如何构建完整的数据采集系统之硬件篇 PPT
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数据采集系统设计原理PPT课件
软件
工业控制机
下位机机箱
上位机
13.3基于单片机数据采集系统
▪ . 1、单片机的特点 ▪ （1）可靠性高：芯片本身是按工业测控环境要求设计，其工业抗
干扰能力强，指令及系统常数因化在ROM中，不易破坏，硬件集成 度高，所以可靠性高。 ▪ （2）易扩展：单片机提供扩展用三总成，并行、串行I/O引脚，易 构成各种规模的计算机应用系统。 ▪ （3）控制功能强，软件指令丰富。 ▪ （4）存储容量小，一般RAM仅几百字节，ROM为几千字节 ▪ 8位： 256 4k 8k ▪ 扩展后： 64k 64k ▪ （5）体积小 ▪ （6）开发周期短，成本低
▪ （1）灵活方便，适用于多通道，高速数据采集成一些特殊场合的测 控要求。
▪ （2）计算机可用于测试目的也可用作他用。
▪ （3）计算机可管理多个测量仪器或相关设备，灵活方便。
▪ 注意：外接电源机箱可以根不同功能或要求的测控系统单独进行设 计，但最好选用通用机箱（标准机箱，2U、3U、4U）价格可以下降。
C
二流体喷枪 空气
鼓 风机
料桶 料液 蠕动泵
0
1
2
3
无锡 虹 业 自 动 化 工 程 有 限 公 司
4
5
6
文件 名 F il e N am e:
日期 Is su e:
2 00 2. 10
7
8
9
10
设计 D es ig n: 王兵辉
制图 D ra w:
CA D室
审核 C he ck :
11
12
13
14
A/D转换器 控制逻辑
计算机
速度快，价格昂贵，适用高速有同步要求的场合，如军事，
5~10KHz以上
工业控制机
下位机机箱
上位机
13.3基于单片机数据采集系统
▪ . 1、单片机的特点 ▪ （1）可靠性高：芯片本身是按工业测控环境要求设计，其工业抗
干扰能力强，指令及系统常数因化在ROM中，不易破坏，硬件集成 度高，所以可靠性高。 ▪ （2）易扩展：单片机提供扩展用三总成，并行、串行I/O引脚，易 构成各种规模的计算机应用系统。 ▪ （3）控制功能强，软件指令丰富。 ▪ （4）存储容量小，一般RAM仅几百字节，ROM为几千字节 ▪ 8位： 256 4k 8k ▪ 扩展后： 64k 64k ▪ （5）体积小 ▪ （6）开发周期短，成本低
▪ （1）灵活方便，适用于多通道，高速数据采集成一些特殊场合的测 控要求。
▪ （2）计算机可用于测试目的也可用作他用。
▪ （3）计算机可管理多个测量仪器或相关设备，灵活方便。
▪ 注意：外接电源机箱可以根不同功能或要求的测控系统单独进行设 计，但最好选用通用机箱（标准机箱，2U、3U、4U）价格可以下降。
C
二流体喷枪 空气
鼓 风机
料桶 料液 蠕动泵
0
1
2
3
无锡 虹 业 自 动 化 工 程 有 限 公 司
4
5
6
文件 名 F il e N am e:
日期 Is su e:
2 00 2. 10
7
8
9
10
设计 D es ig n: 王兵辉
制图 D ra w:
CA D室
审核 C he ck :
11
12
13
14
A/D转换器 控制逻辑
计算机
速度快，价格昂贵，适用高速有同步要求的场合，如军事，
5~10KHz以上
数据采集系统课件
图5图6：数字逻辑部分电源+5V。
：数据输出格式选择信号引脚。
当8/12 =1（+5V）时，双字节输出，即沈阳大学图7 图8AD574A有单极性和双极性两种模拟信号转换方式，这主要通过改变AD574A引脚8、、12的外接电路来实现。
图9左侧所示为单极性转换电路，可实现输入信号0～10V或0～20V的转换，其图9沈阳大学2.2.3单片机模块1、AT89S51单片机的简介AT89S51 是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统供给高性价比的解决方案。
AT89S51具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
此外，AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。
空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不一样产品的需求。
AT89S51与AT89C51相比,外型管脚完全相同，AT89C51的HEX程序无须任何转换可直接在AT89S51运行,结果一样。
AT89S比AT89C51新增了一些功能，支持在线编程和看们狗是其中主要特点。
数据采集系统设计原理PPT课件
▪ 例：青岛项目 薄膜蒸发器项目
▪
南理工压力，速度测量系统
例子
.
