多路视频数据实时采集系统设计与实现
多路信号采集显示系统设计与实现
多路信号采集显示系统设计与实现
一、引言
随着科技的不断发展,人们对信号采集显示系统的需求也日益增长。多路信号采集显
示系统是一种能够同时采集多种信号并进行显示的系统,广泛应用于工业控制、仪器仪表、环境监测等领域。本文将介绍多路信号采集显示系统的设计与实现,包括硬件和软件的设计,希望能够为相关领域的研究和开发提供一定的参考。
二、系统设计
1. 系统功能需求
多路信号采集显示系统主要具备以下功能需求:
(1)多通道信号采集功能:能够同时采集多路模拟信号,并实时转换为数字信号。
(2)数据存储功能:能够将采集到的数据进行存储,以便后续分析和处理。
(3)数据显示功能:能够实时显示采集到的数据,并提供用户界面操作。
(4)通信接口功能:能够与PC或其他设备进行通信,进行数据传输和控制。
2. 系统硬件设计
多路信号采集显示系统的硬件设计主要包括传感器、采集卡、显示屏等组成。
(1)传感器:根据不同的采集需求,选择合适的传感器,如温度传感器、压力传感器、光敏传感器等。
(2)采集卡:选择合适的多通道模拟信号采集卡,能够满足采集多路信号的需求。采集卡通常包括A/D转换器、输入端口等。
(3)显示屏:选择合适的显示屏,能够实时显示采集到的数据,提供用户友好的操作界面。
三、系统实现
1. 硬件组装与连接
按照系统设计,选购合适的传感器、采集卡和显示屏,并进行硬件组装和连接。将传
感器与采集卡连接,采集卡与显示屏连接,确保硬件的正常工作。
2. 软件开发与编程
根据系统设计,开发相应的软件并进行编程。实现数据采集、数据存储、数据显示和通信接口功能,并进行软件测试和调试。
多路信号采集显示系统设计与实现
多路信号采集显示系统设计与实现
多路信号采集显示系统是指可以同时采集多个信号,并将其显示出来的系统。这种系统广泛应用于各个领域,比如医疗设备、仪器仪表、电力系统等。本文将介绍多路信号采集显示系统的设计与实现。
一、系统设计
1. 系统结构设计
多路信号采集显示系统一般由信号采集模块、信号处理模块和显示模块三部分组成。信号采集模块负责采集外部信号,信号处理模块负责对采集的信号进行处理,显示模块则负责将处理后的信号显示出来。
2. 信号采集模块设计
信号采集模块的设计是系统中最重要的部分之一。采集模块的设计需要考虑到采集的信号种类和数量。一般而言,采集模块需要具备模拟信号和数字信号的采集能力。对于模拟信号采集,可以使用传感器将模拟信号转换为电信号,然后通过模数转换器将其转换为数字信号。对于数字信号采集,可以直接使用数字信号输入模块进行采集。
信号处理模块的设计主要包括信号滤波、放大、采样等功能。信号滤波可以通过数字滤波器实现,可以选择低通滤波、高通滤波、带通滤波等滤波方式。放大功能可以使用放大器对采集的信号进行放大,以满足显示要求。采样功能可以使用采样电路实现,常用的采样方式有按时间、按事件和按需采样。
4. 显示模块设计
显示模块主要负责将处理后的信号显示出来。显示方式可以选择液晶显示器、数码管显示器等。显示模块应具备显示多个通道的能力,可以显示多组数据,同时也要具备刷新速度快、显示清晰的特点。
二、系统实现
多路信号采集显示系统的实现需要选用适当的硬件和软件。硬件方面,可以选择单片机作为主控芯片,并配合模拟-数字转换器、数字输入模块、外设模块等硬件模块。软件方面,可以使用C语言进行程序设计,借助相关的编译器和开发环境进行开发。
多路数据采集系统设计
摘要
在日常科研和生活中,出于安全、方便等方面的需要,在很多工程及研究领域都需要用到数据采集器的产品。多路数据采集器是集计算机技术、电子技术一体化高科技产品,具有安全性高,使用方便等优点。经过不断的发展,单片机以其体积小、功能强和价格低廉的优点,广泛地应用于家电、工业过程控制、仪器仪表、智能武器、航空和空间飞行器等领域。本文以单片机的功能、特性和使用方法为基础,介绍了多路数据采集系统的工作原理和特点,硬件电路设计,软件的设计和调试,以及PCB 板的具体制作。本文从经济实用的角度出发,以ATMEL 公司所生产的89 系列单片机AT89S52为核心设计多路数据采集系统。该系统包含系统硬件和软件两大部分。硬件部分包含单片机主控电路、模数转换电路、显示电路。系统软件设计包含多路数据采集主程序、温度采集子程序。在程序设计时使用单片机C语言,并用Keil C51 软件进行编译和软硬件仿真。在硬件电路制作过程中,使用Protel 99SE 设计制作PCB 板,然后分别对各部分电路焊接,再进行性能和功能测试。该数据采集系统具有数据采集、数据处理、数据显示等功能,其结构简单、成本低,具有一定的市场前景。
关键词:主控电路;温度采集;电压采集;显示电路;制作调制
Abstract
