单片机高速数据采集分析器课设
基于单片机单通道八位高速(10MHz)数据采集系统设计课程设计
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y课程设计说明书（论文）课程名称：课程设计I设计题目：基于单片机单通道八位高速（10MHz）数据采集系统设计院系：班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：哈尔滨工业大学摘要：利用单片机及一种高速异步FIFO 芯片SN74ACT7808和高速A/D芯片的设计了一个高速不连续采样的数据采集系统，给出了该采集系统的接口电路，并阐述它的实现原理和具体实现流程。
关键词：高速异步FIFO；高速A/D芯片；高速不连续采样；数据采集一. 设计背景及相关知识：数据采集是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者点亮信号，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。
在数字信号处理领域，数据采集一直是一项关键技术。
随着数字化技术的不断发展,数据采集技术也呈现出速度更快、通道更多、数据量更大的发展趋势。
而为了满足高速采集系统的要求，CPLD,DSP 等高速器件被运用于数据采集。
然而，在许多情况下，数据既不需要进行实时处理，也不需要进行连续采样，只需要分时地进行高速采样，此时可采用FIFO芯片和高速A/D转换器相结合，来实现数据的采集与存储自动的保持同步。
这样就降低了数据处理部分所需单片机的性能要求，降低了其成本。
二.系统的总体设计：该系统采用89C51单片机作为控制系统的核心，应用高速A/D转换芯片TLC5540实现模数转换,并利用FIFO芯片SN74ACT7808实现来实现数据的采集与存储自动的保持同步，单片机与上位机进行通讯,将采样数据存储在上位机中以便数据的查询和分析，从而实现高速地单通道8位数据的数据采集这些系统性能指标。
三．硬件系统设计：硬件电路包括了单片机模块、模数转换模块及数据通信模块。
硬件电路原理图：1.器件的性能介绍和选择原因：(1)高速A/D转换芯片TLC5540：A/D转换器主要是完成对模拟信号的采样、量化、编码，从而实现将模拟信号转变为数字信号。
基于STM32F103单片机的数据采集系统设计
基于STM32F103单片机的数据采集系统设计本文。
在现代科技快速发展的时代背景下，数据采集系统作为信息获取的重要手段之一，已经成为各行业必备的工具之一。
STM32F103单片机作为一款性能稳定、功能强大的微控制器，被广泛应用于各种数据采集系统中。
本文将以STM32F103单片机为基础，探讨其在数据采集系统中的设计原理、实现方法以及应用案例，旨在为同行业研究者提供参考和借鉴。
一、STM32F103单片机概述STM32F103单片机是意法半导体公司推出的一款32位MCU，采用ARM Cortex-M3内核，工作频率高达72MHz，具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等特点。
在各种嵌入式系统中，STM32F103单片机的应用十分广泛，特别适用于需要较高计算性能和功耗要求低的场景。
二、数据采集系统概述数据采集系统是一种用于采集、处理和传输数据的系统，通常由传感器、数据采集设备、数据处理单元和通信模块等组成。
在工业控制、环境监测、医疗诊断等领域，数据采集系统扮演着重要角色，能够实时监测各种参数并进行数据分析，为决策提供数据支持。
三、STM32F103单片机在数据采集系统中的应用1. 数据采集系统设计原理数据采集系统的设计原理包括数据采集、数据处理和数据传输等环节。
在STM32F103单片机中，可以通过外设接口如ADC、UART等模块实现数据的采集和传输，通过中断和定时器等功能实现数据的处理和分析，从而构建完整的数据采集系统。
2. 数据采集系统实现方法基于STM32F103单片机的数据采集系统的实现方法主要包括硬件设计和软件编程两个方面。
在硬件设计方面，需要根据具体需求选择合适的传感器和外设接口，设计电路连接和布局；在软件编程方面，需要利用STM32CubeMX等工具进行初始化配置，编写相应的驱动程序和应用程序，实现数据的采集、处理和传输。
3. 数据采集系统应用案例以环境监测系统为例，我们可以利用STM32F103单片机搭建一个实时监测空气质量的数据采集系统。
51单片机数据采集系统
课程设计报告书设计任务书一、设计任务1一秒钟采集一次。
2把INO口采集的电压值放入30H单元中。
3做出原理图。
4画出流程图并写出所要运行的程序。
二、设计方案及工作原理方案： 1. 采用8051和ADC0809构成一个8通道数据采集系统。
2. 能够顺序采集各个通道的信号。
3. 采集信号的动态范围：0～5V。
4. 每个通道的采样速率：100 SPS。
5．在面包板上完成电路，将采样数据送入单片机20h～27h存储单元。
6．编写相应的单片机采集程序，到达规定的性能。
工作原理：通过一个A/D转换器循环采样模拟电压，每隔一定时间去采样一次，一次按顺序采样信号。
A/D转换器芯片AD0809将采样到的模拟信号转换为数字信号，转换完成后，CPU读取数据转换结果，并将结果送入外设即CRT/LED显示，显示电压路数和数据值。
目录第一章系统设计要求和解决方案第二章硬件系统第三章软件系统第四章实现的功能第五章缺点及可能的解决方法第六章心得体会附录一参考文献附录二硬件原理图附录三程序流程图第一章系统设计要求和解决方案根据系统基本要求，将本系统划分为如下几个部分：●信号调理电路●8路模拟信号的产生与A/D转换器●发送端的数据采集与传输控制器●人机通道的接口电路●数据传输接口电路数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。
系统框图如图1-1所示1.1 信号采集分析被测电压为0～5V 直流电压，可通过电位器调节产生。
1.1.1 信号采集多路数据采集系统多采用共享数据采集通道的结构形式。
数据采集方式选择程序控制数据采集。
程序控制数据采集，由硬件和软件两部分组成。
，据不同的采集需要，在程序存储器中，存放若干种信号采集程序，选择相应的采集程序进行采集工作，还可通过编新的程序，以满足不同采样任务的要求。
如图1-3所示。
程序控制数据采集的采样通道地址可随意选择，控制多路传输门开启的通道地址码由存储器中读出的指令确定。
基于单片机的数据采集卡的设计
入 信 号 由 单 片 机 ３睇 的 六 分 频 晶 振 频 率 得 到 ２ ｚ 钟 。 用 ０ ＭＨ 时 Ａ Ｃ８９ Ｄ ０ ０ ￣足了模拟信号Ａ Ｄ ／ 转换的需要 。 单片机控制模块 主要 由Ａ ８Ｃ ２ Ｔ ９ ５及附加 电路组成 。Ａ ８Ｃ ２ Ｔ ９ ５是单 片Ｃ Ｓ 位 ，８ ＭＯ ８ 通道 多路逐 次逼近转换 器 ，可与微机 兼容 。其存储 器 容量 为８ 的普通 型的二 倍 ，扩展 运 用具 有灵活 的设计空 问 ， 制 Ｋ 控 精 度高 ，性能稳定。Ｐ 作 为信 号的输入端 口．Ｐ端作 为控制选择信 Ｏ ２ 号 的路径 ，Ｐ ．— ３ 端 口作 为四位Ｌ Ｄ ３ Ｐ． ｏ ３ Ｅ 数码管显 示控制 ，Ｐ 端 为输 ｌ 出 ，用 Ｔ ，ＷＲ 为选 择单 路， １ 作 循环 和通道 选择 ，Ｒ 曦 上 电复位 电 ｓ 路 ， ９ ５采用 内部 时钟 方式 ，故在Ｘ Ａ １ Ｘ Ａ ２ ８Ｃ２ Ｔ Ｌ ， Ｔ Ｌ 引脚外接 一振荡 电路 ，Ａ Ｅ Ｄ ００提供２ ｚ Ｌ 为Ａ Ｃ ８９ ＭＨ 的频率 ’ 。
