脉冲信号的有效采集_一种有效而实用的脉冲信号采集方法

信号实时采集技术

信号实时采集技术采样定理（1）采样速率1/T不小于被采信号Xa( jΩ)的最高频率二倍时，才不会产生混频现象；（2）无畸变的重建正弦波形，要求采样速率1/T不小于所采信号的最高频率分量的二倍，否则将出现频谱混叠现象——用当今设计完善的sin(x)/x内插值法滤波器，信号必须用 2.5倍速率进行采样才能精确地重建波形。数字信号采样方式（1）等效时间采样采用多次触发逐渐建立一个信号的图象，即经过若干个触发脉冲采集足够数量的取样点来重建信号图象。（2）数字实时采样用一次触发来采集一个波形的全部取样点要测量无规律的高频信号（如：局部放电信号），捕获单次信号脉冲，就必须采用实时采样方式采集信号。采样配合技术采样速率（1）测量系统采用多快的采样率取决于三个关键因素： –所测量信号的波形类型 –信号的最高频率分量 –采样点之间联接的内插值法的形式（2）一个放电脉冲宽度为1ns，则其频带宽度可达1GHz，要测量这种信号，需要用2GS/s以上的采样率来采集信号。采样方式（1）一般测试系统均能提供等效时间采样和实时采样两种不同的采样方式 (2）将系统设置为实时采样方式或设置为自动采样方式，其中自动采样方式可以根据其它参数的设置自动在等效时间采样方式和实时采样方式之间自动转换。存储长度（1）任何一个采集系统的存储长度都是有限的，存储长度长有利于得到更多的信号样本

（2）对电力设备检测存储长度具有重要意义一是可以记录非平稳的电力设备特征信号，如持续时间长的放电信号；二是可以在一次采集过程中记录多次特征信号波形。拟合方式 ?数字信号采集不是连续采集信号，它实际上是通过采集足够的样点，然后用内插值法来决定连接采样点间的其它点的值； ?常用的内插值方法有：线性插值法和sin(x)/x内插值法； –线性插值法是直接用直线来连接两个样点 –sin(x)/x内插值法是基于数学公式sin(x)/x来决定两个样点之间的其它点，这样可以得到一条光滑的曲线； ?如果用sin(x)/x内插值法来连接采样点，需要用2.5倍奈奎斯特速率进行信号采集，才可较精确地重建波形采样时基 ?对于一个数字信号采集系统，时基决定了采样总时间长度，采样率决定了采样时间间隔 ?正确确定采样时基，对准确测量十分重要

基于单片机的脉冲信号采集与处理分析

基于单片机的脉冲信号采集与处理分析单片机应用系统是通过核心CPU设备来显示工业领域各个设备环节的系统。单片机的应用程序比较复杂，现代经济的发展对单片机的应用提出了更高的要求，特别在当下机械加工、化工和石油工程等多个领域，对单片机的各种性能要求十分高。而在我省工业自动化控制领域中，缺乏相应的单片机技术体系，难以满足当下工程的数据采集、计算机处理应用、数据通信等方面的需要。为了确保工业自动化控制模式的正常开展，实现机械应用与计算机应用技术的协调发展，可通过优化单片机内部结构程序或使用内部倍频技术和琐相环技术等，达到提升其运算和内部总线速度的目的。 1单片机脉冲信号采集 1.1单片机模拟信号采集单片机系统采集器的信号有模拟电压信号、PWM信号和数字逻辑信号等，其中，应用较广泛的是模拟信号采集。模拟信号指的是电压和电流，采用的处理技术主要有模拟量的放大和选通、信号滤波等。因为单片机测控系统有时需要采集和控制多路参数，如果对每条路都单独采用一个较为复杂且成本较高的回路，就会对系统的校准造成较大影响，几乎不能实现。因此，可以选用多路模拟开关，方便多种情况下共用。但在选择多路模拟开关时，要注意考虑通道数量、数漏电流设计、切换速度、通导电阻、器件封装、开关参数的漂移性和每路电阻的一致性这几点。信号滤波是为了减少或消除工作过程中的噪声信