In daily scientific research and life,Stemming from safe, is convenient and so on the aspect need,All need to use in very many projects and the research area to the data acquisition product。The multichannel data acquisition is collection computer technology, the electronic technology integration high tech product,Has the security to be high,Merit and so on easy to operate。After unceasing development,The monolithic integrated circuit by its volume small, the function is strong and the price inexpensive merit,Widely applies in the electrical appliances, domain and so on commercial run control, instrument measuring appliance, intelligent weapon, aviation and spatial flight vehicle。Widely applies in the electrical appliances, domain and so on commercial run control, instrument measuring appliance, intelligent weapon, aviation and spatial flight vehicle,Introduced the multichannel data acquisition system principle of work and the characteristic,Hardware circuit design,Software design and debugging,As well as PCB board concrete manufacture。This article embarks from the economical practical angle,89 series monolithic integrated circuits AT89S52 produces which by ATMEL Corporation is the core design multichannel data acquisition system.This system contains the system hardware and the software two major part.The hardware partially contains the monolithic integrated circuit host to control the electric circuit, the a/d conversion electric circuit, the display circuit. The system software design contains the multichannel data acquisition master routine, the temperature gathering subroutine。When programming uses the monolithic integrated circuit C language,And software carries on the translation and the software and hardware simulation with Keil the C51。In hardware electric circuit manufacture process,Uses Protel the 99SE design to manufacture the PCB board,Then separately to each part of electric circuits welding,Again carries on the performance and the function test。This data acquisition system has function and so on data acquisition, data processing, data display,Its structure simple, the cost is low,Has the certain market prospect
多路视频采集卡的设计与实现
多路视频采集卡的设计与实现
摘要:视频是人类信息的一个主要渠道。想要获取影像信息,必须完成图像
信息收集。作为视频采集设备的基础,影像信息采集卡的设置非常关键。而本章
针对多路视频采集卡进行了分析,该视频采集卡以 FPGA为逻辑控制中心,采用SAA7111将 4路视频信号分别转换为数字图像数据,经 FIFO缓存后,由 PCI