换 、数据 处理及显 示控制 等组成 ，电路原理 图如 图２ ／ 转换 由集 。Ａ Ｄ 成电路０ ０ 完 成。０ ０ 具有８ 模拟输入端 口 ，地址线 （ ３ ２ 脚 ） ８９ ８９ 路 ２～５ 可决 定对哪一路模拟 输入作Ａ Ｄ ／ 转换 。２ 脚 为地址 锁存控制 ，当输入 ２
ＰＰ Ｎ 分别控制。 Ａ ８ Ｃ ２ 片机的时钟 信号通 常有两种形式 Ｔ ９ ５单 ：一 种是内部时钟 方 式 ，另 一 种 是 外 部 时 钟 方 式 内 部 时 钟 方 式 是 在 单 片 机 的 Ｘ Ａ １ Ｔ Ｌ ￣脚 外接石 英晶体 ，就构 成了 自激振 荡并在单 片机 Ｔ Ｌ 和Ｘ Ａ ２ Ｊ Ｉ
基于51单片机的高速测控系统设计
基于51单片机的高速测控系统设计作者：石坤郑毅来源：《海峡科技与产业》2017年第08期摘要：在单片机原理及应用课程教学过程中，给出了一种创新性实验案例——基于51单片机的高速测控系统设计。
该系统主要由P89C51RB2单片机、TLC5510A/D转换器和TLC7528D/A转换器等器件组成，对系统进行了软件和硬件设计，并对制作的系统进行了测试及分析。
通过该创新性实验系统设计，学生不仅能掌握单片机系统设计的相关知识，而且学生的实践能力和创新能力也得到提升。
关键词：单片机；创新实验；测控创新性实验是高等学校本科教学质量与教学改革工程的重要组成部分，旨在探索并建立以问题和课题为核心的教学模式，改变目前高等教育培养过程中实践教学环节薄弱，动手能力不强的现状，推广研究性学习和个性化培养的教学方式，调动学生的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识，逐渐掌握思考问题、解决问题的方法，提高其创新实践的能力[1]。
基于51单片机的高速测控系统设计是学生进行单片机基础知识学习后开展的创新性实验项目，要求学生在教师的指导下，自主进行具有一定研究性的学习，以帮助学生更深层次理解单片机的原理与设计方法。
该高速测控系统正是基于以上因素设计的，它主要由A/D转换器TLC5510、P89C51RB2单片机、D/A转换器TLC7528组成[2]。
1 高速测控系统硬件电路设计高速测控系统硬件电路分为高速数据采集和高速数据输出两部分，为实现高速数据采集及处理，选用P89C51RB2单片机为数据采集处理的控制核心，P89C51RB2单片机每个机器周期为6个时钟周期，运行速度是普通的80C51的2倍，晶振频率可达22MHz，有16KB的FLASH ROM和512B的RAM，支持串行ISP和IAP功能。
高速测控系统如图1所示[3，4]。
数据采集部分的核心器件采用TI公司的TLC5510，是一种8位高阻抗并行A/D芯片，最小采样率为20MSPS，采用了半闪速结构及CMOS工艺，减少了器件中比较器的数量，在高速转换的同时能够保持较低的功耗。
基于单片机和USB接口技术的高速数据采集系统的设计
基于单片机和USB接口技术的高速数据采集系统的设计摘要数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品实现灵活的、用户自定义的测量系统。
数据采集包括从信号源采集信号，将其进行数字化，存储分析并传递到个人PC上。
通用串行总线(USB)作为一种新的微机总线接口规范．具有便捷、易扩展、低成本、低干扰等特点，非常适合作为主机和外设之间的通信接口。
USB为数据采集设备/仪器与PC机之间的连接提供了一个费用低廉且简单易用的方案。
USB通讯技术的出现，使高传输速度、强纠错能力、易扩展性、方便的即插即用，有机的结合在一起。
USB技术虽然出现的时间并不长，但是由于它的种种优点，被越来越多的厂商和用户所接受.本次毕业设计(论文)设计了一种基于单片机和USB的高速数据采集系统的硬件及固件PDIUSBD12程序设计方案。
关键词数据采集系统；usb接口；单片机4.7.8. acquisition uses a combination of PC-based measurement hardware and software to provide a flexible, user-defined measurement system. Data acquisition involves gathering signals from measurement sources and digitizing the signal for storage, analysis, and presentation on a personal computer (PC).As a new interface Specification．the Universal Serial Bus (USB) has the advantages of convenient、expansibility、low cost and anti—disturbance．So it is fit for the communication interface between the host and available peripherals USB delivers an inexpensive, easy-to-use connection between data acquisition devices/instruments and PCs. USB communication technology can enable high-speed, strong error-correcting capabilities, easy extensibility, plug-and-play convenience, combined with organic. USB technology is not even in the face of a long time, but because of its many advantages, more and more accepted by manufacturers and users. This thesis introduce to the hardware and software design for the high speed dataacquisition system based on Single chip micro computer and USB.Key words data acquisition；universal serial bus interface；Single chip micro computer目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1研究的背景及目的 (1)1.2国内外研究现状及已有成果 (1)课题的研究方法和内容 (2)第2章总体方案设计 (3)2.1芯片比较 (3)2.1.1单片机选型 (3)2.1.2USB接口芯片的选择 (3)系统的原理及其组成 (5)第3章系统的程序设计 (7)系统的硬件设计 (7)3.1.1P DIUSBD12的性能特点和内部结构 (7)3.1.2 P DIUSBD12的端点描述 (9)3.1.3 P DIUSBD12的指令集 (10)3.1.4 P DIUSBD12的管脚配置 (11)3.1.5 A/D与单片机接口电路 (13)3.1.6 P DIUSBD12与单片机接口电路 (14)3.2.2 P DIUSBD12固件编程的结构 (15)3.2.8 USB设备驱动程序的调用 (17)第4章方案设计的分析及本研究的创新策略 (18)方案的可行性、实验过程、数据的处理及分析 (18)4.1.1系统硬件设计分析 (19)4.1.2系统软件设计分析 (19)本次设计的创新与改进 (20)结论 (21)致谢 (22)参考文献 (23)附录A (24)第1章绪论1.1研究的背景及目的信息技术与电子技术的迅猛发展，使得计算机和外围设备也得到飞速发展和应用。
