单路数据采集系统设计
数据采集系统的设计
数据采集系统的设计目录第一章设计任务与要求 (3)第二章设计方案 (3)2.1、设计步骤 (3)2.2、设计框图 (4)第三章设计原理与电路 (4)3.1使用芯片的介绍 (4)3.1.1 RAM存储器的介绍 (4)3.1.2 D/A转换器（DAC0832）的介绍 (6)附：3.1.3 A/D转换器（ADC0809）的介绍 (8)附：3.1.4 555方波发生器的介绍 (13)附：3.1.5 译码器与数码显示管的介绍 (12)3.2单元电路的设计 (13)3.2.1数据存储电路 (13)3.2.2 数模转换电路 (14)附：3.2.3模数转换电路 (15)附：3.2.4 数字显示电路 (17)第四章电路的组装与调试 (19)4.1 电路总图 (19)4.2 电路的性能测试与仿真 (21)4.2.1 第一步仿真：模数转换与数字显示管显示仿真调试 (21)4.2.2 第二步仿真：数字存储与数模转换并测量输出电压仿真调试.. 224.2.3 整个电路图调试显示 (24)4.3 调试结果比较与误差分析 (25)第五章设计总结附录 (28)1.元件清单 (28)2.Protel 原理图 (29)3. PCB图 (29)参考文献 (30)第一章设计任务与要求数据采集系统的设计（2人）附：（1）用ADC0809（或其他ADC芯片）实现对一路模拟信号进行数据采集，其模拟信号以常用物理量温度为对象，可以用0 5V的电压模拟现场温度。
采集的数据一方面送到存储器进行保存，同时用数码管跟踪显示。
（2）从存储器中读出数据，经DAC0832（或其他DAC芯片）进行数模转换，比较所得模拟量与输入模拟量对应情况，并且分析误差。
第二章设计方案2.1、设计步骤（1）、用555方波发生器产生5V的脉冲方波（2）、用ADC0809进行A/D转换（3）、用7447N二-十进制译码器译码（4）、用十进制数码显示管显示数字信号（5）、用RAM存储器写入数字信号进行存储并读出（6）、用DAC0832进行D/A转换（7）、用万用表读出输出模拟电压（8）、把输出模拟电压与输入模拟电压进行比较，并且分析误差2.2、设计框图图2-1为数据采集系统的简单组成框图，它由A/D转换器（ADC0809）、译码显示器、存储器（RAM）、D/A转换器（DAC0832）等部分组成。
单道地震数据采集系统软件设计与实现
单道地震数据采集系统软件设计与实现摘要：单通道地震数据采集系统软件是专为海洋工程勘察高分辨率浅层地层剖面系统开发的采集系统软件。
系统软件基于 QT4开发，可运行于 windows和lmux系统平台。
单通道地震数据采集系统软件可以实时接收采集的地震数据，实时显示，并实时存储。
关键词：单轨地震数据采集；高分辨率概述海上高分辨率地震勘测设备可以应用井场调查来探测浅层地质构造和浅层天然气分布，并为钻井平台布置提供风险评估。
避免发生诸如钻孔和井喷等事故，为安全钻井提供基础，也可以应用于浅层高分辨率地震作业。
此外，提供高分辨率地震数据，实现更清晰的地下地质构造成像，并应用于中国海洋地质调查领域。
它用于确定沿海内陆，大陆和深海盆地的海底地形和地形。
随着国内近海油气田开发市场的积极发展，井场调查的工作量越来越大，对高分辨率，高精度工程测量地震设备的需求也在不断增加。
也正因如此，开发具有自主知识产权和高分辨率工程的地震设备势在必行。
水下数据采集电路实现浅地面反射信号的采集和传输，前端与高频探测器单通道组合的水下工作部分相连。
收集的数据通过跳线部分通过RS485通信协议上传到海事数据命令转换电路。
海事数据命令转换电路完成主控系统的转发功能和水下采集数据，完成火花源系统的触发，实现采集系统与源系统的同步。
主控制系统控制软件通过TCP / IP协议接收和发送数据，海事数据命令转换板通过RS485通信协议接收和发送数据。
串口服务器完成主控制系统控制软件和海事数据命令转换电路之间通信格式的转换。
1单通道地震采集系统的工作原理和过程单通道地震采集系统主要由工作站、信号源、接收电缆和导航定位系统组成。
