AT45DB081B在数据采集系统中的应用
4.1 数据采集系统
为了保证系统正常工作，消除系统在转换 NtTH 过程的动态误差，模拟开关对N 路信号顺序进 1 行等速率切换时，采样周期至少 f TH N tTH 为 ，
的数据采集任务和技术指标，确定调试系统和开发 软件的手段等。另外，还要对系统设计过程中可能 遇到的技术难点做到心中有数，初步定出系统设计 的技术路线。
2、确定采样频率 采样频率决定了采样数据的质量和数量。 利用采样定理来确定采样频率。 3．系统总体设计 在系统总体设计阶段，一般应做以下几项 工作。 (1) 进行硬件和软件的功能分配 (2) 系统A／D通道方案的确定 (3) 确定微型计算机的配置方案
(1) 进行硬件和软件的功能分配
一般来说，多采用硬件，可以简化软件设计工 作，并使系统的速度性能得到改善，但成本会增 加，同时，也因接点数增加而增加不可靠因素。 若用软件代替硬件功能，可以增加系统的灵活 性，降低成本，但系统的工作速度也降低。 要根据系统的技术要求，在确定系统总体方案 时进行合理的功能分配。
当环境温度变化时，各种误差限制在什么范围;
各通道模拟信号的采集是否要求同步；
所有的通道是否都使用同样的数据传输速率； 数据通道是串行操作还是并行操作； 数据通道是随机选择，还是按某种预定的顺序工作； 系统电源稳定性的要求是什么，由于电源变化引起的误 差是多少；
(3) 确定微型计算机的配置方案
2）输出通道的一般结构
（1）输出通道的作用
是计算机对采样数据实现某种运算处理后，将处理结果回送 给被测对象的数据通路。
（2）输出通道一般结构
多路PT100或4-20ma转485、232采集模块说明
多路PT100或模拟信号4-20ma转485、232采集模块说明数据采集模块的用途数据采集别称数据获取，是运用数据采集模块，从系统软件外界收集数据并输入到系统软件內部的1个插口，数据采集技术已运用在各行各业。
数据采集的目地是以便精确测量工作电压、电流量、溫度、工作压力或响声等物理现象。
应用场景PC的数据采集，根据模块化设计硬件配置、系统软件和电子计算机的融合，开展精确测量。
虽然数据采集模块依据不一样的运用要求有不一样的界定，但系统结构收集、剖析和显示的目地却都同样。
数据采集模块融合了数据信号、控制器、激励器、信号调理、数据采集机器设备和系统软件。
在电子计算机运用的今日，数据采集的必要性是非常明显的，这是电子计算机与外界物理学全球联接的公路桥梁，多种类型数据信号收集的难度系数水平区别挺大。
实际上收集时噪音也将会产生某些不便，数据采集时会某些基本概念要留意，也有大量的实际上的难题要处理。
而数据采集模块主要用于传输数据的工业生产控制模块主要用途，远程控制数据采集模块控制模块比GPRS控制模块在速度上带显著优点。
产品概述：IBF25产品实现传感器和主机之间的多路信号采集，用来检测最多5路温度信号。
IBF25系列产品可应用在RS-232/485总线工业自动化控制系统，温度信号测量、监测和控制等等。
产品包括电源隔离，信号隔离、线性化，A/D转换和RS-485串行通信。
每个串口最多可接255只IBF25系列模块，通讯方式采用ASCII码通讯协议或MODBUS RTU通讯协议，地址和波特率可由代码设置，能与其他厂家的控制模块挂在同一RS-485总线上，便于计算机编程。
IBF25系列产品是基于单片机的智能监测和控制系统，所有的用户设定的校准值，地址，波特率，输入类型，数据格式，校验和状态，转换速率等配置信息都储存在非易失性存储器EEPROM里。
IBF25系列产品按工业标准设计、制造，信号输入/ 输出之间隔离，可承受3000VDC 隔离电压，抗干扰能力强，可靠性高。
数据采集系统
目录摘要第１章引言 (3)第２章研华ADAM模块简介 (4)第2.1节 ADAM4017模拟量输入模块 (4)第2.2节 ADAM-4520 隔离转换器 (4)2.2.1 RS-232接口和RS-485接口 (5)第3章监控组态软件概述 (7)第3.1节组态与监控组态软件 (7)第3.2节组态王6.5的介绍 (7)3.2.1 组态王6.5的程序组成 (8)3.2.2 组态王6.5变量和命令语言 (10)第4章数据采集系统的总体结构 (12)第4.1节数据采集系统的硬件结构 (12)第4.2节数据采集系统的监控界面设计 (13)4.2.1 通讯组态 (13)4.2.2 画面组态 (19)第5章结论 (24)参考文献 (26)致谢 (27)摘要文章介绍了以数据采集模块，通讯模块和监控组态软件为基础的多通道模拟量数据采集系统。
系统采用研华ADAM40178通道A/D模块进行现场数据的采集，通过研华ADAM4520模块传输到计算机，利用组态王软件对数据进行分析处理,并实时显示数据。
本系统数据库技术、计算机图形接口技术于一体, 实现了系统的动态显示、报警、数据记录, 并提供友好的人机界面, 可靠性高、可维护性强。