毕业设计--基于单片机的高速数据采集系统设计
目录1.绪论 (1)1.1 课题研究的意义 (1)1.2 数据采集技术的发展历程和现状 (1)1.3 本文的研究内容 (2)1。
4 系统设计涉及的理论分析 (2)2.系统设计 (4)2.1方案选择 (4)2。
2系统框图 (5)3.单元电路设计 (6)3.1信号调理电路 (6)3.2高速Ａ／Ｄ模块 (7)3。
3 FPGA模块设计 (8)3。
4MCU模块设计 (8)3.5数据采集通道总体原理图 (9)3.6硬件电路总体设计 (9)4。
软件设计 (10)4。
1 信号采集与存储控制电路工作原理 (10)4.2 信号采集与存储控制电路的FPGA实现 (11)4.3 原理图中的各底层模块采用VHDL语言编写 (12)4。
3。
1三态缓冲器模块TS8 (12)4.3。
2分频器模块fredivid (13)4.3.3地址锁存器模块dlatch8 (14)4。
3.4地址计数器模块addrcount (15)4.3.5双口RAM模块lpm_ram_dp (16)4.4 数据显示模块设计 (18)4。
4.1 主程序 (18)4。
4。
2 INT0中断服务程序 (19)4。
4.3 INT1中断服务程序 (19)4。
5软件仿真 (20)4.5.1三态缓冲器模块TS8 (20)4。
5.2分频器模块fredivid (20)4。
5。
3地址锁存器模块dlatch8 (20)4.5。
4地址计数器模块addrcount (21)5。
系统调试 (21)5.1 单片机子系统调试 (21)5。
2 FPGA子系统调试 (22)5.3 高速A/D模块的调试 (22)6 总结 (22)致谢 (22)参考文献 (23)附录 (25)高速数据采集系统设计摘要：随着数字技术的飞速发展，高速数据采集系统也迅速地得到了广泛的应用.在生产过程中，应用这一系统可以对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，为提高生产质量，降低成本提供了信息和手段。
在科学研究中，应用数据采集系统可以获取大量的动态数据，是研究瞬间物理过程的有力工具，为科学活动提供了重要的手段.而当前我国对高速数据采集系统的研究开发都处于起步阶段,因此，开发出高速数据采集系统就显得尤为重要了。
ad采集单片机课程设计
ad采集单片机课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解单片机的基本原理和功能，掌握AD采集的相关知识；2. 学会使用单片机进行AD转换，并能阅读相关程序代码；3. 了解AD采集在实际应用中的重要性，如传感器数据采集、模拟信号处理等。
技能目标：1. 培养学生动手实践能力，能够独立完成单片机AD采集电路的设计与搭建；2. 提高学生编程能力，学会编写和调试AD采集相关程序；3. 培养学生团队协作和问题解决能力，能够共同完成具有一定难度的AD采集项目。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术和单片机应用的兴趣，培养其探索精神和创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性；3. 增强学生的环保意识，了解电子产品在实际应用中应遵循的环保原则。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，注重理论知识与实践操作相结合，旨在培养学生的动手能力、编程能力和实际应用能力。
学生特点：学生具有一定的单片机基础知识，对AD采集相关内容感兴趣，但实践经验不足。
教学要求：教师需采用启发式教学，引导学生主动探索，注重理论与实践相结合，提高学生的实践操作能力。
同时，关注学生的个体差异，给予个性化指导，确保课程目标的实现。
在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 单片机基础回顾：包括单片机的结构、工作原理、指令系统等，为学生后续学习AD采集打下基础。
相关教材章节：第一章 单片机基础2. AD转换原理及芯片选型：介绍AD转换的基本原理，各类AD转换芯片的特点和应用。
相关教材章节：第二章 AD转换技术3. 单片机与AD转换芯片的接口技术：讲解单片机与AD转换芯片的连接方法，电路设计和编程技巧。
相关教材章节：第三章 单片机接口技术4. AD采集程序设计与调试：学习AD采集程序的设计方法，掌握编程工具和调试技巧。
相关教材章节：第四章 单片机编程与调试5. 实践项目：设计并实现一个简单的AD采集系统，如温度传感器数据采集、光照强度检测等。
基于单片机的多路数据采集系统设计(3章)
基于单片机的多路数据采集系统设计摘要数据采集是指从带有模拟、数字被测单元的传感器或者其他设备中对非电量或电量信号进行自动采集，再送到上位机中进行分析和处理。
近年来，众人时刻关注着数据采集及其应用的发展和市场形势。
广大人们的关注使得数据采集系统的发展有了质的飞跃，它被广泛用于各种数字市场。
本文介绍了数据采集的相关概念和基本原理，设计了基于STM32F407的多路数据采集系统的硬件和软件的实现方法及实现过程，并经过调试完成其主要功能和主要技术指标。
硬件部分包括：主控电路、信号采集处理电路、TFT液晶显示电路、SD 卡存储电路、串口通讯电路。
实现过程是以STM32F407为控制核心，通过模数转换器，实时对输入信号进行采样，得到一串数据流，通过控制器的处理实现数据的采集和显示。
软件部分包括：信号采集分析算法、嵌入式操作系统移植、UC-GUI人机交互界面设计、文件管理系统移植。
主要实现了对采集数据的存储和分析，频率和幅值的计算，液晶屏的控制和界面显示。
程序是在keil uVision的集成开发环境中用C语言写成的，编程具有模块化的特点，因此可读性比较高，维护成本较低。
最后，用Altium designer（DXP）设计了数据采集系统的原理图，并制作了PCB电路板。
在实验室里制作了数据采集系统并进行了系统调试，经过调试，达到了所应该实现的功能和技术指标。