源头主要包括电火花和气枪，其中气枪源包括枪控制单元，空气压缩机和气枪;接收电缆主要使用一个48单元的水听器。
传统的采集系统采用一次性模式，即一个激发源和一个接收水听器。
检测深度大，记录范围一般在1秒以上，但地层的检测分辨率低，形成分辨率为5-6米。
基于单片机的单通道16位数据采集系统设计
摘要：数据采集系统是指将温度、压力、流量、位移等工业现场的各种物理量通过传感器变为电信号，经过放大、A/D采样转化为数字量后，由单片机进行储存和显示。
数据采集系统主要由传感器、模拟信号调理电路、数据采集电路三部分组成。
本设计主要是利用单片机集成的ADC模-数转化器直接将采集到的模拟信号转化为数字信号。
讲述了整个系统的工作流程和工作原理。
将采集的数据经过放大器放大之后再进入A/D转换器，然后直接通过串口传送的单片机上，可以直接在LED端显示温度数据值并进行简单的数据处理。
关键词：单片机；传感器；数据采集；数据储存目录一、概述 (1)1．1 设计背景 (1)1．2 系统性能指标 (1)二、数据采集系统综述 (2)2．1 数据采集的意义与作用 (2)2. 2 数据采集系统的结构形式 (2)2. 3 数据采集系统的基本功能 (3)三、系统硬件设计 (3)3. 1 系统结构图 (3)3. 2 信号放大模块 (3)3. 3 A/D转化模块 (6)3. 4 单片机数据采集与控制模块 (7)3. 5 LED显示模块 (9)四、系统的总体电路 (9)五、系统的PCB图 (10)六、心得与体会 (10)参考文献 (12)一概论1.1 设计背景为了确切测量某一测试对象的各种特性数据，我们常常需要借助各种仪表和各种手段（直接测量或者遥测）来获取各种各样的测量数据。
但这些数据中通常含有大量的变化误差、设备误差以及在传输过程中（当采用遥测方式时）引入的各种干扰所造成的误差等。
而且这些数据量通常都会很大，有意义的部分和无意义的部分混杂在一起，如果不加取舍的直接应用，必然会造成极大的不便。
传统靠人工控制的温度、湿度、液压等信号的测量、力控系统，外围的电路比较复杂，而且测量的精度较低，分辨力不高，需要进行温度校准（非线性校准、温度补偿、传感器标定等）；而且体积较大，使用不方便，更重要的是参数的设定是需要的有其它仪表的参与，外界设备多，成本高，因而越来越适应不了社会的要求。
数据采集系统设计
数据采集系统的设计1 设计内容及要求设计一个数据采集系统。
要求：①采集系统的结构；②采集信号路数；③每路信号的主要特征；④计算机借口与控制逻辑；⑤ A/D等主要器件；⑥电源配置。
2 数据采集系统原理及实现方案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。
硬件设计应用电子设计自动化工具，数据采集原理图如图1所示：图1 数据采集原理图由原理图可知，此设计主要分三大部分：模拟量的输入采集，数字量的输入采集，从机向主机的串行通信。
信号采集分析：采集多路模拟信号时，A/D转换器前端需加采样/保持(S/H)电路。
待测量一般不能直接被转换成数字量，通常要进行放大、特性补偿、滤波等环节的预处理。
被测信号往往因为幅值较小，而且可能还含有多余的高频分量等原因，不能直接送给A/D转换器，需对其进行必要的处理，即信号调理。
如对信号进行放大、衰减、滤波等。
模拟量的采集：A/D 转换器的选取应考虑：（1）转换时间的选择：转换速度是指完成一次A/D 转换所需时间的倒数，是一个很重要的指标。
A/D 转换器型号不同，转换速度差别很大。
由于本系统的控制时间无具体要求，故可不予考虑，但至少要小于题目要求的1ms ，这是可以达到的。
（2）AD 位数的选择：A/D 转换器的位数决定着信号采集的精度和分辨率。
要求精度为10位。
输入为0～5V 时，分辨率为0049.01251210=-=-N FV V设计要求10位精度的10路模拟量，通过查阅资料，TLC1543芯片满足要求。