关键词：数据采集系统；ADAM4017；ADAM4520；组态王软件AbstractThis article introduced a data acquisition system based on data acquisition module，communication module and monitoring and control configuration software.It use YanHua ADAM4017 PLC to make acquisition of those field data.Then we use YanHua ADAM4520 module to transmite to the computer making data processing and analysis with Kingview softwre and at the same time ，displaying the data. This system includes control technology，database technology and computer graphics interface technology，it achieves dynamic display and warning，data records. In addition，our system provides friendly man-machine interface with advantages such as high reliability and good maintainability.Keywords：data acquisition system，ADAM4017，ADAM4520，Kingview softwre第一章引言本文所论述设计的数据采集系统是由ADAM4017数据采集模块，ADAM4520通讯模块和组态王软件组成。
ADC在数据采集系统中的应用研
ADC 在数据采集系统中的应用研
引言
电力线监控系统或现代三相电机控制系统这些应用需要在大约
70dB~90dB(取决于具体应用)较宽的动态范围内实现精确的多通道同时测量，采样速率通常要求16kbps 甚至更高。
影响DAS 的主要噪声和干扰
工业数据采样系统(DAS)定义了两类噪声/干扰。
第一类噪声源于内部电子组件，噪声源包括ADC 的转换处理噪声和谐波失真、缓冲放大器的噪
声和失真，以及基准噪声等。
第二类干扰源于系统外部，包括外部电磁噪声、电源噪声/纹波、I/O 口串扰以及数字系统噪声和干扰。
图1 列出了不同的噪声源。
单片机C8051F206在多路数据采集中的应用
单片机C8051F206在多路数据采集中的应用摘要：本文介绍以CYGNAL公司C8051F206单片机构成的多通道AI采集系统，这种数据采集系统具有结构简单，成本低廉，性能可靠等特点，有一定的使用价值。
关键词单片机数据采集在工业自动化控制中，经常要进行现场数据的采集，实现工艺参数的调节和控制，出现了许多带各种功能的数据采集模块、系统，但很多产品成本较高，本文介绍用单片机C8051F206构成的多通道模拟信号数据采集系统，通过扩展的RS-485总线，实现现场数据采集与PLC通讯，具有结构简单，造价低，性能可靠等特点，本文介绍的单片机多通道模拟信号采集板以成功地应用于几套DCS系统中，取得了较好的效果。
C8051F206是CYGNAL公司的集成产品，是一种高集成度的混合信号系统MCU 芯片，它是真正的单片机。
它包含一个真正12 位多通道ADC，有一个与8051 兼容的微控制器内核，有8k 字节的FLASH 存储器，还有用硬件实现的UART 和SPI 串行接口，此系列产品的特点是有32 个通用的I/ O 引脚，其中有一些能用于指定的数字外设接口，任意一个I/O 引脚均可配置成为模拟输入至ADC。
片内还有VDD 监视器硬件看门狗定时器WDT 和时钟振荡器。
片内FLASH 存储器可在系统多次重复编程且能用于非易失性数据的存储，集成外设中可分别关断单个或所有外设，节省功耗，有256 字节的SRAM 。
在F226 中还附加有1024 字节的RAM，片内JTAG 调试功能，允许使用安装在最终应用系统上的，进行非侵入方式不使用片内资源全速在系统调试。
系统调试支持存储器寄存器的察看和修改、设置断点监视点单步及运行和停机命令。
在用JTAG 口调试时所有的模拟和数字量外设均可全功能运行。
可在工业温度范围-45℃-- +85℃内以2.7V--3.6V 电压工作封装为48 脚TQFP ，端口I/ O 都容许5V 输入信号电压。
工控程序设计之串口设备的数据采集
工控程序设计之串口设备的数据采集1. 引言在工控系统中，串口设备是常用的数据采集和通信方式之一。
串口设备可以连接各种外部设备，如传感器、监测仪器等，通过串口进行数据的传输和采集。
本文将介绍工控程序设计中如何进行串口设备的数据采集。
2. 串口设备和串口通信协议串口设备是一种通过串行通信接口进行数据传输的外部设备。
常见的串口设备包括传感器、PLC（可编程控制器）、电机驱动器等。
串口通信协议通常使用RS-232或RS-485标准，通过串口发送和接收数据。
RS-232是一种常用的串口通信标准，使用DB9或DB25连接器，支持最长距离为50英尺。
RS-232通信协议使用一对差分信号进行数据传输，适用于近距离的数据传输。
RS-485是一种支持多点通信的串口标准，使用两线（A和B）进行数据传输。
RS-485通信协议支持最长距离为4000英尺，并能同时连接多个设备，适用于需要远距离传输和多设备通信的场景。
3. 串口设备的数据采集串口设备的数据采集是工控系统中重要的任务之一。
通过串口设备，可以从外部设备读取传感器数据、监测设备状态等信息，以实现实时监测和控制。
数据采集的过程包括以下几个步骤：3.1. 打开串口在进行串口设备的数据采集之前，需要首先打开串口。
在工控程序中，可以使用相应的库函数或API来打开串口。
打开串口时需要指定串口的名称、波特率、数据位、校验位、停止位等参数。
以下是一个使用Python的serial库打开串口的示例：import serialser = serial.Serial('COM1', baudrate=9600, timeout=1)3.2. 读取数据打开串口后，可以通过读取串口来获取设备发送过来的数据。
