数据采集系统毕业设计论文

A1A0A2A3A4A5A7A8A6A10A12A9I摘要面对大量的数据，人工处理已远远无法满足时代的要求，依靠微电子技术来实现数据的采集、存储和显示，成为适应时代步伐的唯一有效捷径。本系统采用模数转换、微处理器、存储器等芯片来实现8路数据的采集，将采集的信号进行存储，按时间上传到上位机PC，通过不同模式的选择进行数据采集、查询、打印和显示等。在文中较系统的介绍了从模拟信号到数字信号的转换过程和讨论了转换过程中的技术参数等问题，并进行了系统存在的一些误差分析。数据采集系统分为数据采集部分和显示控制部分。数据采集部分主要负责数据的采集，将从调理电路送过来的信号进行量化，把模拟量变成数字量。显示部分主要是把采集来的数据进行显示，并控制各通G17959数据采集的G8437G5219，G4439采用8G21G26G28G1328为G19202G11436显示G6521G2487器G1226，用G11840G1226G4448成对显示器和G19202G11436的G6207G6563，用G5332G1863G11709G19465控制各通G17959数据采集的G8437G5219，用G47G40G39进行数据的显示。关键词A14G2345片机，数据采集，查询，上位机通信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、G68G70G84G88G76G86G76G87G76G82G81、PCG16G70G82G80G80G88G81G70G68G87G76G82G81A1A0A2A3A4A5A7A8A6A10A15A11III目录G6700要G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G44G12544G20G12468G2081G16340G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G20G20G17G20G16786G16757的G11752G12362G5859G1053G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G20G20G17G21系统的现G10378和G2469G4649G17247G2195G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G17G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的灵G8975性，可G1209满足众多传统方法不G14033G4448成的数据采集和测试G1231G2165，因而G5483到了初步的认可。到了G26G19年代中G2530期，数据采集系统G2469G4649过程中逐渐分为两类，一类是实验室数据采集系统，另一类是工业现场数据采集系统。G4613使用的G5647线而G16340，实验室数据采集系统多采用并行G5647线，工业现场数据采集系统多采用串行数据G5647线。随着微型机的G2469G4649，诞G10995了采集器、仪表同G16757G12651机溶为一G1319的数据采集系统。由于这种数据采集系统的性G14033优良，超过了传统的自动检测仪表和专用数据采集系统，因此获G5483了惊人的G2469G4649。随着G16757G12651机的普及应用，数据采集系统G5483到了极大的G2469G4649，G5332始G1998现了通用的数据采集G994自动测试系统，该阶段的数据采集系统主要有两类，一类G1209仪器仪表和采集器、通用G6521G2487G5647线和G16757G12651机等构成。例如，国际标准G44CG40G25G21G24（GPG44B）G6521G2487G5647线系统G4613是一G1022典型的代表。这类系统主要用于实验室，在工业G10995G1147现场也有一定的应用。G12544二类G1209数据采集卡、标准G5647线和G16757G12651机构成，例如G54G55G39G5647线系统。这种G6521G2487系统采用积木式G13479构，把G11468应的G6521G2487卡装在专用的机箱内，G9994G2530由一台G16757G12651机控制。G12544二类系统在工业现场应用较多。这两种系统中，如果采集测试G1231G2165改变，只G19668将新的仪用电缆G6521G1849系统G6122将新卡再添加到专用的机箱即可G4448成G11840G1226平台的重建，显G9994，这种系统比专用系统灵G8975G5483多。12系统的现状和发展趋势时至今日，由于集成电路制造技术的不断G6564高，G1998现了高性G14033、高可靠性的数据采集系统。在国际上技术G1820进的国G4490，数据采集技术已经在G1903G1119、G14334空电子G16786G3803及G4443G14334技术、工业等G20058G3507G15999广G8879应用。