关键词：多路数据采集，STM32F407，液晶显示MULTI-CHANNEL DATA ACQUISITION SYSTEMBASED ON SINGLE CHIP DESIGNABSTRACTData acquisition is the automatic acquisition of non electric or electric quantity signals from sensors and other devices, such as analog and digital.In recent years, data acquisition and its application has gradually become the focus of attention. Therefore, the data acquisition system has been rapid development, it is widely used in various fields.The software part includes: signal acquisition and the embedded operating system transplant, UC-GUI man-machine interface design. Mainly realizes the storage and analysis of the collected data, calculate the frequency and am plitude of the LCD screen display and control interface. The program is written by C language in the integrated development environment KEIL uVision and modular programming makes the program readable and easy maintenance features Finally, using designer Altium to design and manufacture the digital oscilloscope circuit board PCB. In the laboratory, the digital oscilloscope has been made and the system has been debugged. After debugging, it has achieved the function and technical index that should be realized.KEY WORDS： Multi-channel data acquisition，STM32F407，liquid-crystal display目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪论 (1)1.1研究背景及其目的意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3研究的主要内容 (2)2系统总体方案设计 (4)2.1系统总体设计方案 (4)2.2系统总体框图 (4)2.3硬件系统方案设计 (4)2.3.1单片机的选择 (5)2.3.2信号衰减和放大电路 (5)2.3.3A/D模数转换器的选择 (6)2.3.4显示部分 (6)2.4软件系统方案设计 (6)2.5本章小结 (7)3硬件电路设计 (8)3.1电源部分 (8)3.2信号调理部分 (10)3.3信号采样 (12)3.4系统控制部分 (12)3.5本章小结 (14)1绪论1.1研究背景及其目的意义最近几年，众人时刻关注着数据采集及其应用的发展和市场形势。
单片机综合数据采集系统的设计与实现
看 门狗 电路 （ ＭＡＸ７ ６ 一 个 光 电 隔 离 的 ２ ｍＡ 电 ０ ）， ０
流 环数据 发送 电路 。
２２ 角度信号采集电路 ． 角 度 信 号 共 六 路 ， 传 感 器 输 出 ０ Ｖ 的 电 其 ～５
压 ， 别代 表 Ｏ ６ 。 分 ～３ ０ 角。这 种 信 号较 为 简单 ， 缓 属 变 模 拟 信 号 ， 经 过 一 个 简 单 的信 号 调 理 电 路 后 ， 可 直 接 接 人 多路 选 择 开关 的 输 入 端 口， 电 路 图 如 图 ２ 其 所示 其 中输 入 电阻 Ｒ 和 电容 ｃ 是为 了提 高抗 干扰 能 力 ． 由 运 放 构 成 的射 髓 器 是 一 个 隔 离 电路 。 而 ２ ３ 张 力信 号采集 电路 ． 张 力传 感 器送 出的是 ０ ５ ～ ｍＶ 的 电压 信 号 ， 经 放 大 和 处 理 后 才 能 送 至 多 路 选 择 开 关 。 见 图 ３ 在 参 。 这里， 我们 采用 一片 双端 输 入 的 高性能 仪 表 放大 器 ＡＤ６ ４ 一次将 信 号放 大 １ ０倍 。图 中 Ｒ 和 Ｃ 的作 ２， ０ 用 同前 。 ２ ４ 压 力信号 采集 电路 ． 本 系统 中用 到 三 个压 力 传 感 器 ， 输 出均 为 ４ 其 ２ ｍＡ 的 电流 信 号 。 我 们 采 用 一 个 简 单 的 电 流 电 ５ 压转 换 电路将 其转 换 为 ０ ４ ． Ｖ 的电 压信 号 ， ． ～２ ５ 然 后 放 大 为 １ ６ １ ｖ 的 模 拟 电 压 ， 至 多 路 选 择 开 ．～ ０ 送 关 。参 见 图 ４ 。 这 里 需 说 明 的 是 ， 据 的 调 零 和有 关 处 理 均 由 数 计 算机 完成 。
２ 系统 设 计
撮 据 以上 的 要 求 与 内 容 ， 们 经 过 精 心 设 计 ， 我 最 后 采 用 了 以 一 片 ８ Ｃ５ ９ ｌ单 片 机 和 ＡＤ１ ６ ６ ４为 核 心 的 综 台 数 据 采 集 与 传 送 电路 ， 别 介 绍 如 下 。 分
基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计
基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计一、本文概述随着信息技术的快速发展和物联网的广泛应用，数据采集和无线数据传输在各个领域都发挥着越来越重要的作用。
基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计，以其低成本、高效率、易扩展等特点，受到了广泛关注和应用。
本文旨在探讨基于单片机的数据采集和无线数据传输系统的设计原理、实现方法以及在实际应用中的优势与挑战。
本文将首先介绍系统的整体架构，包括数据采集模块、单片机处理模块和无线数据传输模块的设计。
然后，详细阐述各个模块的工作原理和实现技术，包括传感器选型、数据采集电路设计、单片机选型与编程、无线传输协议选择以及数据传输的稳定性与可靠性保障等。
本文还将分析该系统设计在实际应用中的性能表现，如数据传输速度、传输距离、功耗等，并通过具体案例展示其在环境监测、智能家居、工业自动化等领域的应用效果。
文章将总结该系统设计的优点与不足，并对未来发展方向进行展望，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考和启示。