例子
各. 种传 感器
智能数据 采集模块
下位机
RS485
工控机
.
.
USB总线数据采集系统
.
温湿度变送器
压差变送器 风速变送器 电压电流变
送器 流量传感器
各种传感器
机箱 供电电源
USB数据采集卡
USB总线
基于Labview平台 开发的数据采集
2、单片机的结构及组成
.
Sensor Sensor 开关量
键盘
打印
调理电路
放大滤波 整形
Smit触发器
A/D 整形
显示LED 报警
0832D/A 通信RS232
基于8051的智能仪表的组成
13.5基于IPC与PLC的测控系统
.所有的工业控制中，PLC的可靠性是最高的，其弱点是： （1）显示功能和数据处理的能力不如IPC机， （2）开关控制功能强大，模拟量控制能力稍差。 PLC一般应用于批量不大的工业设备和工厂生产过程的自 动控制。如果系统中开关量多（10个以上），采用PLC。 如今PLC 作为下位机与PC机，IPC进行连网，组成计算机 集散控制与管理系统（DCS）前景非常好。
软件
工业控制机
下位机机箱
上位机
13.3基于单片机数据采集系统
▪ . 1、单片机的特点 ▪ （1）可靠性高：芯片本身是按工业测控环境要求设计，其工业抗
干扰能力强，指令及系统常数因化在ROM中，不易破坏，硬件集成 度高，所以可靠性高。 ▪ （2）易扩展：单片机提供扩展用三总成，并行、串行I/O引脚，易 构成各种规模的计算机应用系统。 ▪ （3）控制功能强，软件指令丰富。 ▪ （4）存储容量小，一般RAM仅几百字节，ROM为几千字节 ▪ 8位： 256 4k 8k ▪ 扩展后： 64k 64k ▪ （5）体积小 ▪ （6）开发周期短，成本低
数据采集技术PPT课件
系统设计灵活。 （3）数据采集与数据处理紧密，形成数据采
集与处理系统，可实现从数据采集、处理到 控制的全部工作。
2
（4）数据采集过程一般都具有“实时”特性，实时的 标准是能满足实际需要。
（5）随着微电子技术的发展，电路集成度的提高，数 据采集系统的体积越来越小，可靠性越来越高，出 现单片数据采集系统。
✓ CMOS：互补金属氧化物（PMOS管和NMOS管）共 同构成的互补型MOS集成电路制造工艺，功耗很低、 电压范围宽、抗干扰能力强。
✓ TTL：集成电路输入级和输出级全采用晶体管组成的 单元门电路，多发射极实现输入级“与”逻辑，输 出级晶体管实现“非”逻辑。与非门输出结果为： 有0出1，全1出0。+5V等价于逻辑“1”，0V等价于 逻辑“0”，被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平） 信号系统 。
率信号和开关量信号等。
7
二、数据采集系统的主要性能指标 ➢ ①系统分辨率； ➢ ②系统精度； ➢ ③采集速率； ➢ ④动态范围； ➢ ⑤非线性失真。
8
第二节 数据釆集基本电路
一、运算放大器和测量放大器 1.运算放大器 在模拟集成电路中，集成运算放大器是最基本
又是用途最广的一种电路。集成运算放大器是 高增益、多级直接耦合放大器，在模拟计算中， 这种放大器能够实现各种数学运算，故称为运 算放大器。 ✓ 直接耦合:将前一级的输出端直接连接到后一级 的输入端。 高增益单片集成化运算放大器在自动控制、测 量仪表、计算技术等许多方面都有着极其广泛 的应用，是模拟电子领域中最重要的有源器件。
25
模拟多路开关有机械式、电磁式和电子式三大类。 ➢ 纯机械式开关在现代数据采集系统中已很少使用。 ➢ 电磁式多路开关主要是指各种继电器、干簧管等，
集与处理系统，可实现从数据采集、处理到 控制的全部工作。
2
（4）数据采集过程一般都具有“实时”特性，实时的 标准是能满足实际需要。
（5）随着微电子技术的发展，电路集成度的提高，数 据采集系统的体积越来越小，可靠性越来越高，出 现单片数据采集系统。
✓ CMOS：互补金属氧化物（PMOS管和NMOS管）共 同构成的互补型MOS集成电路制造工艺，功耗很低、 电压范围宽、抗干扰能力强。
✓ TTL：集成电路输入级和输出级全采用晶体管组成的 单元门电路，多发射极实现输入级“与”逻辑，输 出级晶体管实现“非”逻辑。与非门输出结果为： 有0出1，全1出0。+5V等价于逻辑“1”，0V等价于 逻辑“0”，被称做TTL（晶体管-晶体管逻辑电平） 信号系统 。
率信号和开关量信号等。
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二、数据采集系统的主要性能指标 ➢ ①系统分辨率； ➢ ②系统精度； ➢ ③采集速率； ➢ ④动态范围； ➢ ⑤非线性失真。