读取串口数据的方式有两种：阻塞读取和非阻塞读取。
阻塞读取是指程序在读取串口时会一直等待直到数据可读。
非阻塞读取是指程序会立即返回可用的数据，无需等待。
以下是一个使用Python的serial库进行串口数据读取的示例：data = ser.read(10) # 读取10个字节的数据3.3. 数据处理读取到的串口数据通常是原始数据，需要进行进一步的处理。
基于RS485总线的分布式高精度数据采集系统
㊀２０２１年㊀第２期仪表技术与传感器Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ㊀Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ㊀ａｎｄ㊀Ｓｅｎｓｏｒ２０２１㊀Ｎｏ．２㊀基金项目：国家自然科学基金杰出青年基金资助项目（６１５２５１０７）收稿日期：２０２０－０３－２４基于ＲＳ４８５总线的分布式高精度数据采集系统陈㊀航１，严㊀帅２，刘㊀胜１，张会新１（１．中北大学，仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原㊀０３００５１；２．北京宇航系统工程研究所，北京㊀１０００７６）㊀㊀摘要：针对分布式测试系统中物理量种类多㊁相互之间易干扰，数据需要远距离传输的要求，设计了一种基于ＲＳ４８５总线的分布式数据采集系统㊂该系统主要包含上位机㊁主控站点和被控站点，通过定制ＵＳＢ和ＲＳ４８５总线通信协议，实现了总线上４０个站点的轮询测量或单站点单通道测量㊂实验结果表明，该系统实现了数据的可靠传输，有效解决了大面积环境下进行分布式高精度数据采集的问题，具有较好的实用价值㊂关键词：分布式；ＲＳ４８５总线；高精度；智能化；ＡＤＳ１２５８；数据采集中图分类号：ＴＰ３０２㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００２－１８４１（２０２１）０２－００７１－０４ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＨｉｇｈ⁃ｐｒｅｃｉｓｉｏｎＤａｔａＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＲＳ４８５ＢｕｓＣＨＥＮＨａｎｇ１，ＹＡＮＳｈｕａｉ２，ＬＩＵＳｈｅｎｇ１，ＺＨＡＮＧＨｕｉ⁃ｘｉｎ１（１．ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａＴｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＤｙｎａｍｉｃＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００５１，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｉｊｉｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＲＳ４８５ｂｕｓｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｔｈａｔｔｈｅｒｅａｒｅｍａｎｙｋｉｎｄｓｏｆｐｈｙｓｉｃａｌｑｕａｎｔｉｔｉｅｓｗｈｉｃｈａｒｅｅａｓｙｔｏｉｎｔｅｒｆｅｒｅｗｉｔｈｅａｃｈｏｔｈｅｒ，ａｎｄｔｈｅｄａｔａｎｅｅｄｓｔｏｂｅｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄｏｖｅｒｌｏｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｓ．Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｍａｉｎｌｙｉｎｃｌｕｄｅｄｔｈｅｈｏｓｔｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｔｈｅｍａｓｔｅｒｓｔａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｓｔａｔｉｏｎ．ＢｙｃｕｓｔｏｍｉｚｉｎｇｔｈｅＵＳＢａｎｄＲＳ４８５ｂｕｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌｓ，ｉｔｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｐｏｌｌｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆ４０ｓｔａｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｂｕｓｏｒｓｉｎｇｌｅ⁃ｃｈａｎｎｅｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒ⁃ｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｃｈｉｅｖｅｓｒｅｌｉａｂｌｅｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｏｌｖｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄａｎｄｈｉｇｈ⁃ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｉｎｌａｒｇｅ⁃ｓｃａｌｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｈａｓｈｉｇｈｐｒａｃｔｉｃａｌｖａｌｕｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ；ＲＳ４８５ｂｕｓ；ｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ；ＡＤＳ１２５８；ｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ０㊀引言在一些分布式测试系统中，不可避免地要对被测环境不同位置地点多种物理量（湿度㊁温度㊁压力等）进行精确采集和测量［１－２］㊂传统的测试系统大多采用点对点连线的电缆对传感器的模拟量信号进行传输，这种方式一方面容易受到周围电磁环境的影响，降低采集精度；另一方面增加了测试系统中电缆的消耗量和成本，还在一定程度上影响采集系统的健壮性㊂为了提高测试系统的智能化程度和精确度，设计了一个基于ＲＳ４８５总线的分布式高精度数据采集系统，将各地点的传感器信号通过采样转换为数字信号，通过ＲＳ４８５总线传至系统主控站点［３－５］㊂和现有的测试系统相比，增加了数据采集通道个数和采集精度，最多可实现６４０个测点数据的轮询采集，提高了数据传输的智能化水平㊂１㊀系统总体设计分布式数据采集系统主要包含上位机㊁ＲＳ４８５总线主控站点和４０个ＲＳ４８５总线被控站点等部分，原理框图如图１所示㊂主控站点与上位机通过ＵＳＢ接口交换数据，在上位机下传的数据被解析后，ＦＰＧＡ将其通过主站ＲＳ４８５模块发出并与配对成功的被控站点通信㊂根据不同的命令，可以实现不同速率下的固定通道和自动扫描通道数据采集功能㊂主控站点在接收到数据后进行打包，通过ＵＳＢ接口传至上位机，实现了一主控站点多被控站点的高速ＲＳ４８５通信㊂每个被控站点包含ＲＳ４８５总线模块㊁ＦＰＧＡ控制模块㊁Ａ／Ｄ采集模块等，属于独立的数据采集子系统，原理设计图如图２所示㊂与主控站点下传的站点号匹配正确后，ＦＰＧＡ首先对ＡＤＳ１２５８相关寄存器进行配置，开始Ａ／Ｄ采集，完成后将数据传至主控单元㊂㊀㊀㊀㊀㊀７２㊀ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒＦｅｂ．２０２１㊀图１㊀系统整体原理框图图２㊀被控站点设计示意图２㊀系统硬件设计２．１㊀ＦＰＧＡ控制模块系统选用Ｓｐａｒｔａｎ－６系列ＦＰＧＡ作为主控芯片㊂在主控站点的硬件电路设计中，选择ＸＣ６ＳＬＸ１５０芯片对ＲＳ４８５总线通信芯片ＩＳＯ１１７６Ｔ和ＵＳＢ接口芯片ＦＴ２２３２进行控制，其电路连接示意如图３所示㊂被控站点的Ａ／Ｄ采集芯片ＡＤＳ１２５８及ＲＳ４８５通信芯片通过ＳＰＩ接口与ＦＰＧＡ连接，电路设计如图４所示㊂图３㊀主控站点ＦＰＧＡ电路设计图图４㊀被控站点ＦＰＧＡ电路设计图２．２㊀ＲＳ４８５总线模块分布式数据采集系统具有分布范围大㊁电磁环境复杂㊁传输节点要求多等特点㊂为满足设计要求，选用ＲＳ４８５总线通过差分线的压差传输数据，可以极大地减少传输过程中的共模干扰，提高数据传输系统的健壮性［６］㊂总线接口芯片ＩＳＯ１１７６Ｔ内部集成了变压器驱动器，在不要外部光耦的情况下实现隔离式供电，该芯片最大可支持２５６个从节点，最大数据传输速率达到４０Ｍｂｐｓ，详细的电路连接图如图５所示㊂图５㊀ＲＳ４８５总线模块电路连接图２．３㊀Ａ／Ｄ转换模块被控站点采用ＡＤＳ１２５８对来自传感器的模拟量信号进行模数转换㊂ＡＤＳ１２５８具有２４位采样分辨率，固定通道的采样速率能达到１２５ＫＳＰＳ，１６个通道同时采集最高速率可达２３．７ＫＳＰＳ，同时还集成了片上温度传感器，可以通过读取寄存器来读取芯片工作温度，它的工作温度为－４０ １０５ħ，此外还有低温漂㊁低噪声等特点，非常符合系统的设计要求［７－８］㊂ＦＰＧＡ和ＡＤＳ１２５８通过ＳＰＩ接口相连，ＣＬＫＩＯ为外部时钟输入引脚，来自ＦＰＧＡ的１６ＭＨｚ时钟通过５０Ω电阻后与其相连，同时要将时钟选择引脚ＣＬＫＳＥＬ置高，芯片模拟供电电压为ＡＶＤＤ＝５Ｖ，ＡＶＳＳ＝ＡＧＮＤ，参考电压为ＶＲＥＦ＝ＶＲＥＦＰ－ＶＲＥＦＮ＝５Ｖ，数字供电电压为ＤＶＤＤ＝３．３Ｖ，ＤＶＳＳ＝ＤＧＮＤ㊂ＡＤＳ１２５８的硬件电路如图６所示㊂㊀㊀㊀㊀㊀第２期陈航等：基于ＲＳ４８５总线的分布式高精度数据采集系统７３㊀㊀图６㊀ＡＤＳ１２５８接口电路设计图２．４㊀ＵＳＢ接口设计ＦＴ２２３２Ｈ为支持高速ＵＳＢ２．０通信的接口芯片，支持最高４８０Ｍｂｐｓ的通信速度㊂它有Ａ㊁Ｂ２个数据传输通道，根据设计需要可以配置成多种速度模式，具体的接口如图３所示㊂芯片的工作模式为ＦＴ２４５异步ＦＩＦＯ接口模式，９３ＬＣ５６Ｂ为ＥＥＰＲＯＭ，用于保存ＦＴ２２３２Ｈ配置完后的相关信息［９］㊂３㊀系统软件设计３．