TLC1543 是一种开关电容结构的逐次逼近式A/D 转换器， 片内提供转换时钟，12 位或 8 位串行数据输出。
可采集 11 路模拟输入电压，由片内多路开关选通，并采样保持。
数字量的采集：设计中要求是20路数字量，可利用单片机的I/O 口直接采集，但需要20个I/O 口与之对应，这样，就浪费了芯片的管脚资源，可采用并行采集、串行输出的办法，进行I/O 口扩展。
数据采集系统的设计
概述在电子设计技术领域，可编程逻辑器件(如PLD, GAL)的应用，已有了很好的普及。
这些器件为数字系统的设计带来极大的灵活性。
由于这类器件可以通过软件编程而对其硬件的结构和工作方式进行重构，使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。
这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程、乃至设计观念。
随着大规模集成电路技术和计算机技术的不断发展，在涉及通信、国防、航天、医学、工业自动化、计算机应用、仪器仪表等领域的电子系统设计工作中，EDA技术的含量正以惊人的速度上升;电子类的高新技术项目的开发也依赖于EDA技术的应用。
即使是普通的电子产品的开发，EDA技术常常使一些原来的技术瓶颈得以轻松突破，从而使产品的开发周期大为缩短、性能价格比大幅提高。
不言而喻，EDA技术将迅速成为电子设计领域中的极其重要的组成部分。
本次设计的目的是使用可编程逻辑器件设计一个专用的A/D转换器的控制器，取代常用的微控制器，用于数据采集。
本文讲述对A/D进行数据采样控制。
设计要求用一片CPLD/FPGA，模数转换控制器ADC和LED显示器构成一个数据采集系统，用CPLD/FPGA实现数据采集中对A/D 转换，数据运算，及有关数据的显示控制。
课题除了学习相应的硬件知识外，还要学习如何使用VHDL语言设计可编程逻辑器件。
本设计要求用一片CPLD/FPGA、模数转换器ADC和数模转换器DAC构成一个数据采集系统，并用CPLD/FPGA实现数据采集中对A/D转换、数据运算、D/A转换以及有关数据显示的控制。
2.1数据采集和控制系统概述数据采集和控制系统是对生产过程或科学实验中各种物理量进行实时采集、测试和反馈控制的闭环系统。
它在工业控制、军事电子设备、医学监护等许多领域发挥着重要作用。
2.2数据采集和控制系统总框图系统的组成框图如图1所示，其功能如下：(1) 系统按一定速率采集输入电压U1，经ADC0809转换为8位数字量DATA。
第2节 数据采集系统设计
7.2.2 主机单元设计
图7.5 主机单元电路原理图
7.2.2 主机单元设计
【DS12887简介】 采用24引脚双列直插式封装. 晶体振荡器,振荡电路,充电电路和可充电锂电池等 封装在芯片的上方,组成一个加厚的集成电路模块. 内部有专门的接口电路,使其与各种微处理器的接口 大大简化. 无需外围电路元件,只要选择引脚MOT电平,即可和 不同的计算机总线连接.
7.2.3 数据采集单元
图7.8 信号采集和A/D转换
7.2.3 数据采集单元
2. 地址分配和连接 单片机与TLC1543引脚的连接和地址分配如下: (1) CS:片选端,低电平有效,与P2.3相连; (2) DOUT:串行数据输出端,与P2.2相连; (3) ADIN: 串行数据输入端,与P2.1相连; (4) IOCLK:串行时钟输入端,与P2.0相连;
7.2.4 人机接口单元
1. 电路原理和器件选择 键盘和显示器由7279管理,实现5个按键的功能,8位 显示器的显示功能.前3位显示通道号,后3位显示可燃 气体浓度值.电路图如图7.9所示.
图7.9 键盘和显示器电路图
7.2.4 人机接口单元
2. 地址分配和连接 单片机与HD7279引脚的连接和地址分配如下: (1) CS:片选端,低电平有效,与P1.5相连; (2) CLK:串行时钟输入端,与P1.6相连; (3) DATA:串行数据输入/输出端,与P1.7相连; (4) KEY:按键有效信号端,与P3.3相连.