号，滤波常用的有模拟滤波电路和数字滤波技术，后者在单片机系统中发展较快。 1.2随机脉冲信号采集卡的设计随机脉冲信号采集卡的硬件组成主要有输入输出接口、单片机运行和控制、复读采集和控制、信号重放和主机接口控制这五个电路模块。该系统的主要硬件电路包括单片机主系统中的随机脉冲放大和限幅电路、脉冲幅度、脉冲宽度测量电路、高速信号采集、存储电路以及由EPLD等构成的控制信号电路等。单片机除了负责随机脉冲信号的采集以外，还要将相关的数据与随机脉冲数据组织成一个完整的信号数据结构。 1.3单片机脉冲信号采集优化模式单片机脉冲信号的采集应用必须要做好相关软硬件的应用、采集模式等的剖析准备工作。在硬件系统中，需要主机板与接口板设备的配合。在应用软件子系统过程中，要采用模块化分区结构，确保脉冲信号的有效采集和处理。在单片机脉冲信号采集过程中，要注重对单片机CPU的选择，确保其与接口板等设备相协调。优化编制程序结构，使其满足脉冲信号采集的需求。例如SOC单片机嵌入系统，该系统的应用效果良好，是单片微控制器设备的延伸。采集单片机脉冲信号时，需要单片微控制器的配合，才能应用多个微处理器协调接口板，实现CCL信号、信号、t信号等的应用。该模式要求单片机具有运作速度快、功耗成本低、处理效率高等特点，同时，要为软件系统的运行提供稳定的工作环境，实现单片机脉冲信号采集的优化，并确保整体系

FPΣ高速脉冲输出功能上

脉冲输出功能本章节是对有关FP∑输出功能作了介绍 6.4.1 脉冲输出功能的概述用到的指令和控制器 ●利用FP∑的脉冲输出功能，可以控制脉冲串输入形式的电机驱动器，来实现定位控制。 ●专用指令F171（SPDH）能够根据设置的初始速度、最大速度、加/减速时间以及目标值，自动输出所要求的脉冲，实现梯形升降速的定位控制。 ●专用指令F171（SPDH）还能实现自动回原点功能。 ●专用指令F172（PLSH），可以实现点动（JOG）的脉冲输出。目标值也可以被设置，以便脉冲输出能在目标值匹配时停下来。 ●专用指令F174（PL0H），能实现脉冲输出和数据表一致，以便定位控制依照数据表来工作。●专用指令F175（SPSH），能实现线性插补控制。通过指定合成速度，加/减速时间以及目标值，这条指令使用线性插补控制实现脉冲输出。 ●专用指令F176（SPCH），能实现圆弧插补控制。用户可以从两种形成圆弧的方法中选择其一。一种是指定经过的位置，另一种是指定一个圆心位置。通过指定不同的参数，脉冲使用圆弧插补实现输出。注意：直线插补控制指令F175（SPSH）和圆弧插补控制指令F176（SPCH）只能和C32T2控制单元配合使用。设置系统寄存器当使用脉冲输出功能时，应将相应通道的系统寄存器和设置为“不使用高速计数器”。

6.4.2 几种脉冲输出方式正/反向脉冲输出方式在这种方法中，控制器使用双向脉冲工作，一个为正向旋转脉冲，另一个为反向旋转脉冲图84：FP ∑脉冲输出功能—CW/CCW 输出方式脉冲+方向输出方式（正向：关/反向：开）在这种方法中，控制器使用一个脉冲输出指定速度，用开/关信号指定旋转方向。在这种模式下，当旋转方向信号为“关”的时候正向脉冲工作。图85：FP ∑脉冲输出—脉冲+方向输出方式1 脉冲+方向在这种方法中，控制器使用一个脉冲输出指定速度，用开/关信号指定旋转方向。在这种模式下，当旋转方向信号为“开”的时候正向脉冲工作。图86：FP ∑脉冲输出—脉冲+方向输出方式2