总线接口芯片 PCI9052将数据送入计算机,最后通过应用程序将图像显示出来。实验分析表明该视频采集卡能实现 4路实时传输显示,能够真实的将采集卡采集
到的影像信息通过驱动传递到应用监控软件,以便进行显示和存储,希望能为相
关人员提供参考。
关键词:多路视频采集卡;设计;实现
数字视频监控管理系统因其直观、便捷、内容丰富的优点日益引起人们的关注,已成为
保安防范体系的主要部分。视频采集子系统主要进行视频图像的采集与压缩工作,是数字化
视频监测中最核心的组成部分,直接影响到了整个监测系统性能与品质的高低[1]。针对新一
代的视频监测系统对于视频图象的高品质与实时性的需求。
1相关概念概述
1.1视频信号概述
视频信号是一个比较复杂的信息,它不但包括了画面本身的数据内容,而且包含着某些
供采集用的处理数据,将这些内容混杂在一起,并按照特定的顺序和规则加以传递。
标准的电视信号是黑白CCD摄像头,通过连接设备将光学数据转换成幅值恒定的电信号,再配合机会支持组合产生的最终电视信号,而信号是黑白全视频(也称为混合电视信号)主要由图像数据、消隐数字、同步数字、开槽脉冲和图像脉冲等几部分构成。
彩色图像的每一位像素值中不但包括了亮度数据,而且也包括了色彩数据RGB建模作为
多通道实时数据采集存储系统的设计
图1 模 拟量 信号 采集 电路 框图
信 号调 理 电路 如 图2 所示:
V V WW. C A 1 6 8 . C O M O c t S e r v o C o n t r o l 5 3
该 系 统 是 由采 编 单 元 、 存 储 单 元 和 地 面 测 试 装 置 组 成 ,以 可 编 程 逻 辑 器 件 F P G A为 主 控 单 元 ,以F L A S H为 存 储 器 ,来 完 成 飞行 器 在 试 验 过 程 中 的振 动 、 冲 击 、过 载 、 温 度 、 电 压 等 多种 参 数 以 及 控 制 系统 数 字 量 信 息 的采 集 、 存 储 ,并 能 在 存 储 器 回 收 后 完 成遥 测 数据 的 事后 分析 处理 ] 。
2 系 统方 案设 计
该 数 据 采 集 存 储 系 统 主 要 由 数 据 记 录 器 、 测 量 系 统
六 个 主 要部 分组 成 ,如 下 图l 为模 拟 量 信 号 采集 电路 框 图 :
地面 综合测试 台和工控 机组成 。数据采集 存储器 主要完成 对 飞行试验 中环境 变量参数 、电压开 关量 参数 、控 制量数 字信 号参数 等信号 的采集 ,并对 已采集 的数据进行 编码 、 存储 :测量 系统地面 综合测试 台主要 实现记录器供 电、模 拟信 号和数 字信号 的下发 以及 对试验过程 中系统 的单元检
多路信号采集显示系统设计与实现
多路信号采集显示系统设计与实现
多路信号采集显示系统是一种用于获取并显示多路信号的设备。它通常由多个信号采
集单元、信号处理单元和显示单元组成。
在多路信号采集显示系统中,每个信号采集单元负责采集一路信号。这些信号可以是
来自于传感器、电压、电流、温度、压力等等。采集的信号经过信号处理单元进行预处理,包括放大、滤波、变换等操作,以消除干扰、增强信号质量。处理后的信号再经过显示单
元进行实时显示。
1. 信号采集单元的设计。信号采集单元要能够接受不同类型的信号输入,并进行适
当的处理和转换。采集单元需要有高精度、高速度和低噪声的特性,以确保采集到的信号
准确可靠。
2. 信号处理单元的设计。信号处理单元负责对采集到的信号进行预处理,包括放大、滤波、变换等操作。预处理的目的是提高信号的质量,减少干扰和噪声。
3. 显示单元的设计。显示单元用于实时显示经过处理的信号。它可以采用液晶显示器、LED显示屏等设备,具有高清晰度、高对比度和高刷新率等特点。显示单元还可以支
持图像、曲线和图表等多种显示方式,以满足不同用户的需求。
4. 系统的集成与调试。系统的集成是将采集单元、处理单元和显示单元进行连接和
组装,确保它们能够正常工作。在调试过程中,需要进行实时监测和数据分析,以确认系
统的稳定性和可靠性。
多路信号采集显示系统广泛应用于工业自动化、医疗检测、科研实验、环境监测等领域。它可以实时采集和显示多种类型的信号,帮助用户了解和分析现场情况,提高工作效
率和质量。
多路信号采集显示系统的设计与实现是一项技术复杂且具有挑战性的任务。它需要综
多路数据采集系统设计
多路数据采集系统设计
多路数据采集系统是一种用于采集多个信号源数据的系统。它通常由采集器、信号源、传输线路、收集器和处理器等组成。
在多路数据采集系统中,采集器是一个关键组件,它负责接收和处理来自多个信号源的数据。采集器可以是硬件设备,也可以是软件程序。硬件采集器通常具有多个输入端口,可以同时接收多个信号源的数据,并将其转换为数字信号。而软件采集器则可以通过计算机的输入设备接收数据。采集器还可以进行数据处理和存储,以确保数据的质量和实时性。
