(八)传感器测试系统的数据采集编程—AD
一种隔离型数据采集方法
数字 信号 之间利 用 数字芯 片进 行隔 离处理 多路数
据 隔离采 集系统 功 能实现 框 图如 ｌ 所示 １ 本 系统 的主要 思 想 是 利用 Ｆ Ｇ 的集 成 度 高 、 Ｐ Ａ 功 能强 且 开发 周期 短 、 险 系数 低 以及 系统 多处 增 风
信 号 ，经 模拟 开 关选 通后 输 出帧 同步 信号 Ｓ Ｎ、 Ｙ 系
统 采 集 时 钟 Ｙ Ｍ、 Ｃ转 换 得 到 的 １ Ｚ ＡＤ ２位 数 据 （ ａ Ｄ—
ｔ） ａ 以及 ８位上 传数 据 Ｄ Ｄ．其 中 帧同步 为高 电平 有 效 在数 据采集 全过 程 中 ． 于 Ｆ２ ５在读 写数据 时 由 ｔ ４ 为 ８位 传输 ．所 以 Ａ 采集 的 １ Ｄ ２位 数据 Ｄ ｔ 需 要 ａａ
隔离是 电机 和 电子设计 中为 了避免 信号 间 的干
扰 、 证 信 号 间两 两隔 离 、 保 互不 影 响 ， 个信 号 的输 每
人 、 出 电气特 性保持 不变 ． 输 避免 整个测 试 电路 中某
个 单元 产生 的故 障对 整体 系统造 成损坏 本 文采用 “ 号全 隔离 ” 信 思想 ． 主要 包 括 电源 隔 离 和信 号 隔 其
ＭＥ Ｇ Ｌｎ－ ｎ Ｌ ｈ ， Ｕ Ｌ—ａ Ｌ ｅｇｆｉＹ Ｎ Ｗｅ—ａ Ｎ ｉｇ ｕ ， ＩＺ ｕ Ｙ ｉ ，ＩＰ ｎ — ， Ｉ ｉ ｎ ｊ ｎ ｅ ｈ
（ ｅ ａ ｒｔｒ ｆＩｓ ｕ ｎａｉｎ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｄｙ ａ ｃ Ｍｅｓ ｒｍｅ ｔ Ｍｉｉｔ ｆＥ ｕ ａｉｎ Ｎａｉｎ ｌＫｅ ａ ｏａｏ Ｋ ｙ Ｌ ｂａｏｙ ｏ ｎｔ ｍｅ ｔｔ ｃｅ ｃ ｎ ｎ ｍｉ ａｕ ｅ ｎ ， ｎｓｙ ｏ ｄ ｃｔ ， ｔ ａ ｙ Ｌ ｂ ｒｔｒ ｒ ｏ ｒ ｏ ｏ ｙ ｆｒＥｅｔｏ ｉ ａｕｅ ｎ ｅ ｈ ｏｏｙ ｏ ｈ Ｕｎｖ ｒｉ ｆＣ ｉａ Ｔ ｉｕ ｎ０ ０ ５１Ｃ ｉａ ｏ ｌｃｒｎｃ Ｍｅ ｓｒｍｅ ｔＴ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｎ ａ ｉｅｓｔ ｏ ｈｎ ，ａｙ ａ ３ ０ ， ｈｎ ） ｙ
水压传感器数据采集系统设计
水压传感器数据采集系统设计李慧;郭涛;邸丽霞;赵阳刚;杨晓洁;贾晓寒【摘要】针对外部环境对水下压力值数据采集精度的影响,提出一种基于FPGA的数据采集系统的方案.以CycloneⅢ系列的EP3C5E144C8芯片为主控单元,配合模数转换芯片AD7934,实现了对水下压力值的采集,保证了数据采样精度和数据处理的速度.计算机显示界面程序采用NI公司的图形化编程软件LabVIEW编写,用户显示界面信息丰富而且美观.实验表明,本数据采集系统误差小于0.03 kPa,具有结构简单、数据读取方便、人机界面友好等特点,具有很大应用价值.%According to the external environment influence on the accuracy of data acquisition under water pressure, a data acquisition system solutions based on field programmable gate array(FPGA)is proposed. The system is with Cyclone Ⅲ series EP3C5E144C8 chip as the main control unit and the Analog-to-digital(A/D)converter chip AD7934 realizing acquisition of water pressure value,and to ensure the accuracy of data sampling and data process-ing speeds. Computer display interface programs are written using the NI's LabVIEW graphical programming soft-ware,the user interface information is rich and beautiful. The experimental results show that the error is less than 0.03 kPa of data acquisition system. The system has simple structure,data easy to read,friendly interface and other features,and it has great application value.