EQU EQU EQU EQU
06H 04H 05H 01H
用WREN代表允许写操作指令06H 用WRDI代表禁止写操作指令04H 用RDSR代表读状态寄存器指令05H 用WRSR代表写状态寄存器指令01H
基于单总线多点温度采集系统设计与制作
基于单总线多点温度采集系统设计与制作一个基于单总线多点温度采集系统的设计与制作是一个涉及到硬件和软件的综合性项目。
在这个项目中，我们将设计一个可以同时测量多个温度传感器数据的系统。
首先我们需要选择一个合适的温度传感器，可以选择DS18B20数字温度传感器，它是一种常用的精度较高的温度传感器，具有数字输出和单总线通信的特点。
在电路设计方面，我们将使用一个单总线电路来连接多个温度传感器。
这个电路包括一个单总线主控芯片，作为系统的中心控制器，负责和温度传感器进行通信。
温度传感器连接在单总线主控芯片的引脚上，通过单总线总线进行通信。
接下来，我们需要设计一个适当的电路板来实现整个系统。
电路板上需要包括单总线主控芯片、温度传感器以及与之相关的电路。
在电路板的设计中，我们需要考虑到信号的干扰、接口的布线以及电源的稳定性等因素，以确保系统的正常工作。
在软件设计方面，我们需要编写相应的控制程序来实现数据的采集和处理。
单总线主控芯片将负责从温度传感器读取数据，并将其发送给系统的处理部分进行处理。
在处理部分，我们可以采用各种算法来分析和计算温度数据，如滤波算法、统计算法等。
此外，为了使系统更易于使用，我们还可以设计一个用户界面程序，通过这个程序，用户可以直观地查看和操作系统的运行状态。
用户界面程序可以在计算机上运行，通过串口或者USB接口与系统进行通信，实现数据的显示和操作的控制。
最后，我们需要制作整个系统的原型，并进行测试和调试。
在测试过程中，我们需要验证系统的功能和性能是否满足要求，同时还需要测试系统的可靠性和稳定性。
综上所述，基于单总线多点温度采集系统的设计与制作是一个涉及到硬件和软件的综合性项目。
在这个项目中，我们需要进行电路设计、电路板设计、编程、制作原型、测试等多个环节，以实现一个功能完善的温度采集系统。
数据采集系统设计方案
数据采集系统设计方案摘要：本文为一份数据采集系统的设计方案，旨在提供一个高效、可靠的数据采集解决方案。
首先分析了数据采集的意义，接着介绍了系统的整体架构和各个模块的功能设计。
然后详细阐述了涉及到的技术选型和系统实施计划。
最后针对可能遇到的问题，提供了相应的解决方案。
通过本文提供的设计方案，可以有效地满足数据采集的需求，并提高数据的准确度和可用性。
一、引言数据采集是信息管理领域中非常重要的一环，能够帮助机构、企业等实现大规模数据的自动收集和整理。
而数据采集系统旨在解决数据采集过程中遇到的瓶颈和难题，并提供高效的数据采集工具。
本文旨在设计一个可靠、高效的数据采集系统，满足企业对数据采集的需求。
二、系统架构设计数据采集系统采用了分布式架构设计，包含四个关键的模块：数据采集模块、数据存储模块、数据处理模块、数据展示模块。
数据采集模块主要负责从多个数据源收集数据，并进行初步的清洗和整理。
采集模块需要支持多种数据采集方式，如爬虫采集、API采集、文件导入等，以确保能够覆盖不同数据源的采集需求。
此外，数据采集模块还需要具备实时采集和定时采集的功能，以满足不同采集频率的需求。
2. 数据存储模块数据存储模块负责将采集到的数据存储到数据库或者数据仓库中。
系统可以根据实际需求选择合适的存储技术，如关系型数据库、NoSQL数据库等。
数据存储模块还需要支持数据的备份和容灾，以确保数据的可靠性和安全性。
3. 数据处理模块数据处理模块对采集到的数据进行预处理和加工，以满足后续的分析和应用需求。
包括数据清洗、数据转换、数据聚合等操作。
数据处理模块还需要支持自定义的数据加工规则，以满足不同业务场景下的数据需求。
数据展示模块负责将处理后的数据以可视化的形式展示给用户。
可以通过图表、报表、仪表盘等方式展示数据，以便用户能够直观地理解和分析数据。