信号源是指传感器、仪器仪表或其他设备,它们产生或接收数据并将其传输到采集器。信号源可以是各种类型的传感器,例如温度传感器、压力传感器、光传感器等。传输线路是将信号源和采集器连接起来的通道,可以是有线连接或无线连接。其中,有线连接通常使用数据线或网络电缆,而无线连接通常使用无线电或红外线进行信号传输。
收集器是一个用于接收和存储来自采集器的数据的设备。它可以
是计算机、数据存储设备或远程服务器等。收集器通常具有大容量存
储设备,以便可以保存大量的数据。它还可以进行数据压缩和加密,
以确保数据的安全性和可靠性。
处理器是对采集的数据进行处理和分析的设备。处理器可以是计
算机、嵌入式系统或专用的数据处理设备。它负责对数据进行处理、
转换和分析,以提取有用的信息。处理器还可以根据用户的需求进行
实时监测和报警,以及生成报表和图表等输出。
多路数据采集系统广泛应用于各个领域,例如工业自动化、环境
监测、医疗健康等。在工业自动化领域,多路数据采集系统可以用于
监测生产设备的运行状态和产品质量,实现智能化控制和优化生产过程。在环境监测领域,多路数据采集系统可以用于监测空气质量、水
多路数据采集系统的设计毕业设计论文
多路数据采集系统设计
序言
随着计算机技术、电磁兼容技术、传感器技术和信息技术的飞速发展和普及,数据采集和处理系统得到了广泛的使用。例如:在生产过程中,使用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录,为提高产品质量、降低生产成本提供信息和手段;在科学研究中,使用这一系统可获得大量的动态信号,是研究瞬间物理过程的有力工具,也是获得科学奥秘的重要手段之一。总之,不论在哪个使用领域,数据采集和处理越及时,工作效率、性能价格比就越高,取得的经济效益就越好。总之,数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环[1]。
数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环,在医药、化工、食品、等领域的生产过程中,往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数。同时,还要对某一检测点任意参数能够进行随机查寻,将其在某一时间段内检测得到的数据经过转换提取出来,以便进行比较,做出决策,调整控制方案,提高产品的合格率,产生良好的经济效益。
本毕业设计对一种多路数据采集系统进行了初步的研究,该多路数据采集系统能对多路模拟信号进行采集和处理。系统以89C51为控制单元核心,利用模数转换器AD0809完成模数转换功能,结合单片机RS232串口功能,实现八路信号的采集、存储、显示及和PC机通信等功能,形成了良好的人机界面。
第1章绪论
1.1多路数据采集系统介绍
随着工、农业的发展,多路数据采集势必将得到越来越多的使用,为适应这一趋势,作这方面的研究就显得十分重要。在科学研究中,运用数据采集系统可获得大量的动态信息,也是获取科学数据和生成知识的重要手段之一。总之,不论在哪个使用领域中,数据采集和处理将直接影响工作效率和所取得的经济效益。
多路数据采集系统设计
摘要
数据采集是从一个或多个信号获取对象信息的过程。随着微型计算机技术的飞速发展和普及,数据采集监测已成为日益重要的检测技术,广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。数据采集是工业控制等系统中的重要环节,通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现,作为测控系统不可缺少的部分,数据采集的性能特点直接影响到整个系统。
本系统以AT89S51单片机为核心,以逐次逼近式A/D转换器ADC0832为主体,是一款8路数据采集/传输模块,本系统不仅可以采集模拟信号,而且为使传输的距离增长,提高信号的准确性,本设计采用基于MAX232的芯片,可以与PC机通信,将采集数据送入PC机中,从而实现实验数据实时采集、处理、存储与显示。
关键词:AT89S51单片机数据采集A/D转换串口通信
Abstract
Data acquisition is the process of obtaining object information from one or more signal. With the rapid development and popularization of Micro-computer technology, data collection has become increasingly important monitoring technology and is widely used in industry and agriculture and other situation in which temperature. As an indispensible part of the monitoring system, its performance character influences the whole system.
