗：100us)。3. CS0、WR1、RD0(由CPLD发出信号以读取A/D0804的转换资料)。4. CS1、WR1、RD1(由CPLD读取DB0DB7上的数字转换资料)。3.2.3 A/D0804与单片机电路连接A/D 0804与单片机AT89S52电路连接如图3-3所示。图3-3 A/D0804与单片机连接电路3.3 串行通讯接口电路3.3.1 接口芯片简介在工业测控系统，51系列单片机用来在现场采集模拟量，开关量，而中央控制计算机在控制室或调度室用来监测整个控制现场。他们之间的数据传送或构成局部网络、多用户系统和分布式控制系统。在这种情况下一般采用PC机与单片机以串行通信方式交换信息，PC机为主机，单片机为从机10。测控系统中数据通讯主要采用异步串行通讯方式。串行通讯接口标准以RS-232C为主。此标准是美国EIA与BELL等公司一起于1969年公布的通信协议。RS-232C使用-3到-15V表示数字“1”，使用3V到+15V表小数字“0”，RS-232C在空闲时处于逻辑“1”状态，在开始传送时，首先产生一起始位，起始位为一个宽度的逻辑“0”，紧随其后为所要传送的数据，所要传送的数据由最低位开始依此送出，并以一个结束位标志该字节传送结束，结束位为一个宽度的逻辑“l”状态。PC机一般使用8250或16550作为串行通讯的控制器，使用9针或25针的接插件将串行口的信号送出。该插座的信号定义如表3-1所示：表3-1串行通讯控制器插座信号定义DB-25DB-9信号名称方向含义23TXD输出数据发送端32RXD输入数据接收端47RTS输出请求发送(计算机要求发送)58CTS输入清除发送(MODEM准备接收)66DSR输入数据设备准备就绪75SG信号地81DCD输入数据载波检测3.3.2 串行通讯接口电路设计RS232-C是用正负电平表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑；状态的规定不同。为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在RS-232C与TTL之间进行电平和逻辑关系的转换。MAX232芯片可完成RS-232C与TTL的双向电平转换。MAX232与单片机AT89S52电路连接如图3-4所示。图3-4 MAX232与单片机连接电路3.4 本章小结本章介绍了数据采集系统中所需要的AT89S52单片机芯片，AD0804模数转换芯片及MAX232串口芯片的芯片数据，并详细介绍了各个芯片的外围电路，工作原理及其相互的连接方法。第4章 数据采集系统软件设计4.1 概述针对通用数据采集系统的硬件电路总体设计以及各部分电路的组成，本章将对系统要完成的数据采集、数据传输、两个基本功能展开设计。在系统研制过程中，完成了A/D采样控制软件设计和串行口软件设计；A/D采样控制软件完成了系统对数据采集功能的实现；串行口软件则实现了和上位机的通讯、数据交互功能11。4.2 KeilUvision2简介Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（UVISION）将这些组合在一起。Keil有以下几个特点：1全功能的源代码编辑器；2器件库用来配置开发工具设置；3项目管理器用来创建和维护用户的项目；4集成的MAKE工具可以汇编、编译和连接用户嵌入式应用；5所有开发工具的设置都是对话框形式的；6真正的源代码级的对CPU和外围器件的调试器；7高级GDI(AGDI)接口用来在目标硬件上进行软件调试以及和Monitor-51进行通信其使用的过程为:首先打开KeilUvision2，在KEIL系统中，每做个独立的程序，都视为工程。首先从菜单中的工程中“新建工程”，建立我们将要做的工程项目如图4-1：图4-1 KeilUvision2新建项目接下来Keil环境要求我们为12工程选择一个单片机型号如图4-2，图4-3；我们选择ATMEL公司的89C51（虽然我使用的是AT89S52，但由于89S51与89C51内外部的结构完全一样，所以这里仍然用“89C51”）。“确定”后工程就算建立好了。图4-2 KeilUvision2选择单片机公司图4-3 KeilUvision2选择单片机型号立了工程项目以后现在就要为工程添加程序，点击“文件”中的新建，新建一个空白文档；这个空白文档就是我们编写单片机程序的场所。在这里可以进行编辑、修改等操作。