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2018(041)001【总页数】5页(P115-119)【关键词】水压传感器;数据采集;模数转化;串口通讯;虚拟仪器【作者】李慧;郭涛;邸丽霞;赵阳刚;杨晓洁;贾晓寒【作者单位】中北大学电子测试技术重点实验室,太原030051;中北大学电子测试技术重点实验室,太原030051;北方自动控制技术研究所,太原030006;中北大学电子测试技术重点实验室,太原030051;中北大学电子测试技术重点实验室,太原030051;中北大学电子测试技术重点实验室,太原030051【正文语种】中文【中图分类】TP368.1水压传感器是工业实践中较为常用的一种压力传感器,其广泛应用于各种工业动化环境、水利水电工程、交通建筑设备、生产自控系统、航天航空技术等领域中[1]。
光电传感器实验平台软件设计
光电传感器实验平台软件设计摘要：此光电传感器实验平台软件设计包括光电转换、测量计算、输入输出三部分，光源信号作用于各光电传感器，由模数转换ADC0809采集光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池的输出信号，透射式光电开关、热释电红外器件的输出信号为开关量，不需要经过模数转换ADC0809，把采集到的数据经单片机测量编程测量计算，将传感器主要特征参数实时显示出来。
我们用按键选择要进行的实验项目。
测量计算的核心器件为单片机，单片机系统实时测算并显示出传感器元件的主要参数。
关键字：传感器；转换模块；单片机第1章引言我国理工科院校现有的大学实验教学仪器都属于单一模式的仪器，即光学工程类、模电类、数电类、传感器类等单一功能的实验教学方法和仪器。
这些实验教学仪器虽然能够进行本学科的单科教学实验，但不能进行多学科综合性的实验教学，更无法培养学生的综合实验技能。
此光电传感器实验平台由光源、光电转换、测量计算、输入输出部分组成。
可以完成光电传感器的原理性实验，同时可进行应用性实验；整体结构紧凑，功能完整，实验平台即构成完整的光电传感器系统。
所有器件均在同一侧，有利于对具体的光电元件和转换电路的感性认识，深刻理解具体电路的参数与组成。
通过更换光源器件可以进行光谱特性的初步测量。
单片机系统对光电传感器信号进行处理是传感器系统的重要应用方向。
第2章方案设计本设计由光源、光电转换、测量计算、输入输出部分组成。
可以完成光电传感器的原理性实验，同时可进行应用性实验，以实验平台构成完整的光电传感器系统。
安装不同的光源，通过调节电路改变光强，经过光电转换部分得到合适的处理信号，用ADC0809来采集。
测量计算部分包括AD转换和单片机，采用ADC0809作为模数转换控制器，单片机采用51单片机,且支持在线调试，学生可以充分理解软件框架与控制流程；可以对实验软件做自主性的修改。
进行模数转换的器件都有一定的电压输入范围，当传感器信号经调理过程进入模数转换器时电压量也应保持在两成范围内。
传感器与测试技术课程设计
传感器与测试技术课程设计课程背景随着科技的不断进步，各行各业对于质量以及精度要求都越来越高，而传感器与测试技术则是近几年来在这个领域中应用最为广泛的技术之一。
本课程旨在介绍传感器及测试技术的基本原理和应用，让学生掌握常见的传感器类型以及测试方法，培养学生的工程实践能力。
教学目标•了解传感器的基本结构、特点及应用场景；•掌握传感器信号采集及处理方法；•熟悉传感器测试原理及测试系统的搭建方法；•能够进行传感器性能测试和优化；•能够利用传感器设计和实现基本测量系统。