G11458G2081有的G39G36G54（G39G68G87G68G68G70G84G88G76G86G76G87G76G82G81G86G92G86G87G72G80G86G252数据采集系统）G1147G2709G12946G5242已G17810G20G25位，采集速G5242G8611G12198G17810到几G2325G987G8437G1209上，数据采集技术已经成为一种专G19388的技术，在工业G20058G3507G5483到了广G8879的应用。该阶段数据采集系统采用G7368G1820进的模G3371式G13479构，G7693据不同的应用要求，通过简G2345的G3698加和G7368改模G3371，并G13479G2524系统G13546程，G4613可G6205G4649G6122G1474改系统，G17817速地G13464成一G1022新的系统。该阶段并行G5647线数据采集系统G2533高速、模G3371化和即G6566即用方G2533G2469G4649，典型系统有G57G59G44G5647线系统，PCG44G5647线系统等，数据位已G17810到A20A21A22A23A24A25A26A27A28A29A30A31A32A33A342G22G21位G5647线G4497G5242，采G7691G20069G10587可G1209G17810到G20G19G19G48G54G83G86。由于采用了高G4506G5242，G4643G15121型，G19036G4392式的G17842G6521器和卡式模G3371，可G1209G1817分G1457G16789其G12295定性及可靠性，G1306其G7126G17161的价G7696是G19471G11873G4439在自动化G20058G3507普及的一G1022重要因G13044。串行G5647线数据采集系统G2533分G5079式系统G13479构和G7246G14033化方G2533G2469G4649，可靠性不断G6564高，数据采集系统G10301理G4630通信，由于采用G53G54G238G24G2464G13490线、电G2159G17745G8886、无线和G1821G13432，G6164G1209其技术G5483到了不断G2469G4649和G4448G2904。其在工业现场数据采集和控制等众多G20058G3507G5483到了广G8879的应用。由于G11458G2081G4628G3507G13605技术的G2469G4649，一G1022工G2390G12661理G4630G4628G3507G13605，G17722间G4630的G4628G3507G13605和G5225G4630的G16786G3803G13605已经可G1209有效地G17842G6521在一起，可G1209有效地把多台数据采集G16786G3803G13864在一起，G1209实现G10995G1147G10627G14422的在线实时数据采集G994G11429控。随着现代G10995G1147G16280模的G6205大和G10995G1147G8712平的不断G6564高，对G10995G1147过程自动化G8712平也G11468应地G6564G1998了G7368高的要求。G11458G2081采用G2345片机控制并G2045用G13546程的方式，可G1209G5468方G1427地G2469G1998控制G2641G1208和改变系统中控制器的G12651法G994G16757G12651参数；G4600其是在G19668要进行一些复杂而G2460G12946G11842的G16757G12651时，采用G2345片机来进行G17828G12651，在G6564高G17828G12651速G5242和G12946G5242等方面都显示了无可比拟的优G17246性。模拟控制器由于G2475G1815G1226等因G13044的影G2721，在制G1328和实现采集等方面具有一定的G4628G19492性，如在控制器有G5468大的时间G5132数时，模拟控制器的电G4493器的G1319积G4613G11468G5415可G16278；G1306G14521采用G2345片机来实现大的G13443G5322G17843时间的控制器G4613显G5483G19762G5132方G1427的，如要改变参数，只要调G6984程G5219，而不G19668要G7368改G7368多的G11840G1226。13设计的主要任务G1209G2345片机为G7692G5527G16786G16757一G1022数据采集系统，可G1209G4448成数据的多重采集和多G1022数G11733G12661显示测量G13479果，同时G1457G16789采集数据的准G11842性。G7380G2530并用打印机G16772G5417数据。A35A36A37A38A39A40A41A42A43A44A452A46A47A48A49A50A51A52A53A54A55A56A57A58A59A60A613第2章数据采集系统总体功能介绍和说明在检测系统中，各G1022G13464成部分是G1209信G5699G8981的过程来G2022分的。检测时，G20330G1820获G2474G15999测量的信G5699，并通过信G5699的转换把获G5483的信G5699变换为电量，G9994G2530进行一系G2027的处理，再用G6363示仪G6122显示仪将信G5699G17767G1998，G6122由G16757G12651机对数据进行处理，G7380G2530把信G5699G17767送G13485G6203行机构。