8
第二节 数据釆集基本电路
一、运算放大器和测量放大器 1.运算放大器 在模拟集成电路中，集成运算放大器是最基本
又是用途最广的一种电路。集成运算放大器是 高增益、多级直接耦合放大器，在模拟计算中， 这种放大器能够实现各种数学运算，故称为运 算放大器。 ✓ 直接耦合:将前一级的输出端直接连接到后一级 的输入端。 高增益单片集成化运算放大器在自动控制、测 量仪表、计算技术等许多方面都有着极其广泛 的应用，是模拟电子领域中最重要的有源器件。
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模拟多路开关有机械式、电磁式和电子式三大类。 ➢ 纯机械式开关在现代数据采集系统中已很少使用。 ➢ 电磁式多路开关主要是指各种继电器、干簧管等，
《数据采集系统》课件
数据采集系统的案例分析
XXX公司的数据采集系统
介绍XXX公司开发的数据采集系统，它如何帮助提高生产效率和品质。
XXX项目的数据采集系统
讲解一个实际项目中的数据采集系统，探讨其中的挑战和解决方案。
数据采集系统的发展趋势
1
数据安全和隐私保护的挑战和解
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2
决方案
讨论如何解决数据采集系统中的安全和 隐私问题，确保数据的保密性和完整性。
数据采集系统的设计要点
1 数据采集的精度
确保采集到准确可靠的数据，提高决策的可 信度。
2 数据采集的频率
根据需求，在合适的时间间隔内采集数据， 捕捉变化和趋势。
3 数据采集的实时性
及时采集和传输数据，以支持实时监控和决 策。
4 数据采集的稳定性
确保系统的稳定性和可靠性，避免数据丢失 和中断。
数据采集系统的应用场景
工业生产过程 控制
实时监测和控制生产 过程中的各种参数和 指标，提高效率和质 量。
环境监测和科 学研究
用于收集气候数据、 地质信息、生态环境 等科学研究和保护工 作。
医疗保健
用于患者监测、健康 管理和医疗设备的数 据采集和分析。
城市交通
用于交通流量、道路 状况等数据的采集和 分析，优化城市交通 管理。
《数据采集系统》PPT课件
概述
数据采集系统是用于收集、处理和存储数据的技术系统。它在各个领域中发 挥着重要作用，为决策和研究提供了数据支持。
数据采集系统的构成
硬件
包括传感器、数据采集设备和计算机服务器等物理组件。
软件
用于数据采集、传输和存储的程序和应用软件。
网络
提供数据采集系统与其他设备或系统之间的连接和通信。
《数据采集系统》课件
《数据采集系统》 PPT课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 数据采集系统概述 • 数据采集系统的技术原理 • 数据采集系统的设计和实现 • 数据采集系统的应用案例 • 数据采集系统的未来发展
01
数据采集系统概述
数据采集系统的定义
总结词
数据采集系统的基本组成
总结词
数据采集系统的基本组成
详细描述
一个典型的数据采集系统通常包括数据源、数据传输、数据处理和数据存储等部分。其 中，数据源是数据的来源，如传感器、数据库等；数据传输部分负责将数据从源传输到 处理中心；数据处理部分负责对数据进行清洗、转换和聚合等操作；数据存储部分则负
责将处理后的数据存储在数据库或其他存储介质中，供后续分析和使用。
01
数据采集系统的未 来发展
人工智能在数据采集中的应用
自动化数据筛选
利用机器学习算法，自动筛选出有价值的数据，减少 人工干预。
实时数据分析
通过人工智能技术，对采集的数据进行实时分析，提 供即时反馈。
数据预测
基于历史数据，利用人工智能技术预测未来的数据趋 势。
5G技术在数据采集中的应用
01
02
03
工业自动化数据采集系统
总结词
工业自动化数据采集系统是利用自动 化设备和技术，对生产过程中的各种 参数进行实时监测和数据收集，实现 生产过程的智能化控制。
详细描述
工业自动化数据采集系统广泛应用于 机械制造、化工生产、电力监控等领 域，通过实时监测设备的运行状态、 工艺参数等信息，提高生产效率、保 障生产安全、降低能耗。
NoSQL数据库
如MongoDB、Cassandra等，适用于非结 构化和半结构化数据的存储。
