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《多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計劉曉波張丕狀王曉升(中北大學(xué)電子測試技術(shù)國家重點實驗室山西太原030051)摘要：本文采用MSP430F149單片機作為控制器的核心器件，設(shè)計了一種通用的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可以通過USB接口對數(shù)據(jù)進行快速傳輸。該采集系統(tǒng)是由傳感器、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集硬件、通用計算機、軟件等要素構(gòu)成。為了滿足系統(tǒng)要求，硬件采用模塊化、開放性設(shè)計，由軟件來配置、控制。它具有8通道模擬量輸入、8通道開關(guān)量輸入/輸出、日歷時間等功能。整個系統(tǒng)由微處理器、日歷時鐘芯片、增益放大器、中文液晶顯示、大容量存儲器、USB等器件組
2、成。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集，USB接口，單片機，A/D轉(zhuǎn)換中圖分類號：TN702文獻標(biāo)識碼：BDesignonmulti-channeldataacquisitionsystemXiaoboLiu，PizhuangZhang，XiaoshengWang(NationalKeylaboratoryforElectronicMeasurementTechnology,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China)Abstract:Thispaperusethesingle-chipMSP4
3、30F149asthecoredeviceofthecontrollertodesignagenericmulti-channeldataacquisitionsystem,itcantransmitdatarapidlyviatheUSBinterface.Theacquisitionsystemiscomposedofsensors,signalconditioning,dataacquisitionhardware,general-purposecomputers,softwareandotherelements
4、.Inordertomeetthesystemrequirements,thehardwareisdesignedmodularlyandopenlyundertheconfigurationandcontrolbysoftware.Ithassomefunctionssuchas8-channelanaloginput,8-channeldigitalinput/output,calendartimeandsoon.Thesystemconsistsofamicroprocessor,acalendarclockch
5、ip,gainamplifier,Chineseliquidcrystaldisplay,large-capacitymemory,USBdevices.Keywords:dataacquisition,USBinterface,microprocessor，A/Dconvert0引言隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)采集技術(shù)也日新月異，采集速度和精度不斷提高，而功耗和體積卻在不斷下降，特別是小型化、便攜式解決方案在數(shù)據(jù)采集中開始占據(jù)越來越大的比重，并越來越多地傾向于低電壓、低功耗、微型化設(shè)計，廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)
6、、交通、物流、倉儲等行業(yè)。因此，根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)采集發(fā)展的實際情況，研制開發(fā)符合生產(chǎn)需要的多功能智能化的數(shù)據(jù)采集器具有現(xiàn)實意義。本文采取了軟件與硬件相結(jié)合的開發(fā)方法設(shè)計8路數(shù)據(jù)采集器，整個系統(tǒng)采用電池供電，具有體積小、功耗低、可靠性高、即插即用等特點，非常適合于野外數(shù)據(jù)采集；也可以采用穩(wěn)壓電源，在工業(yè)控制領(lǐng)域進行實時采集監(jiān)控。系統(tǒng)具有很好的實用價值和推廣價值。1系統(tǒng)方案整個硬件系統(tǒng)主要由傳感器、放大電路、多路開關(guān)、采樣/保持器、AD轉(zhuǎn)換器、按鍵、存儲、時鐘、USB、I/O擴展、單片機等部分組成。其中采樣/保持器、AD轉(zhuǎn)換器
7、及單片機是使用MSP430F149來實現(xiàn)的。系統(tǒng)主要完成的功能有：對微弱信號的放大、濾波、隔離、對信號進行處理使之轉(zhuǎn)換成AD轉(zhuǎn)換器所要求的信號范圍、多路選擇、信號采樣/保持、AD轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)收發(fā)等，其中單片機與PC的通信采用USB標(biāo)準(zhǔn),如圖1.1所示。圖1.1整體硬件系統(tǒng)框圖2硬件電路的設(shè)計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由多路開關(guān)、放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、單片機、時鐘、存儲、USB等部分組成。2.1低通濾波電路在設(shè)計含有ADC的系統(tǒng)時，必須在轉(zhuǎn)換器前使用一個抗混疊濾波器，以提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的性能指標(biāo)，選用TI公司的THS4052
8、。它是一種70MHz低成本高速電壓反饋放大器。工作電壓可設(shè)為士5V，失真度、轉(zhuǎn)換速率、穩(wěn)定時間都能滿足要求。低通電路設(shè)計為12dB/OCT的巴特沃次(最平坦特性)濾波器，對頻率高于31.25KHz的信號濾波。電路截止頻率為fL=1/2R1C1=31.25KHz，，Q值為0.5。一片THS4052內(nèi)是雙通道輸入，因此8路模擬信號通道