二、单片机基础知识单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种集成电路芯片，它采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上，构成一个小而完善的微型计算机系统。
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、抗干扰能力强、性价比高等一系列优点，因此在工业控制、智能仪表、汽车电子、通信设备、家用电器、航空航天等许多领域得到了广泛应用。
单片机按照其内部结构可以分为多种类型，例如8051系列、AVR 系列、PIC系列、ARM系列等。
每种类型的单片机都有其独特的指令集、架构和外设接口，因此在使用时需要了解其具体的特性和编程方法。
在数据采集和无线数据传输系统设计中，单片机通常作为核心控制器，负责数据的采集、处理、存储和传输。
通过编程，单片机可以控制外设进行数据采集，如使用ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号，或者使用传感器接口读取传感器的输出值。
高速数据采集系统
目录1高速数据采集系统简介 22几种常用的数据采集系统方案简介与分析比较 32.1基于ARM的高速数据采集系统 32.2基于MCU+FPGA组合的高速数据采集系统 62.3基于USB2.0芯片CY7C68013以及模数转换芯片MAX1195的高速数据采集系统 102.4几种高速数据采集系统的比较 123自行设计的基于单片机的高速数据采集系统 133.1设计原理 133.2 AD转换模块设计 143.3 DA输出模块设计 163.4 LCD显示模块设计 183.5 总的电路图 184程序设计 195心得体会 256参考文献 261高速数据采集系统简介通用的数据采集系统有硬件和软件两部分组成。
硬件部分主要完成数据采集，存储等功能，软件部分则完成对硬件控制、对采集数据进行处理等功能。
与传统的中、低速数据采集系统相比，高速高精度数据采集系统有其特殊性。
首先，对于采样率高到一定程度的系统，很难用软件和常规的微机接口对其采样、转换过程进行控制。
在这种情况下，通常用硬件实现转换过程的控制和采样数据的同步；其次，如果系统的实时性要求高，必须采用高速缓存对数据进行存储和高速DS芯片完成数字信号的实时处理。
高速高精度数据采集系统的主要任务是将外界模拟信号进行采集转换，然后送往计算机根据相关要求进行数据处理，其结构主要由信号调理、采样保持、模数转换和微机系统等部分组成，系统的结构框图如图1.1所示。
图1.1 高速高精度数据采集系统框图其中数据采集系统前置电路一般包括传感器、放大器和滤波器等，传感器把外界信号转变成模拟电量(如热电偶传感器、流量传感器、速度传感器等等)，其转换后的信号一般比较微弱，需要进行放大处理，在传感器转换信号和放大器工作时，常常产生噪声信号影响采集的准确性，这就需要滤波器降低各种噪声信号提高系统的信噪比。
数据采集系统中常常需要对多组模拟量进行采集，在模拟量信号变化周期不快的情况下就可以选用模拟多路开关，这样模数转换电路就可以只选取一套从而降低系统的开发成本。
高速数据采集系统原理分析和设计
1 高速数据采集的相关基础知识高数采集系统的任务是采集各种类型传感器输出的模拟信号并转换成数字信号后输入计算机处理，得到特定的数据结果。
同时将计算得到波形和数值进行显示，对各种物理量状态监控。
其常见的分类方法有以下几种：根据控制功能有智能化和非智能化采集系统；根据模拟信号的性质有电压和电流信号，高电平和低电平信号；根据信号通道的结构方式：单通道及多通道输入方式。
广泛应用于军事、航天、航空、铁路、机械等诸多行业。
1.1数据采集系统的基本组成一个典型的数据采集系统由传感器、信号调理通道、采样保持器、A/D转换器、数据缓存电路、微处理器及外设构成。
图1 数据采集系统的组成（1）传感器传感器把待测的非电物理量转变成数据采集系统能够检测的电信号。
理想的传感器能够将各种被测量转换为高输出电平的电量，提供零输出阻抗，具有良好的线性。
（2）信号调理通道信号调理通道主要完成了模拟信号的放大和滤波等功能。
理想的传感器能够将被测量转换成高输出电平的电量，但是实际情况下，数据采集时，来自传感器的模拟信号一般都是比较弱的低电平信号，因此需要对信号进行放大。
而A/D转换器的分辨率以满量程电压为依据，因此为了充分利用A/D转换器的分辨率，需要把模拟输入信号放大到与其满量程电压相应的电平。
而传感器和电路中器件不可避免的会产生噪声，周围各种各样的发射源也会使信号混合上噪声，因此需要利用滤波器衰减噪声以提高输入信号的信噪比。
（3）采样保持器A/D转换器完成一次转换需要一定的时间，而在转换期间希望A/D转换器输入端的模拟信号电压保持不变，保证正确的转换。
当输入信号的频率较高时，就会产生较大的误差，为了防止这种误差的产生，必须在A/D转换器开始转换之前将信号的电平保持，转换之后又能跟踪输入信号的变化，保证较高的转换精度。
为此，需要利用采样保持器来实现。
（4）A/D转换器模拟信号转换成数字信号之后，才能利用微处理系统对其处理。
因此A/D转换器是整个数据采集系统的核心，也是影响数据采集系统采样速率和精度的主要因素之一。
proteus课程设计(基于单片机的数据采集)
电子设计应用软件训练总结报告一．任务说明（一）设计利用51单片机设计一个数据采集系统，用3位数码管显示输入的电压：1 设计中自行定义电路图纸尺寸。
2 按照设计任务在Proteus6 Professional中绘制电路原理图。
3 根据设计任务的要务求编写程序，画出程序流程图，并在Proteus下进行仿真，实现相应的功能。
（二）完成设计任务后应具备的能力：1 熟练掌握Proteus软件的使用。
2 按照设计要求绘制电路原理图。
3 能够按要求对所设计的电路进行仿真。
二．原理图绘制说明电路原理图的设计与绘制是整个电路设计的基础，电路原理图的设计与绘制的流程，包括设置电路图纸、放置元器件、调整元器件的布局、放置导线等步骤。
打开PROTEUS软件，在原理图编辑窗口绘制电路图。
在该界面环境下，还有预览窗口和元件列表区。
编辑窗口用于放置元器件，进行连线，绘制原理图。
预览窗口可以显示全部原理图。
左侧工具箱中，还有供使用的工具。
首先要建立设计文件，选择合适的模板，并保存在预先建立好的文件夹中。
选择图纸，本次设计应用的是A4图纸，然后即开始进行电路原理图的绘制了。
利用软件的搜索功能在元件库中找到需要的元件，放置到图纸的合适位置，并分别设置好各个元器件的参数，再在需要的位置放置图形文本框，最后将各个元器件连接起来，这样原理图就绘制完成了。
然后对所绘制的电路原理图进行检查，如有错误就要作进一步的调整与修改，以保证原理图准确无误。
并在绘制原理图结束后，保存原理图文件同时，按照设计任务的要求必须首先在Proteus 6 Professional中绘制电路原理图。
随后，要根据设计任务的要求编写程序，并在Proteus下进行仿真，实现相应功能。
在Proteus 6 Professional中点击“Library”->“Pick Devices”可以在弹出的对话框中填写需要的元器件名称，通过这种方式，就可以找到并放置相应的器件了。
单片机数据采集控制系统