G6164G1209一G1022检测系统主要分为信G5699的获G5483、信G5699的转换、信G5699的处理和信G5699的G17767G1998等几G1022部分，如G3282G21G16G20。A62A63A64A65A51A52A66A67A6221系统实现的功能G20、8路数据采集可G1209进行8路G19G794G24G57的模拟电G2399进行G5502G10627采集，G8611路采集的8G8437，超G1998G11040G19492G47G40G39显示G6265G16698，将采G5483的数据求平G3355。G21、及时G1457存数据对采集的数据按时间及时进行G1457存。G22、数字实时显示G47G40G39将实时显示采集的数据，并G1000G14033G3827显示查询时G17767G1849的查询量和查询到的数据。G23、可G1209将采集的数据及时上传到上位PC机G2163G14033。22系统各部分的功能要G4448成这些G2163G14033主要依靠传感器、信号处理电路、显示装置、数据处理装置和G6203行机构等。其具G1319G13464成框G3282如G3282G21G16G21G6164示。A68A69A70A71A72A73A74A75A76A77A782A79A80A81A82A83A84A85A86A87A88A89A90A91A92A93A944A95A96A97A96A84A85A88A89A98A99A95G15999检测的各种参数（温G5242、G8981量、G2399G2159、位移、速G5242等）由传感器变换成易于G2530续处理的电信号。由于传感器G17767G1998信号太弱G6122信号质量不高，应经过G2081端预处理电路进行放大、滤G8886等，G9994G2530经过数据采集系统转换成数字量，并通过G6521G2487送G1849存储器，经过G2345片机G17828G12651、变换处理G2530，由数据分配子系统和G6521G2487G17767G1998到G6203行机构，由基本系统及其G6521G2487G17767G1998用于显示、G16772G5417、打印G6122绘制成各种G3282表、曲线等。此外，其他仪器仪表G6122系统通过通信子系统及G6521G2487G4448成G11468互之间的信G5699交换和互G17842。G6164G1209我们把微机自动检测系统也G5132称为G16757G12651机数据采集系统，G6122简称为数据采集系统。微机自动检测技术不仅G14033解决传统的检测技术不G14033G6122不易解决的问题，而G1000G14033简化电路、G3698加G2163G14033、G6564高G12946G5242和可靠性等，还G14033实现人脑的部分G2163G14033，使自动检测系统具有G7246G14033化，实现代替人工自动检测的G11458的，随着微机自动检测技术的不断G2469G4649，自动检测系统会变G5483G7368加G7246G14033化、多G2163G14033化。221信号调理部分信号调理电路的主要G1328用G4613是把传感器G17767G1998的电学量变成具有一定G2163G10587的模拟电G2399信号G6122数字信号，G1209推动G2530级的G17767G1998显示G6122G16772G5417G16786G3803、数据处理装置及G6203行机构。G7693据测量对象和显示方法的不同，信号处理电路可G1209是简G2345的传G17767电缆，也可G1209是由许多电子G1815G1226G13464成的数据采集卡，甚至包括G16757G12651机在内的装置。如G3282G21G16G22信号处理传感器模数转换时钟信号8051G2345片机RS232串G2487G19202G11436电路G11436LED显示模G3371存储器A100A101A102A103A104A105A106A107A108A109A1102A111A80A81A82A83A84A85A86A87A88A89A90A91A92A93A945A95A96A97A112A113A114A115A116A95（G20）传感器G6521收G15999测量（如G10301理量、化学量、G10995G10301量等），G9994G2530才G14033将其变换为另一种G994之有G11842定对应G1863系，并G1000G4493易测量的量（通G5132为电学量）。G4439是一种获G5483信G5699的重要手段，G4439G6164获G5483信G5699的正G11842G994否，G1863系到G6984G1022检测系统的G12946G5242，因而在G19762电量检测系统中占有重要的地位。（G21）从传感器过来的信号较小（G5132用热电偶的G17767G1998变化往往在几毫伏到几G2325毫伏之间，电G19471应变片G17767G1998电G2399的变化只有几G1022毫伏，人G1319G10995G10301电信号仅是微伏级）。