4 脉冲信号产生电路共23页文档

4 脉冲信号产生电路 4.1 实验目的 1．了解集成单稳态触发器的基本功能及主要应用。 2．掌握555定时器的基本工作原理及其性能。 3．掌握用555定时器构成多谐振荡器、单稳态触发器的工作原理、设计及调试方法。 4.2 实验原理 1．集成单稳态触发器及其应用在数字电路的时序组合工作中，有时需要定时、延时电路产生定时、展宽延时等脉冲，专门用于完成这种功能的IC，就是“单稳延时多谐振荡器”，也称“单稳触发器”。其基本原理是利用电阻、电容的充放电延时特性以及电平比较器对充放电电压检测的功能，实现定时或延时，只需按需要灵活改变电阻、电容值大小，就可以取得在一定时间范围的延时或振荡脉冲输出。常用的器件有LS121/122、LS/HC123、LS/HC221、LS/HC423、HC/C4538及CC4528B等。集成单稳态触发器在没有触发信号输入时，电路输出Q=0，电路处于稳态；当输入端输入触发信号时，电路由稳态转入暂稳态，使输出Q=1；待电路暂稳态结束，电路又自动返回到稳态Q=0。在这一过程中，电路输出一个具有一定宽度的脉冲，其宽度与电路的外接定时元件C ext 和R ext 的数值有关。图4-1

集成单稳态触发器有非重触发和可重触发两种，74LS123是一种双可重触发的单稳态触发器。它的逻辑符号及功能表如图4-1、表4-1所示。在表4-1中“正”为正脉冲，“负”为负脉冲。 LS/HC123的特点是，复位端CLR也具有上跳触发单稳态过程发生的功能。在C ext >1000pF时，输出脉冲宽度t w ≈0.45R ext C ext 。器件的可重触发功能是指在电路一旦被触发（即Q=1）后，只要Q还未恢复到0，电路可以被输入脉冲重复触发，Q=1将继续延长，直至重复触发的最后一个触发脉冲的到来后，再经过一个t w （该电路定时的脉冲宽度）时间，Q才变为0，如图4-2所示：图4-2 74LS123的使用方法：（1）有A和B两个输入端，A为下降沿触发，B为上升沿触发，只有AB=1时电路才被触发。（2）连接Q和A或Q与B，可使器件变为非重触发单稳态触发器。（3）CLR=0时，使输出Q立即变为0，可用来控制脉冲宽度。（4）按图4-3、3-5-4连接电路，可组成一个矩形波信号发生器，利用开关S瞬时接地，使电路起振。图4-3 图4-4 2．555时基电路及其应用 555时基电路是一种将模拟功能和数字逻辑功能巧妙地结合在同一硅片上的新型集成电路，又称集成定时器，它的内部电路框图如图4-5所示。图4-5 电路主要由两个高精度比较器C 1、C 2 以及一个RS触发器组成。比较器的参考电压分别是2/3V CC 和1/3V CC ，利用触发器输入端TR输入一个小于 1/3V CC 信号，或者阈值输入端TH输入一个大于2/3V CC 的信号，可以使触发器状态发生变换。CT是控制输入端，可以外接输入电压，以改变比较器的参考电压值。在不接外加电压时，通常接0.01μF电容到地，DISC是放电输入端，当输出端的F=0时，DISC对地短路，当F=1时，DISC对地开路。 R D 是复位输入端，当R D =0时，输出端有F=0。器件的电源电压V CC 可以是+5V~+15V，输出的最大电流可达200mA，当电源电压为+5V时，电路输出与TTL电路兼容。555电路能够输出从微秒级到小时级时间范围很广的信号。（1）组成单稳态触发器 555电路按图4-6连接，即构成一个单稳态触发器，其中R、C是外接定时元件。单稳态触发器的输出脉冲宽度t w ≈1.1RC。图4-6 （2）组成自激多谐振荡器图4-7 自激多谐振荡器电路按图4-7连接，即连成一个自激多谐振荡器电路，此电路的工作过程

传感器脉冲信号处理电路设计

传感器脉冲信号处理电路设计摘要介绍了一种基于单片机平台，采用霍尔传感器实施电机转速测量的方法，硬件系统包括脉冲信号产生，脉冲信号处理和显示模块，重点分析，脉冲信号处理电路，采用c 语言编程，通过实验检测电路信号。关键词：霍尔传感器；转速测量；单片机

目录 1 绪论 (1) 1.1 课题描述 (1) 1.2 基本工作原理及框图 (1) 2 相关芯片及硬件电路设计 (1) 2.1系统的主控电路 (1) 2.2 STC89C52单片机介绍 (2) 2.2.1 STC89C52芯片管脚介绍 (2) 2.2.2 时钟电路 (3) 2.3 单片机复位电路 (3) 2.4 霍尔传感器电机采样电路 (4) 2.4.1 A3144霍尔开关的工作原理及应用说明 (4) 2.4.2 霍尔传感器测量原理 (5) 2.5 电机驱动电路 (6) 2.6 显示电路 (6) 3 软件系统设计 (7) 3.1 软件流程图 (7) 3.2 系统初始化 (9) 3.3 定时获取脉冲数据 (10) 3.4 数据处理及显示 (11) 3.5 C语言程序 (12) 总结 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17)