１㊀主控站点软件设计主控站点通过ＵＳＢ接口实现和上位机的数据交换，根据不同指令实现数据打包传输和被控站点寄存器配置功能［１０］㊂ＦＴ２２３２Ｈ的数据收发时序通过ＦＰＧＡ控制，具体的读写时序如图７所示㊂ＲＸＦ＃信号为芯片输出信号，当缓存Ｂｕｆｆｅｒ内部有读数空间时输出为低，这时可以拉低ＲＤ＃信号进行一次８位ＦＩＦＯ数据的读取，然后ＲＸＦ＃信号被拉高，这期间不能进行读数操作，等ＲＸＦ＃再次拉低时进行下一次读数操作，写数据过程和读数据过程类似㊂图７㊀ＦＴ２２３２Ｈ读写时序图上位机和主控站点的通信协议如表１所示㊂在系统上电完成复位后，若接收到命令的第一个字节为２５ｈ，再继续判断下一个字节，若命令是５５ｈ（查询指令），则根据表１所示的通信协议进行ＲＳ４８５总线通信，主控站点从１到４０依次查询被控站点，并将收到被控站点的数据上传至上位机进行显示㊁存储；若命令是ＡＣｈ（寄存器配置指令），则对上位机的命令拆分处理，把后４个字节的数据根据总线通信协议进行打包，然后转发至对应的被控站点㊂表１㊀上位机通信协议命令有效标志８ｂｉｔ命令字８ｂｉｔ数据位３２ｂｉｔ寄存器配置命令２５ｈＡＣｈ被控站点地址８ｂｉｔ站点配置数据２４ｂｉｔ查询命令２５ｈ５５ｈ无效位停止命令２５ｈ９０ｈ无效位㊀㊀总线数据传输采取ＣＲＣ－４进行差错控制，通信协议如表２所示㊂主控站点将校验无误的数据传送给上位机显示存储，校验不通过则再一次查询该站点，如果连续３次数据校验不通过，则将站点序号告诉上位机，然后进行下一个站点查询，避免了因某个站点工作异常而使整个系统无法工作，提高了数据采集系统的可靠性性和抗干扰能力［１１］㊂表２㊀ＲＳ４８５总线通信协议起始位１ｂｉｔ有效数据位３２ｂｉｔＣＲＣ码４ｂｉｔ停止位３ｂｉｔ０被控站点地址８ｂｉｔ站点数据㊀２４ｂｉｔＣＲＣ－４１１１３．２㊀被控站点软件设计被控站点作为独立的数据采集系统，主要完成１６路模拟量信号采集和ＲＳ４８５总线通信工作㊂根据系统设计要求，ＡＤＳ１２５８默认工作模式为以２３．７ＫＳＰＳ㊀㊀㊀㊀㊀７４㊀ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＳｅｎｓｏｒＦｅｂ．２０２１㊀采样速率自动扫描１６个模拟量输入通道，寄存器通过ＳＰＩ接口进行配置，ＤＩＮ管脚为数据输入引脚，ＣＯＮＦＩＧ１寄存器主要涉及采样速率的设置，命令字和寄存器地址为６１ｈ，相应的配置数据为０３ｈ；ＭＵＸＳＧ０和ＭＵＸＳＧ１寄存器主要进行采样通道选择，命令字和寄存器地址分别为６４ｈ和６５ｈ，相应的配置数据都为ＦＦｈ㊂根据ＳＣＬＫ管脚的时序写入配置寄存器的数据，如图８所示，在片选信号ＣＳ拉低时，有效命令和数据在ＳＣＬＫ上升沿从最高位开始顺序进入ＤＩＮ管脚㊂图８㊀ＡＤＳ１２５８寄存器配置时序图系统运行后，被控单元首先按照默认值对ＡＤＳ１２５８的寄存器进行配置，配置完成后对相关寄存器的值进行读取，验证是否配置正确，随后开始监测ＲＳ４８５总线上的数据，当与总线上的站点序号验证成功后，进行数据采集和发送数据，工作软件设计流程如图９所示㊂上位机可以对各被控站点的寄存器进行重新配置，以满足特殊测试要求㊂图９㊀被控站点软件设计流程图ＡＤＳ１２５８开始进行数据采集时，首先将ＳＴＡＲＴ管脚进行拉高，程序开始检测ＤＲＤＹ管脚的电平状态，当为低电平时，表示一个通道模拟量完成转换，读取有效数据共计３２位，高８位包含状态信息和通道信息，低２４位代表转换的有效数据㊂ＡＤＳ１２５８可以在小于７００μｓ的时间内处理完１６路通道的数据采集㊂４㊀测试结果分布式数据采集系统的ＲＳ４８５总线上间隔１ｍ设置一个被控站点，总线长度共计４０ｍ㊂系统测试时，在第一个被控站点１５通道输入２Ｖ电压，其余的被控站点和通道不输入电压，使用上位机发送查询命令后回传的数据见图１０㊂图１０㊀测试数据根据上位机的数据显示，主控站点按顺序查询了被控站点的１６路采集通道，ＥＢ９０ＥＢ９０是子站点数据发送结束标志，很好地完成了主控站点控制下的数据采集功能㊂数据 ＡＤＤ００００１９６２Ｆ７７Ｅ９ 中 ＡＤＤ００００１９６ 表示第一个被控站点１５通道的数据采集结果， ２Ｆ７７Ｅ９ 转变成电压为１．９７７８Ｖ，高精度万用表显示实际电压为１．９７８９Ｖ，所以系统的采集精度为０．６％，表明数据采集系统的精度很高㊂５㊀结束语分布式数据采集系统的设计采用２４位的模数转换芯片ＡＤＳ１２５８，提高了模拟量数据采集精度，选用ＲＳ４８５总线进行数据的传输，增加了系统挂载的站点数量，总线驱动器芯片ＩＳＯ１１７６Ｔ的使用实现了电源隔离，减少了周围环境的干扰㊂测试表明，系统数据传输可靠，精度很高，同时还可以根据（下转第７９页）㊀㊀㊀㊀㊀第２期李鹏飞等：基于ＮＶＩＤＩＡＴＸ２模块的双目视觉信号采集系统设计７９㊀㊀效果图，在界面上定义一个全黑灰度图，将接收到的坐标点以白色画出，实时采集发送帧率为１４０ｆｐｓ，采集处理图像无丢帧失帧现象，发送数据包无丢包现象，稳定性好，满足了设计要求㊂６ 结论针对胶体三维信息检测面临的缺失高帧率㊁采集实时性的问题，设计了一套双目视觉信号采集系统，该采集系统具有４路线结构光采集系统，实现了双目实时信号采集㊂其中以嵌入式ＮＶＩＤＩＡＴＸ２为核心详细介绍了图像采集㊁处理以及中心线坐标发送的全过程，结合了小型化硬件以及简便的上位机界面，集成了一套小体积㊁高效率㊁方便操作和移动的采集系统㊂实验测试表明系统稳定性好，精度高，满足了设计要求，为汽车关键部件胶体三维测量做好了充分准备，具有较好的实用价值㊂参考文献：［１］㊀任勇峰，王国忠．基于ＣＭＯＳ传感器的高性能图像采集系统设计［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１９（１）：６４－６７．［２］㊀岳昊，武栓虎．基于机器视觉的医用瓶盖质检系统设计［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１９（１０）：８３－８７．［３］㊀杨长辉，黄琳．基于机器视觉的滚动接触疲劳失效在线检测［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１９（４）：６５－６９．［４］㊀相江．线结构光传感器系统建模与误差分析［Ｄ］．合肥：合肥工业大学，２０１９．［５］㊀章金敏．基于激光三角法的物体三维轮廓测量系统［Ｄ］．武汉：武汉理工大学，２０１５．［６］㊀戴力．汽车涂胶工艺应用研究［Ｊ］．汽车零部件，２０１７，２３（８）：７１－７４．