因此G19668要加G1209放大才G14033满足大多数G36/G39转换器的满量程G17767G1849G19G794G24G57的要求。此外，G7588些传感器内G19471比较大，G17767G1998G2163G10587较小，这G7691放大器还起G19471抗变换器的G1328用来缓冲G17767G1849信号。由于各类传感器G17767G1998信号的情况各不G11468同，因此G19668要的放大器种类也G5468多。例如，为了减少G17767G1849信号的共模分量，G4613采用各种差分放大器、仪用放大器和隔离放大器；为了使不同数量级的G17767G1849电G2399都具有G7380佳变换，G4613G1147G10995了量程可G1209变换的程控放大器；为了减少放大器G17767G1849的漂移，G4613G1147G10995了斩G8886为零和激G1821G1474正的G12946G4506放大器。（G22）传感器G1209及G2530续处理电路中的器G1226G5132会G1147G10995噪声，人为的G2469射源也可G1209通过各种耦G2524渠G17959使信号通G17959感染上噪声，G5132见的工G20069信号G4613是人为干扰源。为了G6564高模拟G17767G1849信号的信噪比，G5132G5132G19668要使用滤G8886器对噪声信号进行一定的衰减。（G23）在数据采集系统中，往往要对多G1022G10301理量进行采集，即G6164谓多路巡回检测，这可G1209通过多路模拟G5332G1863来实现，这G7691可G1209简化G16786G16757，降低成本。多路模拟G5332G1863可G1209分时选通多G1022通G17959中的G7588一路通G17959。因此，在多路模拟G5332G1863G2530的G2345G1815电路，如采G7691/G1457持电路、模/数转换电路G1209及处理电路等，只G19668要一套即可，这G7691可G1209G14422省成本和G1319积，G1306这仅适用于G10301理量变化比较缓慢、变化周期在数G2325至数百毫G12198之间的情况下。因为这时可G1209使用普通的微G12198级G36/G39转换器从G4493地分时处理这些信号。G1306G5415分时通G17959较多时，必须注G5859泄露及逻辑安排等问题，G5415信号G20069G10587较高时，使用多路G5332G1863G2530，对G36/G39转换速G10587要求也随之上升。在数据通过G10587超过G23G19G794G24G19G78G43Z时，一般不宜使用分时的多路G5332G1863。模拟G5332G1863也可G1209G7693据G19668要安排在放大器之G2081，G1306G5415G17767G1849的信号电平较低时，G19668注G5859选择多传感器G2081置放大滤G8886器多路模拟G5332G1863传感器G2081置放大滤G8886器传感器G2081置放大滤G8886器A100A101A102A103A104A105A106A107A108A109A1102A111A80A81A82A83A84A85A86A87A88A89A90A91A92A93A946路模拟G5332G1863的类型；G14521选用继承电路的模拟多路G5332G1863，由于G4439比干簧和继电器G13464成的多路模拟G5332G1863导通电G19471大、泄露电G8981大，因而有较大的误差G1147G10995。G6164G1209要G7693据具G1319情况来选择多路模拟G5332G1863。222数据处理部分A95A96A97A117A80A81A118A116A119A95从传感器采集来的数据经过信号调理电路，信号做好了模数转换的准G3803。模拟信号要变成数字信号，G20330G1820要经过采G7691，采G7691G1457持器是快速拾G2474G17767G1849信号的子G7691脉冲，并G1457持幅值恒定，G1209G6564高G36/G39转换器的转换G12946G5242，如果把采G7691G1457持电路放在模拟多路G5332G1863之G2081（G8611通G17959一G1022），这可实现对瞬时信号同时进行采G7691。数据采集的采G7691方式有两种选择一为“实时采G7691”；一为“等效时间采G7691”。（G20）实时采G7691数据采集G5332始G2530，信号G8886形的G12544一G1022采G7691G9869即G15999采G1849并数字化，经过一G1022采G7691间隔G2530。再采G1849G12544二G1022采G7691G9869，这G7691一直将G6984G1022信号G8886形数字化并存G1849存储器中。为了不丢失G15999采G7691信号G6164携带的信G5699，实时采G7691的采G7691G20069G10587应满足采G7691定理（香农定理）的要求，G5415采G7691G20069G10587不满足采G7691定理时将G1147G10995信号混叠现象，使采G7691G2530G8886形中G3698加了G20081外的低G20069成分，造成失G11507，G5353起误差。在工程上采G7691G20069G1