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 数据采集系统概述 • 数据采集系统的技术原理 • 数据采集系统的设计和实现 • 数据采集系统的应用案例 • 数据采集系统的未来发展
01
数据采集系统概述
数据采集系统的定义
总结词
数据采集系统的基本组成
总结词
数据采集系统的基本组成
详细描述
一个典型的数据采集系统通常包括数据源、数据传输、数据处理和数据存储等部分。其 中，数据源是数据的来源，如传感器、数据库等；数据传输部分负责将数据从源传输到 处理中心；数据处理部分负责对数据进行清洗、转换和聚合等操作；数据存储部分则负
责将处理后的数据存储在数据库或其他存储介质中，供后续分析和使用。
01
数据采集系统的未 来发展
人工智能在数据采集中的应用
自动化数据筛选
利用机器学习算法，自动筛选出有价值的数据，减少 人工干预。
实时数据分析
通过人工智能技术，对采集的数据进行实时分析，提 供即时反馈。
数据预测
基于历史数据，利用人工智能技术预测未来的数据趋 势。
5G技术在数据采集中的应用
01
02
03
工业自动化数据采集系统
总结词
工业自动化数据采集系统是利用自动 化设备和技术，对生产过程中的各种 参数进行实时监测和数据收集，实现 生产过程的智能化控制。
详细描述
工业自动化数据采集系统广泛应用于 机械制造、化工生产、电力监控等领 域，通过实时监测设备的运行状态、 工艺参数等信息，提高生产效率、保 障生产安全、降低能耗。
NoSQL数据库
如MongoDB、Cassandra等，适用于非结 构化和半结构化数据的存储。
第4章 数据采集系统设计PPT课件
式中，Um为正弦模拟信号的幅值，f为信号频率。在
U t
Um 2
f
第4章 数据采集系统设计
U
U
0 t0 t1
t
tA / D
图4―6 由tA/D 引起的不确定误差电压
第4章 数据采集系统设计
取Δt=tA/D
U Um 2 ftA/ D
U 100
Um
2
fA/D
100
(4―5)
第4章 数据采集系统设计
第4章 数据采集系统设计
在计算机控制系统中多采用集成电路多路开关， 其种类、型号都比较多，有8通道、16通道、甚至32通 道的。常用的多路开关有CD4051(或MC14051)、 AD7501、LF13508等。
第4章 数据采集系统设计
4 IN / OUT
6 OUT / IN
7 IN / OUT
4.2.2 模拟量输入通道的组成 模拟量输入通道由于应用要求和系统本身特点的
不同，可以采用不同的结构形式。目前普遍采用的是 多路通道共享采样/保持器(S/H)和A/D转换器的结构形 式，其一般组成框图如图4―4所示。
第4章 数据采集系统设计
I/O
A/D
S/H
接
口
CPU
电
路
控制电路
放大器
多
信号处理
路
第4章 数据采集系统设计
f (t)
f * (t)
f (t)
S
f * (t)
O
t
(a) 被采样信号
(b) 采样开关
0 T 2T 4T 6T t (c) 采样信号
图4―2 采样过程
第4章 数据采集系统设计
图4―2中f(t)是被采样的模拟信号，它是时间和幅值 都连续的函数。采样后的f(t)被以时间间隔T为周期闭合、 断开的采样开关S分割成图中所示的时间上离散而幅值 上连续的离散模拟信号f*(t)。离散模拟信号f*(t)是一连串 的脉冲信号，又称为采样信号。采样开关两次采样(闭 合)的间隔时间T称为采样周期，采样开关的闭合时间τ称 为采样时间，0、T、2T…各时间点称为采样时刻。
1-2数据采集系统 56页PPT文档
3、然后使下一位为1，与上次结果一起送入D/A转换器 转换成模拟量U0后再送入比较器与输入的USR比较决定是否 保留该位。如此重复，直到最后一位为止。
第一次设定数码
100
Usr >U0
Usr <U0
110
010
111 111 110
101
011
001
101
100 011 010 001 000
三位逐次逼近A/D转换过程示意图
－10 －5
fout
500kHZ
250kHZ (中心频率－输入电压为0 时的输出频率）
0
输入电压
合成电压
偏置信号
（3）采样计数
存入循环存贮区的数是每隔Ts读得的当时计数器 的值，此值与输入的模拟信号无对应关系。需要进行计算时， 取相邻N个采样间隔的计数器的计数值相减，其差值为NTS （N为采样间隔的个数）期间的脉冲数,此脉冲数与NTS期间 的模拟信号的积分值有对应关系。
整个电路可视为一个振荡频率受输入电压控制的多谐 振荡器。
（2）V/F电路的工作原理 积分器A1的输入电压为VIN，输出电压为VINT。当VINT