三、技术选型1. 数据采集模块在数据采集模块中，可以选用Python作为主要的开发语言，利用其丰富的第三方库和成熟的爬虫框架进行数据采集工作。
数据采集系统设计方案
数据采集系统设计方案1. 引言在当前信息爆炸的时代，数据已成为企业决策和业务发展的重要支撑。
为了能够获得准确、及时、完整的数据，建立一个高效的数据采集系统至关重要。
本文将介绍一个数据采集系统的设计方案，旨在帮助企业快速搭建一个可靠的数据采集系统。
2. 系统架构数据采集系统主要由以下几个模块组成：2.1 数据源模块数据源模块负责与各个数据源进行连接，并提供数据抓取的功能。
根据具体需求，可以包括数据库、文件系统、API等各种数据源。
2.2 数据处理模块数据处理模块负责对采集到的原始数据进行清洗、去重、转换等处理操作，以便后续分析和存储。
2.3 数据存储模块数据存储模块负责将处理后的数据存储到数据库、数据仓库或数据湖等存储介质中，以便后续的数据分析和挖掘。
2.4 监控和日志模块监控和日志模块负责监控系统的运行状态，并记录系统的运行日志，以便后续的故障排查和系统性能优化。
2.5 定时任务模块定时任务模块负责定期执行数据采集任务，可以使用定时调度工具来实现。
3. 系统设计与实现3.1 数据源模块的设计数据源模块可以使用不同的技术栈来实现，例如使用Python的Requests库连接API，使用JDBC或ORM框架连接数据库，使用文件操作库连接文件系统。
3.2 数据处理模块的设计数据处理模块的设计需要根据具体的业务需求来确定。
常见的处理操作包括数据清洗（去除重复数据、缺失值处理等）、数据转换（格式转换、字段合并等）等。
3.3 数据存储模块的设计数据存储模块可以选择合适的数据库或数据仓库来存储处理后的数据。
常见的选择包括关系型数据库（如MySQL、PostgreSQL）和大数据存储系统（如Hadoop、Spark）等。
3.4 监控和日志模块的设计监控和日志模块可以使用监控工具和日志框架来实现。
监控工具可以监控系统的资源使用情况，例如CPU、内存、磁盘等。
日志框架可以记录系统的运行日志，有助于故障排查和系统性能优化。
单总线多点温度数据采集系统的设计和实现
度数据采集系统应用于三坐标测量机温度补偿，取得了良好的效果。
［关键词］ 单总线; 温度数据采集; 测量机
［中图分类号］TP274 + ． 2
［文献标识码］B
［文章编号］1003 － 5451( 2011) 02 － 0016 － 03
Design and Implementation of 1 － Wire Bus Multiple Temperature Data Acquisition System
单片 机 对 DS18B20 进
行的操作指令通过 IO 线的
置位与清零实现，要严格按
数据采集系统设计
数据采集系统设计
首先，数据采集系统设计包括确定数据采集的目标和需求。
这涉及到
确定要收集哪些数据，为什么需要这些数据以及如何使用这些数据。
这些
目标和需求可以通过与最终用户和利益相关者进行沟通和合作来确定，以
确保系统设计符合实际需求。
第三，数据采集系统设计需要考虑数据的时效性和实时性。
一些应用
场景需要实时获取数据，以便及时做出反应。
在这种情况下，数据采集系
统需要具备高效的数据传输和处理能力，以便及时处理和分析数据。
此外，还需要考虑数据的存储和备份，以防止数据丢失或损坏。
第四，数据采集系统设计需要考虑数据的安全性和隐私性。
数据采集
系统通常会包含敏感信息，如个人身份信息、财务数据等。
因此，需要采
取适当的安全措施来保护数据的机密性、完整性和可用性。
这可能包括数
据加密、访问控制和审计等措施。
最后，数据采集系统设计需要考虑系统的可扩展性和性能。
在实际应
用中，数据量可能会随着时间的推移而增长，因此系统需要具备良好的扩
展性，以适应不同规模的数据采集需求。
此外，还需要考虑系统的性能要求，以确保系统能够在可接受的时间范围内完成数据采集和处理任务。