多路数据采集系统设计报告
目录
第1章绪论设计目的及要求.................................. 错误!未定义书签。
绪论..................................................... 错误!未定义书签。
设计目的................................................ 错误!未定义书签。
设计要求................................................ 错误!未定义书签。第2章系统总体方案选择与说明........................ 错误!未定义书签。
硬件设计框图 ........................................... 错误!未定义书签。
软件设计框图.............................................. 错误!未定义书签。第3章数据采集系统概述、工作原理及其说明.......... 错误!未定义书签。
数据采集系统概述.......................................... 错误!未定义书签。
工作原理及其说明.......................................... 错误!未定义书签。第4章各单元硬件设计及说明................................ 错误!未定义书签。
单片机的时钟源............................................ 错误!未定义书签。
多路高速数据采集系统设计与实现
杂 功 能 , 它 具 有 扩 展 灵 活 #存 储 量 大 #实 时 性 强 #精 度 高 #传 输 方 便 等 特 点 , 可 作 为 各 种 雷 达 +导 引 头 等 外 场 试
验的通用数据采集系统,
)关 键 词 * 多 路 实 时 数 据 采 集 D采 样 时 钟 D采 样 波 门
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弹箭与制导学报
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多路高速数据采集系统设计与实现"
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多路数据自动采集系统的设计与实现
多路数据自动采集系统的设计与实现
作者:陈鑫钢
来源:《工业设计》2017年第03期
绍兴天然气投资有限公司,浙江绍兴,312000
摘要:在实际生产中,往往有对多路数据进行不间断集中监测的情况发生,这就需要设计一个多路数据的自动采集系统。本文介绍了一个可同时对多个采样点进行数据读取的主—从机体多路无线数据采集系统。该系统可实现采集数据的自动化分析,而且系统可靠性较高,成本较低,数据分析及时。
关键词:多路无线数据;采集系统;数据传输;数据接收
引言
本系统设计的主要任务是实现多路无线数据采集系统的设计。系统设计分为数据采集端设计、无线数据的传输以及数据接收端的设计三大块。数据采集端主要对环境的物理参量进行多路采集,然后以无线方式进行数据的传输,并传至数据接收端进行数据的简单处理,最终展现在用户面前。
1数据采集端设计
数据采集端主要用于获取各种现场测量数据。在计算机控制系统或计算机信息管理系统中,需要采集各种信息并将其送入计算机内部进行处理。主要包含有压力传感器、信号调理电路、A/D转换器件、单片机及无线收发模块。
系统中的压力传感器为压阻式传感器,主要作用是把外部压力的变化转化为4~20mA的电信号,方便计算机进行信息处理。压力传感器的下级单元为放大器,主要功能是将压力传感器转化而来的较小的电信号进行放大处理,从而获得易于识别和灵敏度较高的信号源。经过放大的电信号通过A/D转换器件,将由放大得来的模拟量信号转换为便于计算机识别的数字信号。之后,该数字信号在计算机内部传输,并最终交由系统中的单片机进行数据分析。采集系统中还有一路温度采集电路,主要是采集现场温度场的变化传输到单片机进行综合分析。无线收发模块是采集系统中数据传输模块,是把系统的压力数据以无线方式发送给数据接收端。主要设计线路如图1所示。
基于DSP的多路数据采集系统的设计与实现