1 绪论 1.1 课题描述在工农业生产和工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难。数字式通常采用光电编码器、圆光栅、霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。单片机技术的日新月异，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。本课题，是要利用霍尔传感器来测量转速。由磁场的变化来使霍尔传感器产生脉冲，由单片机计数，经过数据计算转化成所测转速，再由数码管显示出来。 1.2 基本工作原理及框图本课程设计的电机采用直流电机，然后利用霍尔传感A3144对电机的转速进行采样从而输出脉冲信号。主控芯片采用STC89C52单片机，对脉冲个数进行计数并经过数据处理以后得到单位时间电机转过的转数机电机的转速，再通过显示电路将电机转速显示出来。基本工作原理框图如图1所示。图1基本工作原理框图 2 相关芯片及硬件电路设计 2.1系统的主控电路图2是该系统的主控单元的电路图。J2、J3、J4、J5是单片机的I/O端口的扩展，预留接口用于调试等。主控芯片采用STC89C52单片机，该系统中采用定时器0作为定时器，定时器的时间为1S。定时器1作为计数器，对P35引脚采集到的脉冲信号进行计数操作，单片机然后对数据进行处理，计算出1S计数脉冲的个数，即电机转速。然后通过显示电路将电机转速显示出来，从而实现整个系统的功能。

高速信号预加重

每个千兆位背板、连接线和电缆都会使通过它的信号产生衰减，这种信号衰减可能很轻微也可能是致命的，决定于导体的几何尺寸、材料、长度和使用的连接器类型。由于通信工程师一生都在与正弦波打交道，因此他们更喜欢在频域内描述这种失真。图1显示了采用50Ω的带状线(或100Ω的微分带状线)终结的信道增益，也称为频率响应。这种带状线类似于低通滤波器，对高频正弦波的衰减比低频波更厉害。图2显示了数字信号通过20英寸(0.5米)的FR-4微带线后的衰减情况。在连接线中电介质和趋肤效应的损耗降低了脉冲信号的幅度，使其上升沿和下降沿更加发散。我们喜欢称接收到的脉冲为“短脉冲(runt pulse)”，因为其信号幅度比通常的都小。在二进制的通信系统中，任何不能以足够余量超过接收器门限的短脉冲都会造成误码。本文讨论了在高速串行链路中降低短脉冲信号幅度的三种情况：连接线或电缆、因为连接器和其它信号转换带来的反射、驱动器和接收器的有限带宽。图3显示了典型的信号传播测试。对这个波形进行调整，以使这个测试信号长的平坦部分代表在你的数据代码中长串的0或1，来显示短脉冲幅度，这是一种最糟糕的情况。在不存在反射、串扰或其他噪声的情况下，单个波形(在接收端所测试的)代表了信道散射的最差情况测试。更长的连接线将引入更多的散射问题，最终导致接收器在1.5米(本实例的情况)的长度就不能正常接收信号。电压余量是衡量接收器上信号品质的一种尺度，该数值等于发生瞬间采样时信号幅度与接收器阈值之间的最小差值(单位：伏)。在一个反射、串扰或其他噪声为零的系统中，从理论上讲，即使在电压余量非常小的条件下您也能够期待系统实现理想的工作性能。然而，在实际的系统中，您必须保持一个足够大的噪声余量，以容忍系统中最大的反射、串扰和其他噪声，同时依然保持接收信号以足够的余量高于阈值电平，以克服接收器的有限带宽和噪声问题。按照图4所示的例子，短脉冲幅度等于正常低频信号幅度的85%，只超过接收器门限电平35%，而不是正常情况的50%。比正常信号幅度的75%更短的脉冲信号将减少一半的电压余量，这对噪声预算是很大的冲击，但是仍然能工作。对于一般的二进制通信，不使用均衡处理，我们希望到达接收器的短脉冲幅度永远不低于低频脉冲幅度的70%。短脉冲信号的衰减在图4中左边是2个波特周期的正弦波。这个短脉冲(101)看起来更像这个正弦波，因此能够从信道衰减的频域图中推断出短脉冲的幅度。在图4中，数据波的波特率为2.5Gbps。这个频率(对应的正弦波频率)的一半为1.25GHz，在1.25GHz处半米曲线的衰减为4.5dB。在十分之一这个频率下，相同的曲线的衰减为1.5dB，大约对应于8B/10B编码数据传输系统中最低感兴趣频率。这两个数据之间的差值(-3dB)接近在接收器端短脉冲与低频信号幅度的比值。这个系统只有-3dB的衰减，能够满足链路性能的70%频域规格要求，这准确地解释了为什么时域波形在半米处的看起来那么好。仔细研究图4会发现，在时域中实际的短脉冲幅度为正常信号幅度的85%，比频域近似方法预估的结果好。这个差异部分是缘于正弦波的谐波组成，谐波的基本幅度超过了正弦波信号的幅度，部分缘于凭经验进行的时域与频域之间快速转换所必然有的失真。简单的时域规