［７］㊀朱立忠，陈美洋．一种基于机器学习的汽车涂胶缺陷检测研究［Ｊ］．沈阳理工大学学报，２０１８，２３（４）：１８－２２．车工艺师，２０１９，２５（７）：６１－６４．［９］㊀吴勇，雷旭智．科惠力测量技术在缸体表面刀痕问题中的应用［Ｊ］．装备制造技术，２０１７，１６（８）：１２１－１２３．［１０］㊀唐广辉，穆建华，夏志豪．基于科惠力测量技术的发动机故障诊断应用［Ｊ］．汽车科技，２０１５，２３（１）：５２－５６．［１１］㊀ＯＬＥＮＳＫＹＪＡＧ，ＤＯＮＩＳＩＲ，ＢＯＲＮＨＯＲＳＴＧＭ．Ｎｏｎｄｅ⁃ｓｔｒｕｃｔｉｖｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｎｇｅｓｄｕｒｉｎｇｉｎｖｉｔｒｏｇａｓｔｒｉｃｄｉｇｅｓｔｉｏｎｏｆａｐｐｌｅｓｕｓｉｎｇ３Ｄｔｉｍｅ⁃ｓｅｒｉｅｓｍｉｃｒｏ⁃ｃｏｍｐｕｔｅｄｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｏｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２０，２６７：１－１１．［１２］㊀金贝．基于ＨＡＬＣＯＮ的机器视觉教学实验系统设计［Ｄ］．北京：北京交通大学，２０１２．［１３］㊀方玉红．基于机器视觉的轨道缺陷图像检测系统设计［Ｄ］．南昌：南昌大学，２０１３．［１４］㊀ＭＩＣＨＡＥＬＬＢ，ＮＥＬＥＶ，ＰＡＮＦＩＬＯＶＡＶ，ｅｔａｌ．Ｒ⁃Ｆｒｏｍ⁃ＴａｓａｃｏｍｍｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａｒｒｈｙｔｈｍｉａｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｉｎｌｏｎｇＱＴｓｙｎｄｒｏｍｅｓ［Ｊ］．Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ．ＡｒｒｈｙｔｈｍｉａａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，２０１９，１２（１２）：１－１５．［１５］㊀李杰强．基于线阵ＣＣＤ的微位移传感器设计与研究［Ｄ］．广州：华南理工大学，２０１２．［１６］㊀刘文倩，沈三民，刘利生，等．基于以太网与ＦＰＧＡ的多通道信号源的系统设计［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１９（１）：３０－３３．［１７］㊀何能正，董建云，何岸．以太网数据包分段传输技术［Ｊ］．光通信技术，２０１３，３７（９）：２４－２７．作者简介：李鹏飞（１９９４ ），硕士研究生，主要研究方向为嵌入式机器视觉㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｉｐｅｎｇｆｅｉｈｕｆｔ＠１６３．ｃｏｍ通信作者：卢荣胜（１９６３ ），教授，博士生导师，主要从事机器视觉和精密测量等方面的研究㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｒｓｌｕ＠ｈｆｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ（上接第７４页）要求变换采集通道数量和采集速率，该分布式数据采集系统具有较好的实用价值㊂参考文献：［１］㊀韩慧．基于ＲＳ４８５总线的温室环境监测系统［Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１２（３）：６４－６５．［２］㊀李木国，王延国，孙慧涛．基于ＥｔｈｅｒＣＡＴ总线的串联型分布式据采集系统设计［Ｊ］．计算机测量与控制，２０１６，２４（６）：１９５－１９８．［３］㊀童一飞，王红亮，低功耗ＩＥＰＥ传感器数据采集系统的设计与实现［Ｊ］．电测与仪表，２０１９，５６（５）：１０１－１０４．［４］㊀唐夕晴，李建闽，佘晓烁．ＲＳ４８５总线接口性能测试仪设计与开发［Ｊ］．电测与仪表，２０１８，５６（７）：１４２－１４７．［５］㊀张志，李琮琮，王平欣，等．智能电能表ＲＳ４８５接口设计方案综述［Ｊ］．电测与仪表，２０１５，５３（５）：１２４－１２８．［６］㊀白冰．基于４８５总线的分布式输入输出系统［Ｄ］．天津：天津大学，２０１７．［７］㊀吴平，骆朝亮．基于ＵＳＢ的ＡＤＳ１２５８传感器信号采集系统［Ｊ］．软件导刊，２０１０（６）：６５－６７．［８］㊀金永杰，龙平，熊剑平．２４位高精度模数转换器ＡＤＳ１２５８的原理及应用［Ｊ］．电子设计工程，２００８（６）：６１－６４．［９］㊀王辉，陈爱生．基于ＦＴ２２３２Ｈ的ＵＳＢ２．０数据采集系统设计［Ｊ］．电子器件，２０１５（１）：１４４－１４７．［１０］㊀李超．基于ＦＰＧＡ＋ＵＳＢ２．０高速数据采集系统的研究与设计［Ｄ］．武汉：武汉理工大学，２０１３．［１１］㊀ＴＯＮＧＸＲ，ＳＨＥＮＧＺＢ．ＤｅｓｉｇｎｏｆＵＡＲＴｗｉｔｈＣＲＣｃｈｅｃｋｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１２，４９０－４９５：１２４１－１２４５．作者简介：陈航（１９９３ ），硕士研究生，研究方向为嵌入式智能仪器㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：６１４４４１５０９＠ｑｑ．ｃｏｍ通信作者：张会新（１９８０ ），博士，副教授，研究方向为动态测试技术与仪器㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｈｘ＠ｎｕｃ．ｅｄｕ．ｃｎ。