下降至零时，零电压比较器A2发生跳变，单稳定时器被触发
输出 产生一个宽度为t0的脉冲 控制开关S接通－VS
设计决定IR>VINmax/R 。在t0期间，电容C反充电，使VINT线 性上升到某一电压值，单稳定时器返回，S断开，t0结束。电容 C变为由VIN充电，使VINT下降至0时，重复前面的过程。如此 反复，输入的模拟电压变换为一串等幅脉冲输出。
图 为AD7506多路开关芯片。有16个输入端，一 输出端。 EN 为片选端，EN＝0，未选通，输入、输出 端均断开。EN=1，该芯片选通。选通信号CPU送来。由 四个地址端的地址码决定输出端与哪一个输入端接通。
第一次设定数码
100
Usr >U0
Usr <U0
110
010
111 111 110
101
011
001
101
100 011 010 001 000
三位逐次逼近A/D转换过程示意图
－10 －5
fout
500kHZ
250kHZ (中心频率－输入电压为0 时的输出频率）
0
输入电压
合成电压
偏置信号
（3）采样计数
存入循环存贮区的数是每隔Ts读得的当时计数器 的值，此值与输入的模拟信号无对应关系。需要进行计算时， 取相邻N个采样间隔的计数器的计数值相减，其差值为NTS （N为采样间隔的个数）期间的脉冲数,此脉冲数与NTS期间 的模拟信号的积分值有对应关系。
整个电路可视为一个振荡频率受输入电压控制的多谐 振荡器。
（2）V/F电路的工作原理 积分器A1的输入电压为VIN，输出电压为VINT。当VINT
下降至零时，零电压比较器A2发生跳变，单稳定时器被触发
输出 产生一个宽度为t0的脉冲 控制开关S接通－VS
设计决定IR>VINmax/R 。在t0期间，电容C反充电，使VINT线 性上升到某一电压值，单稳定时器返回，S断开，t0结束。电容 C变为由VIN充电，使VINT下降至0时，重复前面的过程。如此 反复，输入的模拟电压变换为一串等幅脉冲输出。
图 为AD7506多路开关芯片。有16个输入端，一 输出端。 EN 为片选端，EN＝0，未选通，输入、输出 端均断开。EN=1，该芯片选通。选通信号CPU送来。由 四个地址端的地址码决定输出端与哪一个输入端接通。
19章 数据采样系统 单片机原理、接口及应用 课件ppt
泉州信息学院
第9页
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±9V电源
5V电源
AD590 温度采 集电路
放大 电路
单路 A/D 转换器
单片机
四位 数码管
显示
2020/6/17
泉州信息学院
第4页
课题一 数据采集系统
四、器件选型
1、放大电路采用通用器件LM741两级放大，价 格低廉，精度达到要求；
2、 A/D转换器仅需单路，采用熟悉的ADC0809 系列产品ADC0804芯片；
表。
2020/6/17
泉州信息学院
第6页
课题一 数据采集系统
2.PCB版图绘制要点： ➢ 合理安排器件位置，要求所有IC芯片的缺口
方向一律向上； ➢ 4位数码管安排在电路上方； ➢ 电源稳压块安排在电路侧面，留出加装散热片
的位置； ➢ 电源线适当加粗，空白地方尽可能地线覆铜。 3、制版、焊接器件，准备调试。
2020/6/17
泉州信息学院
第7页
课题一 数据采集系统
六、 软件编制
1. 绘制流程图； 2. 编制软件，调试。段叙述。
2020/6/17
泉州信息学院
第8页
课题一 数据采集系统
THANK YOU VERY MUCH ！
本章到此结束， 谢谢您的光临！
2020/6/17
课题一 数据采集系统
第19章 数据采集系统
一、任务要求 1. 使用AD590温度传感器采集温度信
号，放大后经A/D转换器送入单片 机中并在数码管上显示。 2. 系统必须配有合适的电源。
2020/6/17
泉州信息学院
第1页
课题一 数据采集系统
课题一 数据采集系统
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/china | NI CONFIDENTIAL
20
PXI 平台
• •
基于CompactPCI，结合仪器扩展和更严格的系统级规范，以确 保测量和自动化的开放性和高性能。 基于PXI的DAQ系统
• •
•
•
拥有坚固的外壳，能承受工业应用中恶劣的环境 拥有模块化架构，可以将多个设备当做一个独立的仪器放入同一空间 可以扩展系统，其功能将远远超过拥有PCI总线的台式计算机 集成定时和触发功能