单片机数据采集控制系统
单片机数据采集控制系统是一种利用单片机进行数据采集和控制的系统。
它通
常由单片机、传感器、执行器和外围电路组成。
在系统中，传感器用于采集环境或者物体的各种参数，例如温度、湿度、光强等。
传感器将采集到的摹拟信号转换为数字信号，并通过接口与单片机进行通信。
单片机作为系统的核心部件，负责接收传感器的信号，并进行数据处理和控制。
它可以根据采集到的数据进行各种算法运算，实现对环境或者物体的监测和控制。
同时，单片机还可以通过与执行器的通信，控制执行器的动作，实现对系统的控制。
外围电路主要包括供电电路、通信接口电路、显示电路等。
供电电路为系统提
供稳定的电源，通信接口电路实现单片机与外部设备的通信，显示电路用于显示系统的数据或者状态。
单片机数据采集控制系统在工业自动化、环境监测、智能家居等领域具有广泛
的应用。
它可以实时采集和处理数据，提高系统的自动化程度和智能化水平，提高工作效率和质量。
单片机课程设计要求和验收标准
1. 简易心率检测仪设计要求：⑴主控部分：选择单片机为核心元件构成系统。
⑵检测部分：设病人手指中指端（或手腕部0的脉跳经过压力传感器检测输出，经放大后变成符合TTL电路要求的标准脉冲信号。
⑶对脉冲信号进行计数，可通过定时器/计数器完成，也可通过检测并行口（如P1口）的某一位的电平跳变来实现，通过软件进行数据处理，以实现对病人心率进行连续检测。
⑷显示部分：用4位数码管显示病人每分钟脉跳数（最高位恒为0），可用多功能芯片8279实现，也可直接用单片机串行口实现，或者用可编程接口8255或8155芯片的A、B、C口实现。
设置一个开关（开机时接低电平），当该开关接高电平，并经过1min后，数码管开始显示病人每分钟脉跳数，以后每隔1min数据更新一次。
当开关再置于低电平时，心率检测仪则停止工作（数码管显示全0）。
验收标准：⑴按照设计要求，画出系统硬件电路组成框图，电路组成原理图，PCB图，并在现有的单片机实验系统上完成硬件电路接线。
⑵完成本题程序设计，提交流程图和程序清单。
注：软件设计可分别设定为：每分钟刷新1次显示数据，每半分钟刷新1次显示数据，每10s刷新1次显示数据。
⑶完成硬件与软件联合调试，实现预定功能。
⑷提交课程设计报告。
思考题：⑴每分钟刷新1次显示数据和每半分钟（或10s）刷新1次显示数据（仍要求显示每分钟脉跳数）的程序有何重大差别？⑵当通过按按钮模拟脉冲输入时，会出现什么现象？原因何在？本设计用什么措施加以解决？⑶如要求用一个单片机监护两个或两个以上病人，系统软、硬件设计将作何考虑（择要说明）？2. 电子时钟的设计设计要求：⑴主控部分：选择单片机为核心元件构成系统。
⑵显示部分：使用128X64点LCD显示器显示时间参数，除了星期使用字母外，其他的时间参数使用数字。
采用两键或三键来修改时间，显示年、月、日、星期、时、分、秒，对时间能进行手动修正，小时采用24进制，能自动处理润年。
⑶功能设计：上电后，电子钟显示“2008年05月01 日”。
单片机课程设计8路数据采集
嘉应学院电子信息工程学院<单片机原理课程设计报告>8通道精密模拟量数据采集器指导老师专业自动化班级0 8 2 班姓名同组人同组人座号 1 7 号学号摘要数据采集，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。
数据采集技术广泛引用在各个领域。
它是指从传感器和其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集信息的过程。
本数据采集设计是一种基于单片机的数据采集系统，采用MAX308多路选择开关，可以采集八通道的模拟量，A/D转换器ICL7109的数据输出形式为12为二进制码，且与微处理器有良好的兼容特性，所以可以与89C51单片机直接相连。
ICL7109所需的基准电压由ICL7660供给，采集的数据经过单片机的简单处理，通过与计算机的连接在串口调试助手中直接显示。
本设计称为8通道精密模拟量数据采集器，可以采集8路模拟量，并且采用杜邦线接线模式，方便加在其他设备中使用，8路模拟信号输入也留有接线端子，可以任意选择一路或多路进行采集、监控。
本设计制作简单，体积小，携带方便，并可以直接附加在其他设备上，用途广泛。
目录摘要 (2)1 设计目的 (4)2 设计任务 (4)3.设计方案 (4)4．数据采集器的电路设计 (5)4．1 电源电路的设计 (5)4.2数据输入电路设计 (5)4．3 ICL7109与89C51单片机的硬件接口设计 (6)4.3.1 ICL7109的内部结构与芯片引脚功能 (7)4．4单片机转串口与计算机通信设计 (10)4．6整体电路 (11)4．6.1 整体电路原理图 (12)4．6整体电路PCB图 (13)5. 软件调试 (16)5.1 程序流程图 (16)5.2 程序清单 (16)6. 电路的装配与调试过程 (17)6.1电路焊接 (17)6.2调试过程 (17)7收获、体会和建议 (18)致谢 (18)参考文献 (18)附录元件清单 (19)1设计目的1．使学生在学完了《单片机原理与接口技术》课程的基本理论，基本知识后，能够综合运用所学理论知识、拓宽知识面，系统地进行电子电路的工程实践训练，锻炼动手能力，培养工程师的基本技能，提高分析问题和解决问题的能力。
单片机多路数据采集控制系统课程设计报告
单片机多路数据采集控制系统课程设计报告叶醒Xb09610118 余希Xb09610120一、设计目的运用单片机原理及其应用等课程知识，根据题目要求进行软硬件系统的设计和调试，从而加深对本课程知识的理解，把学过的比较零碎的知识系统化，比较系统的学习开发单片机应用系统的基本步骤和基本方法，使学生应用知识能力、设计能力、调试能力以及报告撰写能力等有一定的提高。
二、设计要求用8051单片机设计数据采集控制系统，基本要求如下：基本部分：1．可实现8路数据的采集，假设8路信号均为0~5V的电压信号。
2．采集数据可通过LCD显示，显示格式为[通道号] 电压值，如[01] 4.5。
3．可通过键盘设置采集方式：单点采集、多路巡测、采集时间间隔。
4．具有异常数据声音爆晶功能：对第一路数据可设置正常数据的上限值和下限值，当采集的数据出现异常，发出报警信号。
选作功能：1.异常数据音乐报警。
2.可输出8路顺序控制信号，设每路顺序控制信号为一位，顺序控制的流程为：三、总体设计我们选择单片机与A/D转换芯片结合的方法实现本设计。
使用的基本元器件是：A T89C52单片机，ADC0809模数转换芯片，LCD显示器，按键，电容，电阻，晶振等。
数字电压测量电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成。
A/D转换由集成电路ADC0809完成。
ADC0809具有8路拟输入端口，地址线（23~- 25脚）可决定对哪一路模拟输入作A/D换。
22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。
6脚为测试控制，当输入一个2uS宽高电平脉冲时，就开始A/D转换。
7脚为A/D转换结束标志，当A/D转换结束时，7脚输出高电平。
9脚为A/D转换数据输出允许控制，当OE脚为高电平时，A/D转换数据从该端口输出。