基于AT89C51SND1单片机的数据采集系统
基于AT89C51SND1单片机的数据采集系统摘要在实际的工作中需要对现场的温度、湿度、压力、流量等各种工艺参数随时进行采集、检测和监控，同时还要将采集到的数据及时传递给上位机，以实现对参数的随机查询，对信息的存储与处理，及时调整控制方案，提高生产效率和产品的质量。
为此我们利用AT89C51SND1单片机作为主控制器，设计了一个简单易行的数据采集系统。
我们的系统利用AT89C51SND1的强大功能来实现对模拟信号的采集和输出、显示。
通过其自带的AD转换采集来自实际生活中的各种模拟信号（比如：温度、压力、还有连续的声音信号等），并且利用一个多路模拟开关CD4051可以实现多路数据的采集。
采集到的数据误差小于0.1%，一旦出现故障且具有报警功能。
在软件设计过程中，使用的编程工具是C语言，它可读性强，简单可靠。
关键词：数据采集 C语言单片机AbstractIn the actual work, The scene temperature, the humidity, the pressure, the current capacity and each kind of craft parameter need to be carried on gathering, examinating and monitoring whenever needed. Simultaneously, the gathered data is promptly transmitted to the position machine, so as to realize stochastically inquiry to the parameter, process and memorize with the information, adjust the control plan promptly, and enhance the production efficiency and the product quality. Thus, we use the AT89C51SND1 microprocessor control unit as the host controller to have designed a design a simple and feasible data acquisition system. Our system realizes gathering and the output, the display of the simulated signal with formidable function of the AT89C51SND1.It gathers each kind of simulated signal (for instance: the temperature, the pressure, the continual sound signal and so on ) of the practical life with the AD transformation. It also can realize multichannel data gathering with a multichannel analog switch CD4051. The gathered data error is smaller than 0.1%, once it appears the break soon makes the police function work. In the software design process, the programming tool is the C language. It has strongly readability, and it’s simple and reliable.Keywords:Data Acquisition C Language MCU目录引言 (1)1 概述 (2)1．1本课题研究的背景和意义 (2)1．2本课题的任务和要求 (3)1．3课题设计总体方案的确定 (3)2 数据采集系统的组成与基本原理 (5)2．1数据采集系统的基本组成 (5)2．2数据采集系统的工作原理 (9)2.3数据采集系统的硬件框图 (2)3 数据采集系统的软件设计 (2)3.1主程序流程图及说明 (2)3.2初始化显示子程序的编程 (7)3.3 LCD数据显示程序的编程 (9)3.4键盘模块的编程 (12)4 数据采集系统的调试 (13)4.1主程序功能的调试 (13)4.2 LCD显示程序的调试 (14)4.3键盘功能的调试 (14)致谢 (15)附录 (16)附录A (16)附录B (16)附录C (16)参考文献 (17)引言在工业生产过程中，为了保证系统的安全正常运行以及实时的监控与检测但在实际工作现场中要做到实时监测却很难，这要用到数据采集系统。
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３ 硬 件 电路
本 系 统 选 用 Ｐ ＩＩＳ 司 的Ｐ ９ Ｖ １ Ｄ Ｂ Ｈ ＬＰ 公 ８Ｌ ５Ｒ ２ Ｎ 微 控 制 器 进 行 控 制 。 Ｐ９Ｖ １Ｄ Ｂ ８ Ｌ ５ Ｒ ２ Ｎ是 一 款 ８Ｃ １ ０ ５ 微控 制器 ．包 含６ ｋ ｌｓ和 １ ２ 字 节 的数 ４ ＢＦａｈ ０ ４
Ｍａ ．２ Ｏ ｒ ０７
（ ＰＯＹ作 模 式 时 序 ａ ）Ｓ Ｉ－ －
多
图４