智能脉冲信号采集器的设计

南京工程高等职业学校五年制高职毕业设计姓名：孙明明学号：04 系部：电子工程系专业：应用电子技术设计题目：智能脉冲信号采集器的设计指导教师：郭星辰职称： 2008 年6 月南京

目录目录 (1) 引言 (3) 1 硬件电路的设计要求 (4) 2硬件电路的设计 (4) 2.1 电源部分设计 (4) 2.2 时钟电路设计 (5) 2.2.1 DS1302的结构及工作原理 (5) 2.3 脉冲采集电路设计 (9) 2.4逻辑控制电路的设计 (13) 2.5 显示电路 (14) 2.6 键盘电路 (15) 2.7软件设计监测和保护系统 (15) 3 系统软件的设计 (15) 4 硬件电路的焊接及调试 (16) 4.1焊接过程 (16) 4.2 在调试中遇到的问题 (17) 总结 ..................................................................................................................................... - 18 - 参考文献 ............................................................................................................................. - 19 - 致谢 ..................................................................................................................................... - 20 - 附录 ..................................................................................................................................... - 21 -

脉冲信号参数测量仪

2016年TI杯江苏省大学生电子设计竞赛题目: 脉冲信号参数测量仪题目编号： E题参赛队编号：参赛队学校：参赛队学生：二○一六年七月

目录摘要 (1) 1.设计方案工作原理 (1) 1.1方案选择 (1) 1.2总体方案设计 (2) 2.核心部件电路设计 (3) 2.1高速缓冲电路 (3) 2.2自动增益电路 (3) 2.3高速比较器电路 (4) 2.4放大电路 (5) 3.系统软件设计分析 (5) 3.1 CPLD数据处理 (5) 4.竞赛工作环境条件 (6) 4.1设计分析软件环境 (6) 4.2仪器设备硬件平台 (6) 5.作品成效总结分析 (6) 5.1脉冲信号频率测量 (6) 5.2脉冲信号占空比测量 (7) 5.3脉冲信号幅值测量 (7) 5.4脉冲信号上升时间测量 (8) 6.参考文献 (8) 附录.................................................................................................. 错误！未定义书签。

脉冲信号参数测量仪摘要：本作品以美国德州仪器（TI）生产的16位超低功耗单片机MSP430F169作为主控芯片，利用CPLD技术实现矩形脉冲信号的频率、占空比、上升时间的测量，并且利用CPLD产生一个标准矩形脉冲信号。本设计外围硬件电路主要由高速缓冲降压模块、AGC自动增益模块、幅度测量模块组成，通过对上述模块的合理整合，设计并制作了一个性能较好的脉冲信号参数测量仪。由于采用了AGC模块，系统实现了全程自动增益控制，稳定输出电压。针对矩形脉冲信号的特点，本设计采用多种抗干扰措施，对电路布线进行优化，并合理运用低噪声芯片OP07、OPA690、VCA810、THS3001、TLV3501。后期，利用ADS1115及Matlab，对测试数据进行合理的分析，以优化算法系统，进一步提高了精度。该脉冲信号参数测量仪结构简单，性能稳定，功能完善，达到了各项设计指标。关键词：脉冲信号参数测量仪；CPLD ；AGC ；TLV3501 ；Matlab； 1.设计方案工作原理 1.1方案选择本方案主要由THS3001缓冲模块、AGC自动增益模块、TLV3501高速比较模块、ADS1115模块组成，实现脉冲信号频率、占空比、幅度、上升时间测量。 1、主控部件选择方案一：采用CPLD作为参数测量仪的主控芯片，完成参数测量及实时显示等全部功能。CPLD具有可编程和大规模集成的特点，此方案可以使电路大为简化，但此设计仅使用PLD不能充分发挥其特点及优势，导致系统性能降低。因此不采用此方案。方案二：采用FPGA作为主控芯片，FPGA外围拓展功能更多，但在运行速度、编程灵活性以及使用方便性上CPLD优于FPGA,即在电路结构上FPGA更复杂，因此不采用此方案。方案三：采用CPLD和单片机相结合的方案。分别利用CPLD在信号处理高速稳定方面以及单片机在逻辑运算、智能控制方面的优越性，使得电路不仅能够简化，而且能够达到设计要求，因此选择方案三。 2、频率测量方案一：采用周期法。需要有标准倍的频率，在待测信号的一个周期内，记录标准频率的周期数，这种方法的计数值会产生±1个脉冲误差，并且测试精度与计数器中的记录的数值有关，为了保证测试精度，测周期法仅适用于低频信号的测量。

信号处理常用方法

信号处理常用方法对于实时数据采集系统，为了消除干扰信号，通常需要对采集到的数据进行数字滤波，常采用的数字滤波法有以下几种：一、算术平均滤波法算术平均滤波法是指对一点数据连续采n个值，然后取其平均值。这种方法能够滤除一般的随机干扰信号，使信号变的平滑，但当n值较大时，灵敏度会降低，故n值要视具体情况进行选取。一般情况下取3～5平均即可。二、滑动平均滤波法算术平均滤波法每计算一次数据需要采集n次数据，这对于测量数据较慢或要求数据计算速度较快的实时控制系统则无法使用，此时可采用滑动平均滤波法。滑动平均滤波法是把n个采样值看成一个队列，队列是长度为n，每进行一次采样就把采样值放入队尾，而去掉原队首的一个采样值，这样，队列中就始终有n个“最新”的采样值，对这n个值进行平均就可以得到新的滤波值。滑动平均滤波法对周期性的干扰具有较好的抑制作用，但对偶然出现的脉冲性干扰抑制作用差，难以消除由于脉冲干扰而引起的采样值的偏差。三、去极值滤波法算术平均滤波法和滑动平均滤波法都难以消除脉冲干扰所引起的误差，会将脉冲干扰“平均”到结果中去。在脉冲干扰严重的场合可采用去极值平均滤波法。去极值平均滤波法的思想是：连续采样n个值，找出并去除其中的最大值和最小值，然后对其余的n-2个值求平均，即可得到有效采样值。为了使算法简单，n通常取偶数，如4，6，8，10等。四、中位值滤波法对某一被测信号连续采样n次，然后把n次采样值按大小排序，取中间值为本次采样值。为方便，n一般取奇数。算法上，则可以采用“冒泡法”来对这n个数据进行排序。中位值滤波法能有效地克服因偶然因素引起的波动干扰，但对于一些快变参数则不宜采用。

数据采集与处理

数据采集与处理实验指导书山东理工大学二00二年十一月

实验一数据采集系统认识实验一、实验目的熟悉数据采集系统的组成、工作过程，熟悉不同传感器的使用，增加感性认识，为后面的课堂教学打下基础。二、实验仪器自动控制温室中的温度传感器、湿度传感器、CO2传感器、风向风速传感器、计算机、A／D板卡、8255板卡、电气控制柜。三、实验步骤 1. 在温、湿度传感器的安装处，介绍温、湿度传感器的工作原理、模拟信号的传送和计算机数据采集过程和方法，讲解数据处理的方法。 2. 在CO2传感器的安装处，介绍CO2传感器的类型、红外式CO2传感器的工作原理和特点。 3. 在风向风速传感器的安装处，介绍风向数字信号并行传送的原理、数据采集方法和处理，介绍风速（转速）脉冲信号的采集和处理方法。 4. 在电气控制柜处，介绍温室电气控制的工作原理和工作过程。 5. 在计算机处，运行温室环境测控程序，介绍数据采集程序的工作过程，介绍编程技术的最新发展趋势和方法。四、作业 1. 数据采集系统的任务是什么？ 2. 数据采集系统由哪几部分组成？ 3. 模拟信号是如何采集到计算机？ 4. 并行数字信号如何采集到计算机？ 5. 转速脉冲信号如何采集到计算机？