路, 结合相 关的软件 , 对采 集的数 据处 理后用 C S 0 0 计算机 上 实时显 示数据 处理后 的 多通 道波形 图。 实验 结果表 明, C 50 在 该
0 引 言
数 据 采 集 系 统 首 要 任 务 是 将 传 感 器 采 集 到 的信 号 调 理后 进 行 模 数 转换 , 数 据 采 集 是 获 取 信 息 的重 要 手 段 , 生 产 过 而 在 程 、 学研 究 等 领 域 中发 挥 着 及 其 重 要 的作 用 , 科 由于 现代 工 业 生 产 和 科 学 研 究 对 数 据 采 集 的 要 求 日益 提 高 , 瞬 态 信 号测 在
46 38
21, 2) 00 1( 3 0
计 算机 工 程 与设 计 C m u r n i en d ei o p t E g er g n D s n e n i a g
・嵌入 式 系统 工程 ・
基于 D P的多路数据采集系统的设计与实现 S
陆广平 卜迎春 ,
(.盐城 工学 院 电气工程 学 院 ,江 苏 盐城 2 4 5 ;2 1 2 0 1 .盐城 工 学院 基 建 处 ,江 苏 盐城 2 4 5 ) 20 1
基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计
基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计
基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计
近年来,随着科技的不断发展,对于数据采集系统的需求越来越大。数据采集系统能够将各种外部信号转换为数字信号,并传输到电脑中进行处理和分析,广泛应用于工业控制、物联网、仪器仪表及自动化等领域。本文将介绍一种基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计方案。
1. 系统硬件设计
该多路数据采集系统设计方案的硬件主要包括传感器模块、数据采集模块以及计算机连接模块。
传感器模块:传感器模块负责采集外部信号,并将其转换为电信号。根据不同的测量需求,选择合适的传感器模块,如温度传感器、湿度传感器等。
数据采集模块:数据采集模块使用单片机作为核心,通过模拟转换器将传感器模块转换得到的电信号转换为数字信号。具体地,单片机通过AD转换器将模拟信号转换为数字信号,
并通过串口通信将数据传输给计算机。
计算机连接模块:计算机连接模块使用串口连接单片机和计算机,通过串口通信实现数据传输。在计算机上安装LabVIEW应用程序,通过LabVIEW程序来控制和监测数据采集
系统。
2. 系统软件设计
该多路数据采集系统设计方案的软件主要包括单片机程序设计和LabVIEW程序设计两部分。
单片机程序设计:单片机程序设计主要实现对传感器模块的数据采集和数字信号的转换,然后通过串口通信将数据发送
给计算机。首先,通过单片机的GPIO口读取传感器模块采集
的信号,然后使用AD转换器将模拟信号转换为数字信号,最
后通过串口通信将采集到的数据发送给计算机。
基于DM6467T多路视频实时采集与显示系统设计
基于DM6467T多路视频实时采集与显示系统设计
摘要:
本文基于DM6467T多路视频实时采集与显示系统设计,主要介绍了设计的背景和目的,系统硬件和软件架构设计,以及实现的关键技术和主要功能,最后给出了系统的工作原理和实验结果。
一、引言
随着数字视频技术的发展和应用的广泛,多路视频实时采集与显示系统在监控、视频会议和视频监控等领域的需求越来越大。DM6467T是一款TI公司推出的高性能数字媒体专用处理器,具有实时视频采集、处理和显示的能力,适用于多路视频实时采集与显示系统的设计。
二、系统硬件设计
多路视频实时采集与显示系统的硬件设计主要包括采集卡、视频输入设备、显示设备和外设。采集卡负责接收和处理视频信号,视频输入设备用于输入视频源,显示设备用于显示视频画面,外设包括存储设备、接口设备和控制设备等。
三、系统软件设计
多路视频实时采集与显示系统的软件设计主要包括驱动程序、图像处理算法和图像显示程序。驱动程序用于控制采集卡和视频输入设备,图像处理算法用于对采集的视频信号进行实时处理,图像显示程序用于将处理后的视频信号显示到显示设备上。
四、关键技术和主要功能
1.视频采集与处理:采集卡通过与视频输入设备的连接,实时采集多路视频信号,并通过图像处理算法对视频信号进行处理,如降噪、滤波和图像增强等。