数据采集系统课程设计
数据采集系统课程设计1. 系统概述本课程设计的目标是设计并实现一个数据采集系统，该系统可通过网络爬虫自动抓取特定网站上的数据并进行提取和存储。
采集的数据可以是任何形式的，例如文本、图像、视频等。
同时本系统支持数据可视化展示和数据分析处理。
数据采集系统可以应用于各种领域，普遍用于商业、市场调研、人工智能、信息搜索等方向。
2. 功能需求分析本系统有以下几个主要功能：1.网站数据抓取：该功能基于网络爬虫理论，可自动化地从特定网站中抓取数据，例如商品信息、用户评论、新闻文章等。
2.数据分析处理：该功能可以将采集到的数据进行分析处理，例如对情感倾向进行分类分析、对关键字进行统计分析等。
3.数据存储：该功能可以将采集到的数据进行存储，例如采用数据库进行存储、采用文件进行存储等。
4.数据可视化：该功能可以将采集到的数据进行可视化展示，例如对采集到的商品信息进行图表展示、对采集到的用户评论进行词云展示等。
3. 系统设计和实现3.1 网站数据抓取网站数据抓取模块主要由以下几个部分组成：1.网络抓取器：实现网站页面的下载和解析，提取需要的信息。
2.数据提取器：从解析出来的页面中提取需要的数据。
3.数据筛选器：根据用户指定的规则过滤不需要的信息。
该模块的实现将采用Python编程语言，主要使用requests库、BeautifulSoup库、Scrapy框架等工具。
3.2 数据分析处理数据分析处理模块主要由以下几个部分组成：1.数据预处理：对采集到的数据进行去重、清洗、格式化等处理。
2.数据分析算法：根据分析任务需求，使用不同的算法对处理后的数据进行分类、聚类、关键字提取等操作。
3.数据可视化：将处理好的数据进行可视化展示。
该模块的实现将使用Python编程语言，主要使用pandas、numpy、scikit-learn、matplotlib等工具。
3.3 数据存储数据存储模块主要由以下几个部分组成：1.存储类型选择：可以选择不同的数据存储方式，包括数据库存储、文本存储等。
第2章 数据采集系统设计
3. 建立时间 建立时间是指从阶跃信号驱动瞬间至仪用放大
器输出电压达到并保持在给定误差范围内所需的 时间。
4. 恢复时间 恢复时间是指放大器撤除驱动信号瞬间至放大
器由饱和状态恢复到最终值所需的时间。 放大器的建立时间和恢复时间由频带宽度决定
(二) 程控增益放大器
程控放大器是智能仪器的常用部件之 一，在许多实际应用中，特别是在通用测 量仪器中，为了在整个测量范围内获取合 适的分辨力，常采用可变增益放大器。在 智能仪器中，可变增益放大器的增益由仪 器内置计算机的程序控制。这种由程序控 制增益的放大器，称为程控放大器。
图3.10 程控放大器原理框图
三种隔离办法：光隔离、变压器隔离（电 磁）、电容隔离
应用场合：
1、高共模电压场合：如电力线电流 取样，强电场中测量小范围电压差
2、测试现场干扰比较大的微弱模拟 信号，而对信号的传递精度要求又 高。
3、多个系统不能供地。
由于隔离放大器采用了浮离式设计，消除了输 入、输出端之间的耦合，因此具有以下特点：
A/D转换器是将模拟量转换为数字量的器 件，这个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间 等参量，但在一般情况下，模拟量是指电压而 言的。在数字系统中，数字量是离散的，一般 用一个称为量子Q的基本单位来度量。
一、ADC的基本概念与技术指标 二、比较型ADC、积分型ADC、V／Ｆ转换原理 三、典型芯片选择与接口设计 （看书查阅资料自学）
CMRR 20 lg UCM UI
CMRR 也 是 放 大 器 增 益 的 函 数 ， 它 随 增 益 的 增加而增大，这是因为测量放大器具有一个不 放大共模的前端结构，这个前端结构对差动信 号有增益，对共模信号没有增益。但CMRR的 计算却是折合到放大器输出端，这样就使 CMRR随增益的增加而增大。
数据采集系统的设计