/china | NI CONFIDENTIAL
21
PCI/PCI Express
•
PCI
•
如今最为常用的一种内部计算机总线。 凭借132 MB/s的共享带 宽，PCI提供高速数据流和确定性数据传输来实现单点控制应用.
最大优势在于：由独立数据传输线提供专用总线带宽。 每个通道 的带宽能够达到250 MB/s。 从一个单一的x1数据通道扩展到x16的数据通道，吞吐量最大达到 4 GB/s的。
23
以太网
•
•
以太网测量距离远远超过5米长的USB电缆，是理想的便携式或分布式 测量总线 无需集线器、交换机或中继器，单根以太网电缆就能延长100米。
•
长距离加上由实验室、办公室和生产工厂组成的大量安装基础网络， 使以太网成为偏远地区分布式测量的理想选择
/china | NI CONFIDENTIAL
如何构建完整的数据采集系统之 硬件篇
崔鹏 NI应用工程师
照 片
/china | NI CONFIDENTIAL
典型的数据采集系统（DAQ）
/china | NI CONFIDENTIAL
2
构建完整的数据采集系统的硬件选择
选择合适的数据采集设备 • 选择合适的计算机 • 选择合适的DAQ数据总线
•
• • •
模拟输入，用于测量模拟信号 模拟输出，用于输出模拟信号 数字输入/输出，用于测量和生成数字信号 计数器/定时器，用于对数字事件迚行计数或产生数字脉冲/ 信号 单一功能的DAQ设备 多功能DAQ设备
•
DAQ设备分类
• •
/china | NI CONFIDENTIAL
5
信号调理
•
PCI Express
•
•
/china | NI CONFIDENTIAL
22
USB
• • • •
USB 2.0的理论最大带宽为60 MB/s USB设备具有内在的潜在性和不确定性。 通过USB连接的设备具有热插拔功能 总线还具有自动设备检测功能
/china | NI CONFIDENTIAL
0
50
100 Time (ms)
10
150
200
/china | NI CONFIDENTIAL
分辨率对测量的影响
Demo
/china | NI CONFIDENTIAL
11
绝对精度
•
实际测量时，测量结果总是会和输入值之间有一定的偏差， 有一个不确定范围
绝对精度
测量值
不确定范围
•
/china | NI CONFIDENTIAL
14
选择合适的计算机
•
•
选择哪种计算机取决于您的数据分析需求、系统运行环 境，以及系统需要的通道数 计算机类型概览
• • • • •
PXI系统 台式机 工业计算机 笔记本电脑 上网本电脑
/china | NI CONFIDENTIAL
•
大多数传感器需要对信号进行放大或滤波等信号调理
信号调理
包含噪音的小电压信号 滤波和放大后的信号
• •
使难以测量的信号易于测量 提高测量精度，确保安全性
/china | NI CONFIDENTIAL
6
常见信号调理措施
/china | NI CONFIDENTIAL
7
采样率
输入值
/china | NI CONFIDENTIAL
12
NI产品提供绝对精度指标
绝对精度 = (读数 x 增益误差) + (范围 x 偏移误差) + 不确定噪声
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构建完整的数据采集系统的硬件选择
选择合适的数据采集设备 • 选择合适的计算机 • 选择合适的DAQ数据总线
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DAQ设备最重要的参数指标之一，即DAQ设备的ADC采样速率。 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
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采样率对测量的影响
Demo
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分辨率
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信号中可识别的最小变化，决定了DAQ设备所需的分辨率。 分辨率是指ADC可以用来表示一个信号的二迚制数的位数。
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选择合适的数据采集设备