实验二模拟信号的数据采集实验一、实验目的让同学在计算机上输入自编的程序，并调试程序，使同学掌握模拟信号的采集方法，掌握相应数据采集程序的编程方法。二、实验仪器万用表、信号接口箱、温度传感器。计算机、A／D板卡、31 2 三、实验步骤 1. 用万用表检查温度传感器输出信号的电压值。 2. 将温度信号接入接口箱。 3. 用并行信号线分别与接口箱和计算机上的A／D卡相连接。 4. 接通计算机、温度传感器电源。 5. 进入Quick BASIC语言环境。 6. 由每组同学将自编的程序（题目见作业）输入计算机，并调试运行程序、输出运行结果。四、作业题目：用PC-6319板卡采集温室的温度数据。对象：温度传感器要求： ⑴每隔10s钟采集一次温度数据。 ⑵ A／D板卡采用双极性方式工作。 ⑶用0通道采集模拟信号。 ⑷A／D转换结果要做标度变换。 ⑸每个采样点上连续采集10个数据，然后作数字滤波处理。 ⑹在计算机上显示出温度值。五、思考题 1. 什么是数据采集板卡？ 2. 现有一BASIC语句中为“U=（H*256+L）*10 / 4096”，试说明该语句完成什么任务？语句中的“H*256+L”部分起到什么作用？为什么要有“H*256”？ 3. 什么是标度变换？为什么要进行标度变换？

信号的采集与恢复

实验报告课程名称：信号分析与处理指导老师：杨欢老师成绩：__________________ 实验名称：信号的采集与恢复实验类型：基Array础实验同组学生姓名：第一次实验信号的采集与恢复一、实验目的 1.1了解信号的采样方法与过程以及信号恢复的方法； 1.2验证采样定理。二、实验原理 2.1信号采集与时域采样定理对一个连续时域信号的采集，理论上是用一系列冲激函数与信号做乘积，实际中常用占空比尽可能小的周期矩形脉冲作为开关函数来代替冲激函数。采样信号的频谱，是由原来信号的频谱进行幅值尺度变换并在频率轴（横轴）上做平移延拓组成的，频率轴上平移延拓的“周期”为开关函数的频率值。具体推导如下：

∑∞ -∞ =-= n s n s n F S F )()(ωωω 其中，)(ωs F 是采样信号)(t f s 的频谱。n S 为开关函数s (t ) 的傅里叶级数的傅里叶系数，)(ωF 为连续信号的频谱。若理想开关函数可表示为周期为T s 的冲激函数序列 ∑∞ -∞ =-= n s nT t t s )()(δ 于是 ) ()() ()()(s n s s nT t nT f t s t f t f -= =∑∞ -∞ =δ ∑ ∞ -∞ =-= n s s s n F T F )(1 )(ωωω 一个典型的例子：矩形脉冲采样信号s(t)，作为理想冲激串的替代。假设脉冲宽度τ，则s(t)的傅里叶变换 ) 2 (Sa τ ωτ s s n n T S ?=，于是)()2 (Sa )(s n s s s n F n T F ωωτωτω-?=∑∞ -∞ = 平移后的频率幅度按Sa(x )规律衰减。采样信号的频谱是原信号频谱周期的延拓，它占有的频带要比原信号频谱宽得多。显然，对于开关函数，若它的频率为f s ，信号的最大频率为f m ，那么为了采样后采样信号的频谱不发生混

信号采集和零阶保持器

信号的采样和复现的数学描述一、采样过程所谓理想采样，就是把一个连续信号)(t e ，按一定的时间间隔逐点地取其瞬时值，从而得到一串脉冲序列信号)(t e *。可见在采样瞬时，)(t e *的脉冲强度等于相应瞬时)(t e 的幅值，即 )0(T e ,)1(T e ,)2(T e ,…)(nT e ，…如图8－8所示。因此，理想采样过程可以看成是一个幅值调制过程，如图8－9所示。采样器好比是一个幅值调制器，理想脉冲序列)(t T δ作为幅值调制器的载波信号，)(t T δ的数学表达式为 ∑∞ ∞ == -n nT )-(t )(δδt T (8－1) 其中=n 0,±1,±2,… )(t e 调幅后得到的信号，即采样信号)(t e *为 ∑∞ -∞ =* -==n T nT t t e t t e t e )()()()()(δδ (8－2) 通常在控制系统中，假设当0