10脚为0809的时钟输入端。
单片机的P1.5~P1.7、P3端口作1602液晶显示控制。
P2端口作A/D转换数据读入用，P0端口用作0809的A/D 转换控制。
高速数据采集与处理系统设计
高速数据采集与处理系统设计现代科技的发展，让我们的世界变得越来越数字化，数据在我们生活和工作中扮演着越来越重要的角色。
互联网、物联网、人工智能等技术的迅速发展，使得数据的采集和处理成为了我们所追求的快速、高效和精准的目标。
在这些技术中，高速数据采集与处理系统是其中非常重要的一部分。
在本篇文章中，我将着重探讨高速数据采集与处理系统设计的相关问题。
一、高速数据采集与处理系统的概念高速数据采集与处理系统是指一种以高速率采集数字信号并进行处理的系统。
它通常用于工业自动化、科研实验、医学检测、生产监控等领域。
这种系统可以同时采集多通道、高速率、高精度的数据，并且能够通过网络等方式进行实时传输和处理，以便及时得到实验数据并进行分析和处理。
二、高速数据采集与处理系统设计的考虑因素1. 数据采集速率和精度高速数据采集与处理系统必须具备高速率和高精度的数据采集能力。
采集速率通常需要达到GHz甚至THz级别，而采集精度则需达到mV、μV、nV级别。
2. 信号采集通道数目高速数据采集与处理系统还需要同时实时采集多通道信号。
多通道数据会给系统带来更多的数据量和计算负担，因此对系统的处理能力也提出了更高的要求。
3. 数据分析和处理能力高速数据采集与处理系统必须能够实时处理、存储和分析大量的数据，并且还要具有较强的计算能力和数据分析能力。
这将对系统的处理能力、存储容量和计算速度提出更高的要求。
4. 数据传输和接口高速数据采集与处理系统需要通过接口和不同的网络方式进行实时数据传输。
这就需要系统具备较快的数据传输速率和稳定的网络传输通道。
三、高速数据采集与处理系统设计的实现方式1. 传统的单片机实现方式此种方案使用单片机作为中心控制器和数据处理器，通过芯片外设进行多通道数据采集和存储。
其优点是成本低、易于获取，缺点是处理能力有限，无法扩展。
2. FPGA实现方式此种方案使用FPGA作为中心控制器和数据处理器，通过FPGA内部高速总线进行数据采集和存储。
高速数据采集系统的设计
⑤ ＡＸ１ １在 与 ＡＤ Ｐ １ １等 ＤＳ 接 口 ２ Ｓ ２０ Ｐ 中， ＤＳ ２ ０ Ａ Ｐ １ １可 接 收 １ 数 据 ， ６位 于是 １ ４位 ＡＤ 转 换数 据 被 时钟 同步 移入 Ｄ Ｐ， 时后 面跟 随 两 Ｓ 同
位尾 随的 ０ 接 口时间关 系见 图二 。 ，
号， 同时将结果数据传给单片机。 为了实现系统功
能 ， 们选择 了 ＰＣ ６ ８７单片 机和 ＭＡＸ１ １ 我 Ｉ １Ｆ ７ ２ 模
数 转 换 器 。Ｐ Ｃ ６ ８ ７单 片 机 是 美 国 Ｍｉ ｏｈｐ Ｉ１Ｆ ７ ｃ ｃｉ ｒ
公 司生 产 的中级 产 品， 用 Ｒ Ｓ 采 Ｉ Ｃ精 简 指 令 集、 哈
张 炜 贾 丽 娟 蒋 侃 锁
长 岭 电 子 科 技 公 司 工 艺 技 术 处 李 自红
摘
要 ： 某高速测试 系统 中， 了采集 多路在 一４ Ｖ ＋４ ５ 快速 变化的 电压信 号， 在 为 ２ ．Ｖ 系统 采用 ＰＣ单 片机 、 Ｘ３ ８ Ｉ ＭＡ ７ 、
Ｐ ＧＡ２ ３ＭＡＸ１ １ ０、 ２ 等构成硬 件电路 ， 通过单片机软件控制信号的采集、 转换 ， 并将结果传输给单片机 。 文章介绍 了ＭＡＸ１１ ２
点。
佛 总 线 结 构、 嵌入 式 闪存 以 及 多路 Ａ／ 转 换 器 。 Ｄ
维普资讯
２０ ０ ７年第 四期 ２ 、电路 时钟频率 Ｓ ＤＡＴ 管 脚来观察 分析一 帧一帧 的输 出数据 。 Ａ
ＭＡＸ１１可与 大多 数 流行 的 Ｄ Ｐ、 Ｓ 、 ２ Ｓ ＡＤ Ｐ 单 片机 的串行 接 Ｉ直接 连接 ， ： Ｉ 该输 入可 以接 收 ＴＴ Ｌ
④ ＭＡＸ１ １与八 位 单 片 机 连接 以 Ｓ Ｉ ２ Ｐ 方式
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摘要 2 1 基于FPGA的高速数据采集系统 2 1.1硬件组成 3 1.3发展现状及优缺点 4 2基于dsp高速数据采集分析器 5 2.1 TMS320C5409 、IDT72V03 和 AN2131Q 的硬件连接 5 2.2系统工作流程 6 2.3发展现状及优缺点7 5 自行设计基于单片机的高速数据采集分析器10 5.1 设计原理10 5.2AD转换模块设计11 5.2.1 TLC549芯片简介11 5.3 DA输出模块12 5.3.1TLC5615简介12 5.3.2 DA输出模块电路图13 5.4 LCD显示模块13 5.5 总电路图145.7程序设计156 心得体会20摘要高速数据采集系统广泛应用于军事、航天、航空、铁路、机械等诸多行业。
区别于中速及低速数据采集系统，高速数据采集系统内部包含高速电路，电路系统1/3以上数字逻辑电路的时钟频率>=50MHz；对于并行采样系统，采样频率达到50MHz，并行8bit以上；对于串行采样系统，采样频率达到200MHz，目前广泛使用的高速数据采集系统采样频率一般在200KS/s~100MS/s，分辨率16bit~24bit。
关键字：高速AD转换单片机FPGA DSP1 基于FPGA的高速数据采集系统1.1硬件组成数据采集和传输系统只要由FPGA（中心控制模块）、USB（串行总线）、A/D转换器以及其它的外围辅助电路组成。
（1）A/D转换器的作用是将输入的模拟量转换成数字量，由FPGA接受、缓冲、存储经USB2.0端口传到PC机上。
（2）FPGA是控制模块的核心部分，主要完成A/D转换器的时钟选取、数据的存储计算以及相应的控制逻辑、实现与PC机的通信等控制任务。
（3）USB2.0提供了一个可以和计算机连接的数据传输口，其作用是用来接受主机信号并通过它的端口来控制A/D转换器进行数据的采集。
（4）PC机通过USB接口将控制命令和参数给FPGA，然后FPGA再对A/D转换器进行时序控制以及对转换数据的接收。
1.2电路流程图1.3发展现状及优缺点国内数据采集器的现况上世纪08年代末到09年初，我国一些仪器厂已研制出了多种数据采集器，其中单通道的有SP201，SC247型，双通道的有EG3300，YE5938型，超小型的有911,902和921型.具有采集静态信号的有SMC一9012型，所配套的软件包基本上包括了设备维修管理和基本频谱分析两大部分，能够适应机器设备的一般状况监测和故障诊断，基本上己经达到了国外数据采集器的初期水平。
但是，国内数据采集器与目前国外数据采集器相比，在技术上仍然存在着一定差距。
主要表现：由于受国内振动等传感器水平的限制,分析频率范围不宽，给一些高速的机器或轴承的诊断等带来了一定的困难；由于数据采集器的内存不大，数据采集器本身的信号处理功能不强，在现场只能做一些简单诊断，精密诊断需要离线到计算机上去做，现场精密诊断功能较弱；设备的软件水平仍在设备维修管理和基本频谱分析上徘徊，机器故障诊断专家系统还需完善，软件人机界面有待改进。
数据采集是整个工厂自动化的最前端，测试精度、速度与实现该功能的成本是几个重要因素，数据采集也正朝着这几个方向发展。
高速、实时数据采集在运动控制、爆炸检测、医疗设备、快速生产过程(如石油化工过程)和变电站自动化等领域都有非常重要的应用。