教学内容1.传感器基本原理–传感器的定义及分类–传感器的基本结构和特点–传感器信号的采集与处理–数据采集系统的搭建方法2.常见传感器的应用–光学传感器–电化学传感器–生物传感器–气体传感器–压力传感器–温度传感器–湿度传感器–加速度传感器3.传感器测试方法–传感器性能测试和指标–传感器应力测试和寿命测试–传感器信号检测方法–传感器校准方法和流程4.基本测量系统设计–传感器信号放大及滤波电路设计–基本测量系统设计流程–数据采集软件开发教学方法本课程注重理论与实践的结合，采用以下教学方法：1.讲授课程内容和原理，并且提供相关实例；2.指导学生设计并实现实际的传感器测试系统；3.组织实验演示和实验报告，以检验学生的掌握情况；4.提供课程资料和练习题，保证学生的学习质量。
实验设计作为本课程的重点内容，实验环节将涵盖常见传感器的测试和优化，具体实验内容如下：1.传感器性能测试–利用自行设计的测试平台，测量不同类型传感器的精度、线性度、静态失调、温度漂移等各项指标；–比较不同类型传感器的性能，了解其中优缺点，并进行性能优化。
2.传感器应力测试–同样利用自行设计的实验装置，模拟不同的应力情况，如弯曲、拉伸等情况下，测量传感器的响应和寿命；–通过对比，分析不同材质传感器的使用情况及优化方法。
3.基本测量系统设计–设计并实现基本测量系统，包括传感器信号放大和滤波，采样和存储等；–从实验中了解不同的放大和滤波电路，对不同的信号进行处理的方法。
测试技术传感器课程设计
测试技术传感器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解传感器的定义、分类和工作原理；2. 学生能掌握测试技术中常用的传感器类型，如温度传感器、压力传感器、光敏传感器等；3. 学生能了解传感器在工业、医疗、环境监测等领域的应用；4. 学生能解释传感器输出信号的处理方法及其在测试系统中的作用。
技能目标：1. 学生能运用传感器进行数据采集，并进行简单数据分析；2. 学生具备设计简单测试系统的能力，能根据需求选择合适的传感器；3. 学生能运用传感器解决实际问题，具备一定的创新能力和实践操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对传感器技术产生兴趣，认识到其在现代科技中的重要性；2. 学生能积极参与课堂讨论和实践活动，培养合作精神和探究意识；3. 学生关注传感器技术在生活中的应用，提高环保意识和社会责任感；4. 学生在学习和实践中，培养严谨的科学态度和良好的工程伦理观念。
课程性质：本课程为技术学科，旨在让学生了解和掌握传感器的基本原理和应用，提高学生的实践能力和创新能力。
学生特点：学生处于高年级阶段，具备一定的物理知识和实验技能，具有较强的求知欲和动手能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，通过课堂讲解、案例分析、实验操作等教学手段，培养学生的综合运用能力。
在教学过程中，注重激发学生兴趣，引导他们主动探索，提高解决问题的能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使他们在学习传感器技术的同时，形成良好的科技观念和社会责任感。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 传感器基础知识：- 传感器的定义、分类和工作原理；- 常用传感器类型及其特点。
2. 传感器原理与应用：- 温度传感器：热敏电阻、热电偶等；- 压力传感器：应变片式、压电式等；- 光敏传感器：光敏电阻、光电管等；- 其他传感器：湿度传感器、磁敏传感器等。
3. 传感器信号处理：- 传感器输出信号类型及其处理方法；- 信号放大、滤波、线性化等处理技术；- 数据采集与传输。
(完整word版)传感器课程设计(基于labview的pt100温度测量系统)