流量计输出的信号一般是脉冲信号或4

流量计输出的信号一般是脉冲信号或4-20mA电流信号，这两种信号输出的都是瞬时流量（也有用继电器输出累积量信号，原理一样，不再赘述），我们的目的是在PLC中计算和显示瞬时流量值和计算累积量值，当输入信号是脉冲信号是，在计算瞬时流量的时候，必须按照一个严格的时间间隔计算才能保证瞬时流量的准确性，因此，计算瞬时流量的时候必须用定时中断来进行，而且，在PLC系统中只能运行这一个中断程序，不允许再产生其它中断（即使是低优先级的中断也不允许运行），以防止干扰定时中断的时间间隔的准确性，计算瞬时流量就是将这个时间段的累计脉冲个数换算成累计流量，再除以时间就是瞬时流量，对于4-20mA输入只需按照其对应的量程进行换算就可以直接得到瞬时流量，而累积流量就是将每个时间段内的累积流量累加起来就是累积流量，在实际使用PLC 编程的过程中必须注意以下几个问题： 1. 输入脉冲频率范围是否超出PLC接收的范围； 2. PLC高速计数器在达到最大计数值时如何保证计算正确； 3. 如何保证定时中断不受干扰； 4. 如何避免计算累积量的误差； 5. 累积量的最大累积位数； 6. 如何复位累积量；下面就最关键的2，4，6问题进行详细的叙述，以西门子S7-200 CPU224 为例，S7-200的CPU224具有6个单相最大30kHz的高速计数器，但PLC内部没有提供相应的算法来计算频率，因此，需要自己编程计算，这就需要在PLC高速计数器在达到最大计数值时要保证计算的正确性，实际编程时，对高速计数器初始化以后就使之连续计数，不再对其进行任何干预，其高速计数器的初始化程序如下：注意：此段程序应该放到PLC第一个扫描周期执行的程序中执行。对于高速计数器是否达到最大计数值时需要判断，S7-200CPU的高速计数器是可以周而复始的进行累计的，最高位为符号位，最小值为7FFFFFFF，由于计

脉冲信号产生电路

数电实验实验报告实验名称脉冲信号产生电路实验目的1.熟悉555集成时基电路的构造、工作原理及特点 2.掌握用时基电路设计脉冲信号产生电路的方法 3.掌握影响脉冲波形参数的定时元件数值的计算方法 4.熟悉使用示波器测量信号周期和脉宽的方法实验仪器设备通用试验箱、数字示波器、万用表、555、电阻、电容、连接线元器件555、电阻、电容实验原理1.555定时器的工作原理：（1）内部组成电路：（2）555定时器的功能表

2.555定时器组成多谐振荡器（1）555定时器组成多谐振荡器连线图（2）工作原理：电路没有稳态，只有两个暂稳态，电路不需要外加触发信号，利用电源通过电阻R A、R B向电容C充电，以及通过放电三极管T放电，便产生振荡。输出信号的时间参数T=T1+T2，其中T1=0.7(R A+R B)C（正脉冲宽度）、T2=0.7R B C(负脉冲宽度)，则T=0.7(R A+2R B)C 且555要求RA、RB均应大于或等于1KΩ，但应小于或等于3.3MΩ （3）芯片引脚图

实验内容设计一个自激多谐振荡器电路，用数字示波器观测Uc与Uo的波形，测定振荡频率；改变RA、RB、C的值，再观测波形及频率的变化。实验数据记录及处理实验数据： R A R B C U C U T(测量) T(实际) f 47Ω100Ω10nF 1.04v 2.16v 1.840ms 1.729ms543.5HZ 100Ω47kΩ10nF 1.00V 757.6V 1.520ms 1.358ms 657.9HZ 实验结论 Vo呈方波当电容充电时，V0输出高电平当电容放电时，V0输出低电平当RA:RB增大时，占空比也随之增大频率与RA、RB、C都成反比