数据采集及处理系统的设计论文设计.doc

学 号：? 0120911360214 课 程 设 计 题 目 学 院 专 业 班 级 姓 名 指导教师 2012 年 07 月 03 日 课程设计任务书 学生姓名： 何润 专业班级： 自动化0902班 指导教师： 张丹红 工作单位： 自动化学院 题 目: 数据采集及处理系统的设计 初始条件： 　设计一个64路巡回数据采集及处理系统，系统循环周期为1秒，16路模拟信号输入，16路开关信号输入，16路模拟输出，16路数字输出。 要求完成的主要任务: 输入通道及输出通道设计（0~20mV输入），（0~10V输出） 每周期内各通道采样10次； 对模拟信号采用一种数字滤波算法； 完成系统硬件电路设计，软件流程及各程序模块设计； 完成符合要求的设计说明书 时间安排： 2012年6月25日~2010年7月4日 指导教师签名： 年 月 日 系主任（或责任教师）签名： 年 月 日 摘要 数据采集及处理系统是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中或者电量信号,送到上位机中进行分析,处理数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。数据采集系统可以通过A/D转换把模拟信号转换成数字信号并且可以方便的实现数字信号存储结构简单、操作方便、高性价比、具有显示、记录存储功能能够适应油田野外恶劣环境,它与主要有布线成本低、安装简便、便于移动数据采集器的市场需求量大，以数据采集器为核心构成的小系统数据采集器具有良好的市场前景 目录 1 方案论述 1 1.1 方案要求 1 1.2 任务分析 1 2 方案对比及认证 2 3 方案设计思路 3 4 硬件电路原理 5 4．1 多路采样开关 5 4.2 模拟通道及处理 6 4.2.1 模拟输入通道 6 4.2.2 模拟输出通道 8 4.3 数字通道及处理 9 4.3.1 数字输入通道 9 4.3.2 数字输出通道 10 5 软件设计和程序流程 11 5.1 软件设计流程 11 5.1.1 设计思想 11 5.1.2 模拟通道流程图 11 5.1.3 数字通道设计流程 12 5.2 程序设计 13 5.2.1 主程序流程图 13 5.2.1 A/D转换程序 14 5.2.2 数字滤波程序 16 5.2.3 D/A转换程序 18 6 心得体会 19 7 参考文献 20 附录一 硬件电路图 21 附录二 芯片资料 22 附录三 程序清单 26 数据采集及处理系统的设计 1 方案论述 1.1 方案要求 本课题要求设计一个64路巡回数据采集及处理系统，系统循环周期为1秒，16路模拟信号输入，16路开关信号输入，16路模拟输出，16路数字输出。输入0~20mV，输出0~10V；每周期内各通道采样10次，并对模拟信号采用一种数字滤波算法。设计系统硬件电路、软件流程及各程序模块。 1.2 任务分析 　　数据采集系统的任务，具体地说，就是传感器从被测对象获取有用信息，并将其输出信号转换为计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的处理，得出所需的数据。同时，将计算得到的数据进行显示、储存或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来进行某些物理量的控制。 　　数据采集系统一般由数据输入通道、数据存储与管理、数据处理、数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测、采样和信号转换等工作。数据处理就是从采集到的原始数据中，删除干扰噪声、无关信息和不必要的信息，提取出反映被测对象特征的重要信息。另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；或者把数据恢复成原来的物理量形式，以可输出的形态在输出设备上输出，如打印、显示绘图等数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。 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是指模拟量采集转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。数据采集系统的任务，具体地说，就是传感器从被测对象获取有用信息，并将其输出信号转换为计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的处理，得出所需的数据 图1 系统原理图 （1）数据采集 数据采集系统一般由数据输入通道、数据存储与管理、数据处理、数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测、采样和信号转换等工作16路模拟信号输入，需要一片16路8位A/D转换器ADC0816来实现。ADC0816是逐次比较