目录第一章方案设计与论证 (2)第一节传感器的选择 (2)第二节方案论证 (3)第三节系统的工作原理 (3)第四节系统框图 (4)第二章硬件设计 (4)第一节 PT100传感器特性和测温原理 (5)第二节信号调理电路 (6)第三节恒流源电路的设计 (6)第四节 TL431简介 (8)第三章软件设计 (9)第一节软件的流程图 (9)第二节部分设计模块 (10)总结 (11)参考文献 (11)第一章方案设计与论证第一节传感器的选择温度传感器从使用的角度大致可分为接触式和非接触式两大类，前者是让温度传感器直接与待测物体接触，而后者是使温度传感器与待测物体离开一定的距离，检测从待测物体放射出的红外线,达到测温的目的.在接触式和非接触式两大类温度传感器中，相比运用多的是接触式传感器，非接触式传感器一般在比较特殊的场合才使用，目前得到广泛使用的接触式温度传感器主要有热电式传感器，其中将温度变化转换为电阻变化的称为热电阻传感器,将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。
热电阻传感器可分为金属热电阻式和半导体热电阻式两大类，前者简称热电阻，后者简称热敏电阻。
常用的热电阻材料有铂、铜、镍、铁等，它具有高温度系数、高电阻率、化学、物理性能稳定、良好的线性输出特性等，常用的热电阻如PT100、PT1000等.近年来各半导体厂商陆续开发了数字式的温度传感器，如DALLAS公司DS18B20，MAXIM公司的MAX6576、MAX6577，ADI公司的AD7416等，这些芯片的显著优点是与单片机的接口简单，如DS18B20该温度传感器为单总线技术，MAXIM公司的2种温度传感器一个为频率输出,一个为周期输出，其本质均为数字输出，而ADI公司的AD7416的数字接口则为近年也比较流行的I2C总线，这些本身都带数字接口的温度传感器芯片给用户带来了极大的方便，但这类器件的最大缺点是测温的范围太窄,一般只有-55～+125℃，而且温度的测量精度都不高，好的才±0.5℃，一般有±2℃左右，因此在高精度的场合不太满足用户的需要.热电偶是目前接触式测温中应用也十分广泛的热电式传感器，它具有结构简单、制造方便、测温范围宽、热惯性小、准确度高、输出信号便于远传等优点。
第八章-光电传感器输出信号的采集
三、数据采集卡
声卡
声卡作为语音信号与计算机的通用接口，其主要功 能就是经过DSP音效芯片的处理，进行模拟音频信号与 数字信号的转换，因此，声卡也可以作为一块数据采 集卡来使用。
三、数据采集卡
声卡的技术参数
声卡的技术参数主要有两个：采样位数（分辨率）和采 样率。
采样位数可以理解为声卡处理声音的解析度，这个数值 越大，解析度就越高，录制和播放声音的效果就越真实。 声卡位数反映了对信号描述的准确程度。目前声卡的主流 产品位数都是16位，而一般数据采集卡大多只是12位。
量程：输入信号的幅度，常用有±5V、±10V、0~5V、
0~10V，要求输入信号在量程内进行。
增益：输入信号的放大倍数，分为程控增益和硬件增益，
通过数据采集卡的电压放大芯片将AD转换后的数据进行固定 倍数的放大。由两种型号PGA202(1、10、100、1000)和 PGA203(1、2、4、8)的增益芯片。
一、光电传感器信号的二值化处理
微型计算机所能识别的数字是“0”或“1”，即低或高 电平。 “0”或“1” 在光电信号中它既可以代表信号的有 与无，又可以代表光信号的强弱到一定程度，还可以检测运 动物体是否运动到某一特定的位置。将光电信号转换成“0” 或“1”数字量的过程称为光电信号的二值化处理。
光电信号的二值化处理分为单元光电信号的二值化处理与序 列光电信号的二值化处理。
二、DAQ设备
需要以多快的速度采集或生成信号？
对于DAQ设备来说，最重要的参数指标之一就是采样率，即 DAQ设备的ADC采样速率。典型的采样率（无论硬件定时或 软件定时）可达2MS/S。在决定设备的采样率时，需要考虑 所需采集或生产信号的最高频率成分。
Nyquist定理指出，只要将采样率设定为信号中所感兴趣的 最高频率分量的2倍，就可以准确地重建信号。然而，在实 践中至少应以最高频率分量的10倍作为采样频率才能正确 地表示原信号。选择一个采样率至少是信号最高频率分量 10倍的DAQ设备，就可以确保能够精确地测量或者生成信号。
24位AD称重数据采集系统
24位A/D 称重数据采集系统武晓磊[1] 王峰[2] 韩伟[1](1.中北大学信息与通信工程学院，山西太原 0300512.昆山市鹿通路桥工程有限公司，江苏苏州 215300)摘要：研究一种用于组合秤和选别秤的高精度数据采集系统，使用具有24位分辨率的Σ-Δ模数转换器高性能片上系统（SOC ）—MSC1210和应变式称重传感器组成的称重数据采集方案，在供电方案、A/D 变换、称重数据采集等多个重要环节的提出了实现方法。