根据题意，在文档中写入代码，写完后再检查一下，然后保存，然后再将保存好的文档添加到工程中，具体做法如图4-4，图4-5所示：图4-4 KeilUvision2新建空白文档图4-5 KeilUvision2添加文档到工程程序文件添加完毕后，对其进行编译当前程序、编译修改过的文件并生成应用程序、重新编译所有文件并生成应用程序后，再点击TARGET，则其页面如图4-6所示：图4-6 KeilUvision2选项界面再点击图案上的Output键，如图4-7所示：图4-7 KeilUvision2 选项Output界面接下来就是点击上图中的select folder for objects键，将其产生的HEX文件存储在E盘zh文件夹中，如图4-8所示。图5-8 KeilUvision2生产HEX文件4.3 主程序方案主程序为整个通用数据采集系统的主体部分，它是由若干模块组成；自检与初始化模块(A/D0804、初始化)、A/D转换程序模块、数据上传通讯模块。其中有些模块还包含有子模块，使用时下一级模块被高一级模块调用，各部分既相互独立，又相互联系。主程序首先是系统初始化。当运行正常后，进入数据采集软件的主程序运行，使用默认配置参数来设定系统的采集通道数，完成数据采集、数据传输等基本功能。主程序框图如图4-9所示：图4-9 主程序框图4.4 A/D转换程序设计A/D转换程序的主要功能是当定时器产生中断时，将模拟信号进行A/D转换，并将转换的结果送至存储器。对于A/D0804来说，每次必须在相同的时间间隔内采样，否则采样就会失败。定时器所定的时间决定了采样频率的大小。但是定时器所定的时间必须考虑到A/D自身的转换速率，如果定时太短，A/D将不能正常工作。程序框图如图4-10所示：图4-10 A/D转换子程序流程图4.5 串口通信程序设计本程序任务是把采集的数据上传，其初始化已在主程序中完成。测控系统分为上位机和下位机，系统中下位机单片机负责数据采集、处理和控制，上位机进行现场可视化检测，通信协议采用半双工异步串行通信方式，通过RS-232的RTS信号进行收发转换，传输数据采用二进制数据，上位机与下位机之间采用主从式通讯。本人采用的VB环境下PC机与单片机之间实现串行通讯的软硬件方案。VB是Microsoft公司推出的Windows应用程序开发工具，因其具有界面友好，编程简便等优点而受到广泛的使用，而且Visual Basic 6.0 版本带有专门实现串行通讯的MSCOMM控件。MSCOMM控件串口具有完善的串口数据的发送和接收功能。通过此控件，PC机可以利用串行口与其它设备实现轻松连接，简单高效地实现设备之间的通讯。此控件的事件响应有两种处理方式。事件驱动方式：由MSCOMM控件的ONCOMM事件捕获并处理通讯错误及事件；查询方式：通过检查CommEvent属性的值来判断事件和错误12。MSCOMM控件是Visual Basic中提供的一个串口控件，使用简单、性能良好，编程时不需要考虑复杂的API函数，是串口通信中经常使用的控件。MSCOMM提供了事件驱动方式和查询方式两种处理通信的方法。通信软件编写中，读命令字的发送比较简单，下位机返回数据的接收部分要谨慎处理，要根据实际情况选择是用事件驱动方式还是查询方式，事件驱动方式必需保证每次下位机返回的存放在接收缓冲区的数据长度等于RThreshold属性的设定值，以便激发ONCOMM 事件，如果下位机对上位机发送的不同命令返回的数据长度不同就必须选择查询方式接收数据。 MSCOMM控件的主要属性和方法 1CommPort：设置或返回串行端口号，取值范围1-99，缺省为1。2Setting：设置或返回串行端口的波特率、奇偶校验位、数据位数、停止位。 3PortOpen：打开或关闭串行端口。 4RThreshold：该属性为一阀值，它确定当接收缓冲区内字节个数达到或超过该值后就产生MSComml-OnComm事件。 5Input：从接收缓冲区移走一串字符。 6Output：向发送缓冲区传送一字符串。 软件流程图如图4-11图4-12所示.参数设定：通信端口选择COM1，波特率设定为1200B/SMSCOMMCommPort=1MSCoMMSetting=“1200， n， 8， 1”。 START：MOVSP，#60H MOVTMOD，#20H MOVTH1，#0E6H MOVTL1，#0E6H ;1200B/S，晶振为12MHZ MOV PCON，#00H MOVSCON，#50HSETBTR1图4-11数据上传子程序流程图图4-12 单片机程序流程图4.6 本章小结本章对数据采集系统的软件部分进行了设计，并且详细介绍了KeilUvision2软件的使用方法，然后通过流程图的方法详细的介绍主程序和子程序的工作过程。