2.视频显示:处理后的视频信号通过图像显示程序,显示到显示设备上,实现多路视频的实时显示和切换。
3.视频编码与解码:根据需要,可以对采集的视频信号进行编码和解码,以减少存储空间和传输带宽。
4.远程监控:可以通过网络连接,实现远程监控和控制,方便用户对系统进行远程操作和管理。
多路数据采集系统的设计(定稿)-精品
多路数据采集系统的设计
摘要
多路数据采集系统在现代工业中是必不可少的。基于单片机的多路数据采集系统是一种对单片机性能要求中等,结构简单,实用性较强的低端电子产品,单片机作为核心器件,以其体积小、成本低、速度快、升级容易等优点具有很好的现实意义。单片机实现的数据采集系统的应用越来越多的被采用。
本文介绍了一种基于单片机的多路数据采集系统。系统的硬件部分主要包括单片机控制模块、模拟量采集接口模块、开关量采集接口模块、键盘输入模块、LCD显示模块、电源模块。单片机控制模块用于控制和协调系统各个模块工作。模拟量采集接口模块用于对模拟量进行预处理,使其转化为单片机能够处理的模拟量。开关量采集接口模块用于对数字量进行预处理,使其转化为单片机能够处理的数字量。电源模块为整个系统提供工作电源。键盘输入模块和LCD显示模块为系统提供了人机交互的通道,便于用户对应用系统进行干预。
本设计采用具有AD转换功能的STC12C5A60S2单片机作为系统的控制中心,可以实现对4路模拟电压信号、4路开关量的采集,具有处理能力强、精度高、通用性强等优点。
关键词:多路数据采集,单片机,模拟量,开关量
DESIGN OF MULTI-CHANNEL DATA ACQUISITION
SYSTEM
ABSTRACT
Multiple data acquisition system in modern industry has become indispensable. Based on SCM multiplexed multi-channel data acquisition system is a kind of single-chip processor performance requirements medium, the structure is simple, practical stronger low-end electronic product, the single chip microcomputer as the core device, with its small size, low cost, speed, upgrade easily and so on , have good practical significance. Adopts microcomputer application of data acquisition system is more and more.
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多路视频数据实时采集系统设计与实现
常永亮王霖萱常馨蓉
( 中国飞行试验研究院陕西西安 710089)
( 贵州省贵阳市花溪区贵州大学贵州省贵阳市 550025)
( 陕西省榆林市榆阳区榆林学院陕西省榆林市 719000)
摘要面对越来越多的实时视频采集、播放的应用,如何能更加方便的操控视频采集,保证流畅的播放效果,成为近几年实时媒体流的一个重要研究方向。本文介绍了视频数据的采集、记
录、编解码、多路视频数据间的切换,基于多网络协议组合下的多媒体流传输,动态切换四路视
频数据实时传输与播放,从而使远端操控、优质播放有了很大的提高。
关键词视频编解码、媒体流、RTP/RTCP协议、组播协议、TCP协议
0.引言
随着信息技术的不断发展,人们将计算机技术引入视频采集、视频处理领域,用计算机处理视频信息和网络传输数字视频数据在很多领域已有广泛的应用,飞机试飞中现如今也大量的应用。
针对目前分散在多处试飞现场视频传入监控大厅后监测设备多而分散的问题,提出了将多处试飞现场视频引入监控大厅后用一台高性能服务器管控,客户端通过网络请求服务器端检测关心的现场场景,达到集中管理优化监控的目的。