该方案应用于组合称重设备、选别设备中，具有精度较高，可靠性较强的特点。
关键词：数据采集，称重，选别，组合称重，24位模数转换器，MSC1210；中图分类号：TP274.2 文献标识码：BWeighing Data Acquisition System with 24-bit A/D ConverterWui Xiao-lei [1] Wang Feng [2] Han wei [1](1.Institute of Information and Communication engineering, North University of China, Taiyuan, 030051；2.Kunshan Lutong Road and Bridge engineering Ltd.Co,Suzhou,215300） Abstract: This paper studied a high-precision data acquisition system which was used for combinatorial weighing and classified weighing, using weighing data acquisition solution which composed of high-performance System On A Chip （SOC ）—MSC1210 of 24-bit Σ-Δ A /D converter and strain gauge load cell. It expounded power supply solution, A/D converter,weighing data acquisition and many other important aspects of the method. On the basis of these, it structured wide range and high precision weighing data acquisition system, and processed the real test and applied the scheme to combinatorial weighing equipments or classified equipments. High accuracy and reliability have both been obtained.Key words: data acquisition, weighing, classification, combinatorial weighing, 24-bit A /D converter, MSC1210;0 引言组合秤又称选择组合衡器,它是由多个独立的进料出料结构的称量单元组成,电脑利用排组合原理将称量单元的载荷量进行自动优选组合计算，得出最佳、最接近目标重量值的重量组合进行包装。
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（2）启动ADC转换
void ADC_Start() { SFIOR=0X00; ADCSRA|=(1<<ADIE); //ADC中断使能 ADCSRA|=(1<<ADSC);//ADC开始转换 }
（3）读取转换结果
查询法 while(!(ADCSRA&(1<<ADIF))) { } adc_result=ADC; ADCSRA &= ~(1 << ADIF); ADCSRA &= ~(1<<ADSC); … …
ADC控制和状态寄存器A-ADCSRA
ADPS2:0 分频因子
ADC 开始 转换 ADC 中断 标志
000 001 010
ADC 中断 使能
2 2 4 8 16
ADC 使能
ADC 连续 转换 选择
011 100
101
110 111
32
64 128
ADC数据寄存器-ADCL和ADCH
ADLAR=0：
ADLAR=1：
4.使用流程
（1）初始化设置；
（2）启动ADC转换； （3）读取转换结果；
（4）转换结果处理.