明确需要测量或生成的信号类型 • 是否需要信号调理 • 硬件技术指标
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采样率 分辨率 绝对精度
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测量或生成的信号类型
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DAQ设备的信号类型包括：
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PCI PCI Express USB PXI PXI Express 以太网 无线
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NI 提供的数据采集平台
中等通道数的便携式采集
高性价比
工业级、高性能 便携、即插即用 无线、分布式数据采集
保证工程师选择最合适自己的一款产品！
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构建完整的数据采集系统的考虑因素
选择合适的数据采集设备 • 选择合适的计算机 • 选择合适的DAQ数据总线
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选择合适的DAQ数据总线
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每条总线都有不同的优点：在吞吐量、延迟、便携性或离 主机的距离等方面具有不同的优势。 数据采集总线概览
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无线
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通过省去电缆和安装时间，无线技术大大降低了成本。 无线在所有DAQ总线中的延迟性最高，所以需要高速控制或确定性的 应用幵不推荐使用无线
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无线技术扩展了基于PC的数据采集的灵活性和 便携性，可用于例如风电场或土木结构等电缆 不便或难以到达的测量应用
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16-Bit 与 3-Bit 分辨率对比
(5kHz 正弦波)
10.00 8.75 7.50 6.25 Amplitude 5.00 (volts) 3.75 2.50 1.25 0
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111 110 101 100 011 010 00bit resolution 3-bit resolution
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完整的数据采集系统需要高效的硬件支持
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总结：
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选择合适的数据采集设备
信号类型、信号调理、硬件技术指标
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选择合适的计算机 选择合适的DAQ数据总线
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常见的计算机的选择指南
表1. 针对六大重要性能的计算机选择指南
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PXI 系统
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PXI系统由控制器、机箱及其模块化仪器组成 PXI是一个模块化的、坚固的、基于PC平台的测量和自动 化的系统
如果您的应用包含多种测量并且要求设备间严栺同步，或者如 果您的仪器需要适应将来的应用，那么PXI是您的最佳选择。