视频图像采集的方法较多,基本可分为2大类:数字信号采集和模拟信号采集。前者采用图像采集芯片组完成图像的采集、帧存储器地址生成以及图像数据的刷新;除了要对采集模式进行设定外,主处理器不参与采集过程,我们只要在相应的帧存储器地址取出采集到的视频数据即可得到相应的视频数据,这种方法,无论在功能、性能、可靠性、速度等各方面都得到了显著的提高,但成本高。后者采用通用视频采集卡实现图像的采集,并用软件进行实时编码,其特点是数据采集CPU占用率较高,对处理器的速度要求高,成本低、易于实现,能够满足某些图像采集系统的需要。此系统使用第二类视频采集方法。
如何将各处试飞现场视频信号通过VGA持续接收?传统方式是将模拟的VGA信号引到指定显示器显示,这样即浪费资源且多占空间。多路视频实时采集使用的是VisionRGB- PRO板卡(英国Datapath公司),此卡可同时实时采集两路视频数据,基本达到了本系统的要求,再用一台VGA矩阵切换器将前端数据源的四路视频数据进行人为切换采集,用H.264格式编解码,保存为H.264格式,通过RTP/RTCP 与组播协议将编码后视频流传输给请求客户端,而且可在客户端通过TCP协议选择关心的VGA采集通道。
2
2
在一台显示器上同时最多显示两路 VGA 数据,不用再增加设备,并通过一台服务器软件实时处理后,按客户端请求实时传送到相应客户端监控某现场状态。达到用任意一台客户端按需监控的目的。
1. 系统整体设计
VGA 矩阵切换器视频服务器
客户端
图1 系统结构框图 系统主要实现对前端四路视频数据的人为切换式实时采集,在服务器端最多可同时采集和储存两路视频数据(用一个视频采集卡),也可以一次只采集一路视频数据,再经网络实时传输到客户端播放,服务器端同时实时播放所采集的视频数据。
系统主要由VGA 矩阵切换器、服务器端软件、客户端软件三大部分组成,VGA 矩阵切换器对四路视频输入信号进行切换输出,服务器端主要负责视频数据采集、VGA 矩阵信号切换、视频数据编码、视频信号网络传输,客户端主要负责视数据的解码与播放、简单的VGA 矩阵输入输出信号切换。
在进行视频切换方面可在服务器端或客户端自行切换,在服务器端可通过串行口操作VGA 矩阵切换进行相应的视频输入输出口的切换,在客户端可通过网络(TCP )->服务器程序相应模块->串行口->VGA 矩阵切换进行相应的视频输入输出口的切换。如图1所示。
2. 系统软件的设计
2.1 服务器端软件设计
3
图2 服务器端程序流程图
图2所示为服务器端实时采集、记录、发送视频数据的程序流程图。运行服务器端程序先加载配置信息,加载成功后初始化RGB板卡、串口、网络,初始化成功后进入实时检测VGA通道信号状态,无信号可手动选择其他通道检测,如果有视频信号将进入实时显示与编码保存状态。如有客户端通过网络请求视频数据,则将编码后的视频数据用RTP协议打包后通过组播协议发送给请求的客户端,同时周期性发送RTCP控制包,,通过对发送、丢失的数据包的数量等统计,动态地改变传输速率与同步视频播放。视频数据量较大 ,这就要求视频数据处理系统具有实时处理的特点。在服务器端的实现是整个系统的关键,在此也承担了整个软件系统的大部分工作,主要有以下几大块:一是采集;二是记
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录;三是向客户端发送;四是串口的通信;五图像的形成;六是服务器端的实时播放;七是对图像亮度、颜色、位置等的调整;采集通道、采样率、采集时间的选择。
软件要实现对视频数据的实时采集、控制视频输入输出通道、把视频数据实时编码保存并发送到多个请求客户端。在软件实现方面应用了相应的SDK(Software development kit)和API(应用编程接口)。
视频采集先通过Initialise函数初始化VisionRGB板卡与播放界面,在SetupCapture函数中初始化视频的显示的模式,在采集方面最主要是实时性,在此以事件驱动的方法从端口获取数据,回调函数InitiateFrameCapture通过板卡通道命令事件实时采集原始视频数据,采集到视频数据流在相应软件界面播放的同时再利用ffmpeg开源库将InitiateFrameCapture获取视频原始数据编码为H264格式,编码后的数据在服务器本地保存的同时通过网络传输给请求客户端。如图3所示。
图3 服务器端数据处理流程图
在服务器端各方面协调工作是关键,程序启动首先默认上次设定的视频采集卡通道,如有视频数
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