（1）初始化设置
void ADC_Init() { ADMUX|=(1<<REFS0)|(1<<ADLAR)|(0<<MUX1)|(0<<MUX0); // REFS1:0(01,使用AVCC、AREF引脚外加滤波电容) // ADLAR（1，左对齐从高位起取8位，后2位舍弃） //MUX4:0（00011，单通道输入，通道3） ADCSRA|=(1<<ADPS1)|(1<<ADPS0)|(1<<ADFR)|(1<<ADEN); // ADPS2:0(011，预分频器选择1/8分频) // ADFR(1，连续转换) // ADEN(1,ADC转换器使能) }
所涉及的模块 一、模数转换模块+数值转换模块 二、LCD1602显示模块
案例1：在实验板上采样AD0电位器的电压 值，并以实际电压值的型式显示在 LCD1602上。
任务分析： – 1. AD0电位器的连接在主控芯片（ATMega 128）的那个引脚； – 2. 采集到AD0电位器的信号是模拟量还是数 字量？如何获取？ – 3.采集到的数据，如何转换成实际电压值？ – 4.LCD1602的显示控制； – 5.编码、调试； – 6.运行，显示效果
任务分析： – 1. 气敏传感器MQ-2如何连接到实验板上； – 2. MQ-2传到实验板上的是什么信号，如何 将其转换成可以显示的数字信号？ – 3.LCD1602的显示控制； – 4.编码、调试； – 5.运行，显示效果
电路连接
图 2 电路连接图
实验八
1.在实验板上采样AD0电位器的电压值，并
芯片资料
查看芯片资料时： 1.在怎样的电压、电流下能正常工作？ 2.都有哪些引脚，引脚如何连接？ 3.连接到实验板上还需要做哪些操作？ 4.能检测的气体有哪些？ 5.影响检测结果的因素？ 6. …..
二、模数转换器模块
1.AVR ATmega128有10位逐次比较的A/D转换器
（ADC）
2.A/D转换器框图
分离出结果的每个位上的数字
void int_to_bcd(unsigned int temp) { unsigned char i; for (i = 0; i < 8; i++) { lcd_adcResult[i] = temp % 10;
temp = temp / 10; }
}
电路连接
图 1 电路连接图
案例2：在实验板上外接气体传感器MQ-2， 读取气体传感器的信息，进行相应的处理， 显示到LCD1602上。
所涉及的模块 一、 MQ-2模块 二、模数转换模块
案例2：在实验板上外接气体传感器MQ-2， 读取气体传感器的信息，进行相应的处理， 显示到LCD1602上。
模块电路功能编程（下）
传感器测试系统的数据采集编程—AD
双C工作室
复习
1. LCD1602控制流程、如何简单使用 2.DS1302控制流程、如何简单使用
3.DS18B20控制流程、如何简单使用
模块四：传感器测试系统的数据采
集编程 （模拟量的数据采集）
案602 上。
以实际电压值的形式显示在LCD1602上（中 断方式处理AD0电位器的电压值）； 2.在实验板上外接气体传感器MQ-2，读取气 体传感器的信息，进行相应的处理，显示到 LCD1602上。
作业：搜集以下资料，并整理成文档 红外巡线传感器
超声波传感器
碰撞传感器
步进电机
一、MQ-2 气体传感器
中断 SIGNAL(SIG_ADC) { adc_result=ADC; }
（4）转换结果处理
ADC转换后的结果转换成实际电压值
/*将AD结果转成电压值*/
adc_result = (unsigned int)(((unsigned long) adc_result*5000)/1024);
图3 第一次转换时序图
3.与A/D转换器相关的寄存器
ADC多工选择寄存器-ADMUX
ADC转 00000~00111选择ADC0~ADC7的单通道输入 换结果 对齐（1： 01000~01111根据设置10倍或200倍的增益 左对齐）
11110 设置输入为1.22V 11111 指定输入为0V