数 据 读 写 流 程 图
（ Ｐ３Ｙ作 模 式 时序 ｂ Ｉ－ ）Ｓ －
图２ Ａ ４ Ｄ ０ ｌ 的 工 作 时序 Ｔ５ Ｂ８Ｂ
操 作 时 ，可 以先 将 ２４Ｂ ｔｓ ６ ｙｅ的数据 写 Ａｂｆ ｒ￣， ．ｕｆ ｈ ｅ 计 数器 计 为 １ 。再将 ｂｆ ｒ 的数 据送 入 内部 存储 ｕｆ 中 ｅ
２０ 年３ ０ ７ 月
Ａ ４ Ｄ ０ １在数据采集系统中的应用 Ｔ ５ Ｂ ８Ｂ
樊 寅逸 ，何 海 光
（． １ 西安 电子科技 大学 电子 工程 学 院，陕 西 西安
２ 西安 通信 学 院 ，陕 西 西安 ．
７０７ ； １０ １
７００ ） １１６
摘 要 ：针 对数 据信 号 处理 系统 中的 数据 存储 问题 ，在 数 据 采 集技 术 的基 础 上 ，介 绍 了Ａ ． ｔ ｍｅ公 司的Ａ ４ Ｄ ０ １ ｌ Ｔ ５ Ｂ ８ Ｂ串行 Ｆ Ａ Ｈ存储 芯 片的具 体使 用 方法 。给 出 了Ａ ４ Ｄ ０ １ 在 系统 应 ＬＳ Ｔ５ Ｂ８Ｂ
用 中的硬件结 构和软 件设计 流程 。
关键词 ：Ａ ４ Ｄ ０ １ ｌ ｓ ；存储 器；数 据 采集 ；信号 处理 Ｔ ５ Ｂ ８ Ｂ；ｆ ｈ ａ
０ 引 言
在 信号采 集 系统 中 。往 往需 要对 多种 数据 波 形进行 存储 、转 移或 比较 ，这就要 求 系统 能方 便 地访 问 、传输波 形数 据 。Ｆ Ａ Ｈ 储 器 以其体 积 ＬＳ 存 小 、容量 大 、可 随机访 问的特点 ，在 系统 中得 到
除 功能 。有４ ９ 页 。每 页２４ 容量 。并具有 两个 ０６ ６Ｂ
２ ４ 缓 冲 区 ６Ｂ
Ａ ４Ｄ ０１ Ｔ ５ Ｂ ８ Ｂ的相 关 操 作 包 括 读 主存 储 页 、
主存 储 页数 据拷 贝 到缓 冲区 、主存储 页与缓 冲区 数 据 比较 、缓 冲区 数据 写 入 主存 储 页 、页擦 除 、
在存 储 开始后 。Ｆ Ｓ Ａ Ｌ Ｈ的控 制 单元 将数 据缓 冲模
Ａ ４ Ｄ ０ １ 持 Ｓ １ 和 Ｓ Ｉ３ 种 传 输 方 Ｔ ５ Ｂ ８ Ｂ支 Ｐ ０ Ｐ 两
式 ．其时序 图分别 如 图２ 所示 。
块 中的数 据存 入相 应 的Ｆ Ａ Ｈ存储 器 中 ，直到 计 ＬＳ 数 器计 到设定 的数 值 为止 。在本 系统 中 ，一次 存 储 只对一 组数 据进 行操作 。这 样可 以保 证各 组 数
钟频 率可 达２ ｚ ０ＭＨ 。它 支持页 和块 （块＝ 页）擦 １ ８
１ 系统 设计
本系 统 的整个数 据存储 系 统可 以分 为数 据缓 冲模块 、控 制单 元 和Ｆ Ａ Ｈ存储 模块 三 个 部 分 ， ＬＳ 其 系 统结 构 框 图如 图１ 示 。 图 中数 据缓 冲模 块 所 负 责对端 Ｅ数据 进 行缓 冲 。以满 足Ｆ Ａ Ｈ存储 器 ｌ ＬＳ
块擦 除 、页编程 和页重 写读 、缓 冲区 、写 缓 冲区 和读状 态寄存 器 等 。其 中缓 冲区数 据写 入 主存储
页的操作 中又 包括写 前擦 除和边 写边擦 。
的 传输要 求 。控 制单 元 可按 照Ｆ Ｓ Ａ Ｌ Ｈ存 储器 的 控 制 要求 ．对 Ｆ Ａ Ｈ的 读写 、擦 除 操作 进 行 控 制 。 ＬＳ
了很 好 的应用 。本 文从实 际应用 角度 出发 ，简单 介 绍 了Ｆ Ａ Ｈ存 储 器Ａ ４ Ｄ ０ １ ＬＳ Ｔ ５ Ｂ ８ 在数 据采 集 系统 中 的软／ 硬件设 计思路 和设计要 点 。
据之 间不 出现 覆盖 ．以增加存 储 的有 效性 和 可靠
性。
２ Ｆ Ａ Ｈ 片Ａ ４Ｄ Ｏ １ ＬＳ 芯 Ｔ ５ Ｂ ８Ｂ
单 元 ，并 重 复 以上 操作 ，当 计数 器 计 到４ ，即 时 可 完成 一个 波形 数据 的存储 。读 操 作则 反之 。即 将 数据 先 送 入ｂ ｆ ｒ ｕ ｅ，再 由ｂ ｆｒ ｆ ｆ ｕ ｅ 向外部 传 输 ，且 仍 以计数４ 为一 操作 周期 。每 次读 写 流程 如 图４ 次
图 １ 系统 结构 框 图
据Ｒ Ｍ．它 的典 型特性 是× 方式 选项 。设 计 者可 Ａ ２
通 过 该 特性 来选 择 以传 统 的８ Ｃ １ 钟频 率 （ ０ ５时 每
收 稿 日期 ：０ ７ 叭 一 ５ ２０ 一 ２
个机 器周期 包 含 １个 时 钟 ）或 × 方式 （ 个机 器 ２ ２ 每
Ａ ４ Ｄ ０ 是Ａ ｍ ｌ 司 推 出的串行 Ｆａｈ Ｔ ５ Ｂ ８ １ Ｂ ｔ ｅ公 ｌｓ存
储 器 ．该 芯 片 采 用 串行 外 围接 口．具有 体 积 小 、
容量 小 、Biblioteka 耗 低 和硬件 接 Ｅ简单 的特点 。易于构 ｌ 成 微 型低 功 耗 测 量 系统 。Ａ ４ Ｄ ０ １ 的 最 大 时 Ｔ５ Ｂ８Ｂ
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第９ 卷
第３ 期
电 子元 器 件 主 用
Ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｏ ｏ ｅ ｔ Ｄｅ ｉｅＡｐ ｌ ａｉ ｎ ｌｃ ｒ ｎｃ Ｃ ｍｐ ｎ ｎ ＆ ｖｃ ｐｉ ｔ ｓ ｃ ｏ
Ｖ １ ． ｏ ． Ｎｏ３ ９
Ｍａ ． ２ ｏ７ ｒ ０
２ 电 子 元 器 件 主 用 ２ ０ ． Ｗ ＷＣ ｉａ Ｃ ．ｅ ６ ０ ７ Ｗ ．ｈｎＥ Ｄｎｔ ３
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第２ ７ ３ ９ｏ 月 卷 ０年
３ 第３ 一 期 ｛
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