这些行业中，对高速数据采集的需求远远超过目前实际可以实现的程度。
用户的需求促进了技术的发展和新产品的出现，因此，高速数据采集仍然会有长足的发展。
2基于dsp高速数据采集分析器2.1 TMS320C5409 、IDT72V03 和AN2131Q 的硬件连接采用FIFO (first in first out SRAM) 方法可实现TMS320C5409 和USB 控制器AN2131Q 硬件连接中,文中使用两片FIFO 实现USB 控制器和DSP 之间的双向通信。
从USB 控制器AN2131Q 或者DSP 传输的数据首先保存在FIFO 中,然后再由DSP 或者AN2131Q 读走,从而使得数据的传输不会出现堵塞情况,其硬件连接框图如图2 所示。
2.2系统工作流程数据采集流程1 ) D S P 选通TL V l 5 7 12) DSP 初始化TLVl57l 的两个控制寄存器,通过DSP 的R/ W 信号和数据总线初始化控制寄存器。
3)DSP 接收TLVl571 的中断信号,进入中断服务程序。
在响应中断过程中,TLVl571 留出6 个指令周期等待DSP 读数据,直到DSP 收到面为低信号,TLVl571 才开始下一次采样。
4) DSP 在中断服务程序中,读取TLVl571 的采样数据,并保存。
5)重复步骤(3)和(4) ,读取下一个采样数据,并保存。
DSP 主程序流程和USB 传输流程其工作流程可简述为:DSP 内部定时器输出时钟信号到TLC5510 A/ D 模块,TLC5510 根据这个外部时钟信号对外界输入信号进行采样,每采样一个数据,提供一个中断信号到DSP ,DSP 收到该中断信号后通过DB 数据总线读取数据,保存在DSP 的RAM 单元,并通知AD 开始下一次采样,采样数据满后,DSP 对采样信号进行算法处理,得到处理结果。
并将处理后的结果通过USB 接口送到PC ,以供进一步的信号分析、显示及存储。
其中DSP 程序的主流程及USB 传输流程分别如图3 和图4 所示[3]:2.3发展现状及优缺点美国德克萨斯仪器公司(Texas Instrument,简称TI)的TMS320VC5409系列DSP,其内部具有2Mbit的数据空间和2 Mbit 的程序空间、2 个多通道缓冲串口、16 个DMA 通道、32 位的扩展总线、2 个内部定时器、双电源供电、低功耗,最高工作频率可以达到167 MHz ,内部指令周期为1 333 MIPS ,每条指令的执行时间仅为6 ns 。
TLV1571 是TI 公司开发的一种高速10 位模/ 数变换器。
TLVl571 的时钟源有内部时钟和外部时钟两种, TLVl571 通过控制寄存器配置采样控制。
TLVl571 有两个控制寄存器CR0 和CR1 ,它们都必须由用户配置。
通过配置控制寄存器,TLVl571 可以选择不同的工作方式。
数据总线的D9 和D8 引脚,也就是Al 和A0 引脚, 用于区分当前配置哪一个寄存器,00 表示配置CR0 寄存器,01 表示配置CR1 寄存器,10 和11 无效;数据总线其余的8 bit 用于配置控制寄存器。
TLVl571 收到写信号脉冲信号后,就会将数据总线的值写入相应的控制寄存器。
TLVl571 内置有10 MHz 的振荡器,通过设置CRl 寄存器的D 6 位,可使内部振荡器的速度提高1 倍。
如果D 6 = 0 ,内部振荡器的速度不变;如果D6 = 1 ,内部振荡器的速度提高到20 MHz 。
通过设置CRl 寄存器的D 3 位,可以设置TLVl571 数字信号输出格式。
如果D 3 = 0 ,输出数据格式是直接二进制格式;如果D3 = 1 ,输出数据格式是- 进制的补码格式。
TLVl571 提供外部数据输出中断信号INT 引脚,该引脚信号连接到DSP 的中断信号,DSP 收到中断信号就可以读取数据总线,获得采样信号。
IDT7203是一种双端口先进先出(FIFO)9位存储缓冲器,存储容量为2 KB。
输入和输出具有各自的地址指针,每一个读或写操作,对应的输出及输入地址指针自动加1。
复位信号可将两个地址指针全部清除。
对外提供数据区空( e m p t y ) 、半满( h a l f - f u l l ) 及满( f u l l ) 信号, 用来指示器件的状态。
最快读写速度为1 2 n s 。
AN2131Q 是Cypress 公司的内嵌微控制器的80pin 的USB 接口控制芯片,它采用了一种基于内部RAM 的解决方案,允许客户随时不断地设置和升级,不受端口数、缓冲大小、传输速度及传输方式的限制。
片内嵌有一个增强型8051 微控制器,与标准的8051 相比,其速度快3 倍。
3 基于MCU+FPGA组合的高速数据采集系统3.1硬件介绍数据采集系统的结构框图如图所示。
传感器把要检测的信号转换为电压信号送至A/D 转换模块,A/D 转换模块把电压信号转换为数字信号后传送给主控制器LPC2388, LPC2388对数字信号进行相应的处理,将处理的数据通过并行口传输到彩色液晶屏进行显示,经过串口将数据送至电脑或其它设备,通过无线模块将数据传输给其它无线通讯设备,为了对时间进行有效控制和保证系统稳定的运行控制LPC2388 自带的实时时钟相关的寄存器实现实时时钟的功能,为了节省主控制器的I/O 管脚和在一定距离范围内对主控板进行有效的控制,选用了红外控制。
3.2系统各模块功能概述：3.2.1多路开关及信号调理模块模拟多路开关是数据采集系统的一个重要部分，通常在多路被测信号共用一路A/D转换器的采集系统中用来把多路信号有条理的传送到A/D转换器中去，以完成多路信号的数据采集。
这里介绍的是采用8通道模拟多路复用器MAX308EPE实现8路模拟信号的采集。
信号调理电路主要基于AD623与MAX291芯片的自行设计电路。
信号调理电路主要用来对传感器输入的信号进行隔离、变换、放大、滤波等等各种处理，以满足模数转换芯片对输入电平和信号质量的要求，同时大大的简化了信号调理电路的设计，简化了外围电路。
多开关由微处理器S3C44B0X进行控制选择。
3.2.2.模数转换模块本模块由两部分组成：信号驱动放大器AD8021与具有低噪声、高精度和出色的长期稳定特性的基准电压源ADR421提供基准电压的模数转换芯片AD7663。
传感器输入的信号通过多路开关及信号调理模块处理后得到比较符合要求的模拟信号，进一步通过信号驱动放大电路AD8021的处理得到精度较高的、稳定的模拟信号，通过分辨率高，采样速率高，功耗小的模数转换芯片AD7663的作用，输出符合要求的数字信号，完成模数转换。
3.2.3存储模块传统的数据采集系统由于数据传输率较低，数据量小，一般可以完成实时分析和处理，所以存储问题不突出。
但高数高精度数据采集系统的数据传输率很高并且数据量很大，采集速度达到一定的限度就无法进行实时分析和处理，所以合适的存储器显得很有必要。
本设计采用的是SST39VF160芯片。
它具有成本低和密度大的优点，能很好的完成本系统的存储要求，把通过内部AD7663模块转换成数字量，经通信端口送入计算机进行下一步处理。
3.2.4键盘模块键盘扫描过程就是有规律的时间间隔查看键盘矩阵，以确定是否有键被按下。
一旦处理器判定有一个键被按下，键盘扫描程序就会滤掉抖动，然后再判定是哪个键被按下。