即采集的数据通过AD0804模数转换送给单片机，然后通过RS-232串口传给上位机。第5章 系统调试及系统抗干扰5.1 硬件系统的调试任何一台仪器设计完成后，都要进行硬件调试和软件调试。许多的故障只有在系统软硬件同时调试的条件下才能正确找出硬件上或软件上的错误。但是首先要对仪器的硬件系统做出仔细的调试，在保证硬件连接无错误后再进行软件调试。1硬件检查在对系统上电之前，首先要检查系统上的元器件的安装是否正确。比如电源是否接错，电源与地是否有短路，集成电路和晶体管的引脚是否接错，二极管和三极管管脚有没有接反、晶振的参数是否正确、是否选择了大小合适的电容和电阻，轻轻拔一拔元器件，观察焊点是否牢固，等等2电源系统的调试在整个仪器样机上电之前，首先不要把元器件安装到PCB板上面而是要先调试电4源部分13。因为电源故障，则加电后将造成元器件的损坏电源系统中常见错误有：(1)输出电压不正确。(2)电源负载驱动能力不够。(3)纹波系数大，抗干扰能力差。3通电观察在样机加电之前，先用万用表对电源走线，电源之间的极性错误和短路进行检查，而且重点检查扩展系统总线(地址总线，数据总线、控制总线)是否存在相互之间的短路。电源一经接通，不要急于用仪器观测波形和数据，而是要观察是否有异常现象，如冒烟、异常气味、放电的声光、元器件发烫等。如果有，不要惊慌失措，而应立即关断电源，待排除故障后方可重新接通电源。然后，再测量每个集成块的电源引脚电压是否正常，以确信集成电路是否已通电工作。4静态测试先不加输入信号，测量各级直流工作电压和电流是否正常。直流电压的测试非常方便，可直接测量。而电流的测量就不太方便，通常采用两种方法来测量。若电路在印制电路板上留有测试用的中断点，可串入电流表直接测量出电流的数值，然后再用焊锡连接好。若没有测试孔，则可测量直流电压，再根据电阻值大小计算出直流电流。一般对晶体管和集成电路进行静态工作点调试。5动态测试加上输入信号，观测电路输出信号是否符合要求。也就是调整电路的交流通路元件，如电容、电感等，使电路相关点的交流信号的波形、幅度、频率等参数达到设计要求。若输入信号为周期性的变化信号，可用示波器观测输出信号。当采用分块调试时，除输入级采用外加输入信号外，其他各级的输入信号应采用前输出信号。对于模拟电路，观测输出波形是否符合要求。对于数字电路，观测输出信号波形、幅值、脉冲宽度、相位及动态逻辑关系是否符合要求。在数字电路调试中，常常希望让电路状态发生一次性变化，而不是周期性的变化。因此，输入信号应为单阶跃信号(又称开关信号)，用以观察电路状态变化的逻辑关系。5指标测试 电子电路经静态和动态调试正常之后，就可以分别打开样机电源和仿真器电源就可以进行联机调试：(1)前向输入通道调试前向输入通道主要是对A/D转换器电路进行调试。(2)复位电路的测试样机加电后，应该使系统复位，如果系统能够正常复位，则表明复位电路正常工作；否则就表示复位电路有错误。检查人工复位是否正常。测试并记录测试数据，对测试数据进行分析，最后作出测试结论，以确定电路的技术指标是否符合设计要求。如有不符，则应仔细检查问题所在，一般是对某些元件参数加以调整和改变。若仍达不到要求，则应对某部分电路进行修改，甚至要对整个电路重新加以修改。因此，要求在设计的全过程中，要认真、细致，考虑问题要更周全。尽管如此，出现局部返工也是难免的。5.2 软件系统的调试5.2.1 软件系统比较常见的错误1程序失控这种错误的现象是当以断点或连续方式运行时，目标系统没有按规定的功能进行操作或什么结果也没有。这是由于程序转移到没有预料到的地方或在某处死循环所造成的。这类错误的原因有：程序中转移地址计算错误，堆栈溢出，工作寄存器冲突等。2中断错误CPU不响应任何中断或不响应某一个中断。这种错误的现象是连续运行时不执行中断服务程序中的规定操作，当断点设在中断入口或中断服务程序中时碰不到断点。3输入输出错误这类错误包括输入操作杂乱无章或根本没有动作。错误的原因有：输出程序没有和I/O硬件协调好(如地址错误，写入的控制字和规定的I/O操作不一致等)，时间上没有同步，硬件中还存在故障。5.2.2 软件调试的方法由于在程序设计时采用了模块化的编程技术，所以在程序调试中先对某一个模块进行调试，然后再把各个模块连接成一个大的系统，进行程序的调试。调试时，人工改变输入量，检查数据采集的误差、精度是否符合要求，分步利用软件调试，仿真软件仿真调试。在程序调试中对通信模块、定时中断采集模块进行重点调试。1串行口通讯程序的调试在调试过程中，应确保计算机通信波特率始终和目标系统的波特率相同。如果程序没