数据采集系统设计一、设计方案1、采用80C51，AD1674设计一个8通道的数据采集系统。
2、能够顺序的采样各个通道。
3、采样信号的动态范围为0~5V。
4、采样速率为25us。
5、采样数据存入单片机20H~27H存储单元。
本系统主要主要分为以下几个部分：1、传感器。
2、模拟信号调理电路3、12位的的A/D转换器（采用逐次逼近型的AD1674）4、数据采集与传输控制器5、80C51单片机模块二、设计原理非电量数据信号（温度、压力，重力等）通过传感器转换为电量信号。
然后通过信号调理电路进行放大，滤波等一系列预处理。
然后通过采样开关选取要进行采样处理的通道，然后经由A/D转换器件将模拟信号转换为数字信号。
最后送入单片机机系统进行存储及处理。
设计原理图如下图所示：图一：设计原理图三、硬件连接图图二，硬件连接图四、各主要部件功能及参数简介AD1674：是一个12位的逐次逼近型模数转换器，转换速率为25us。
其功能是将模拟量转换为单片机和个人微机能够识别的数字量。
其精度为：1/2^12=1/4096=0.024%输入为0~5V，分辨率为：Vfs/2^N-1=5/2^12-1=0.0012V量量化误差为：Q=Vfs/(2^N-1)*2=5/(2^12-1)*2=0.0006VLF398：是一个反馈性的采样/保持器，也是目前比较通用的采样/保持器。
它由场效应管组成，具有采样速率高、保持电压下降慢、高精度等特点。
模拟开关送出的信号由此进行采样/保持，然后送入A/D。
采样时间：（10V级，到0.01%）：20us增益误差：0.01% 下降率：30mv/s(typ)失调电压：7mv保持电容：0.01uf74HC4051：是一个8通道的模拟开关，8路的被测信号经过预处理后再经由此元件选通某一个通道送给采样/保持器。
这样信号就能够按一定的顺序进入单片机进行存储及处理。
模拟电压输入范围：+/-5V低导通阻抗：Vcc-V ee=4.5V时，80欧姆（典型）Vcc-Vee=6.0V时，70欧姆（典型）Vcc-Vee=9.0V时，60欧姆（典型）逻辑电平转换：沟通5V逻辑电平和+/-5V模拟信号80C51：是较常用的单片机，在此设计中作为系统的管理器，管理整个数据采集系统。
数据采集系统的设计
一. 系统方案选择和论证根据题目要求，可将系统划分为以下几个部分：1. 8路模拟信号的产生与A/D转换模块；2. 发送端的采集与通信控制模块3. 二进制数字调制模块；4. 解调模块；5. 测试码发生模块；6. 3dB带宽30~50kHz的模拟信道；7. 接收端采集结果显示模块。
（1）8路模拟信号产生与A/D转换模块被测电压为0~5V通过电位器调节的直流电压；A/D变换采用专用芯片ADC0809，该芯片的分辨率为8位，最大不可调误差小于±1LSB，对与本设计符合转换要求。
（2）发送端的采集与通信控制模块方案一. 采用FPGA作这一控制系统的核心，接收来自ADC0809的数据，并利用状态机程序实现对数据的串-并行转换；FPGA通过输入输出脚与键盘相连，由键盘控制采集方式是循环采集还是选择采集；利用状态机程序实现码元速率为16kbps的要求。
由于FPGA采用VHDL语言进行程序编译，程序编译比较简便，易于更改，可读性强，提高了编程的效率；状态机程序时序性强，状态改变明显，转换速度快，能很好的实现数据的串并行转换和产生16kbps的码元传送速率。
方案二. 采用单片机C51作为控制系统的核心，接收来自ADC0809的数据，并利用单片机内置的专用串行通信电路将数据进行并-串转换；单片机通过输入输出脚与键盘相连，由键盘控制采集方式是循环采集还是选择采集。
]在数据的串-并行转换中单片机自带的电路可以很好的达到目的；在键盘方面由于单片机的输入输出脚的驱动能力较低，因此在外围还需接口芯片增加驱动能力，使电路复杂程度增加；89C51的内部定时器作为波特率发生器，其变化受限，不够灵活，16kbps以上只有约30kbps一档，步进过大。
基于以上分析，我们采用FPGA作为发送端的采集与通信控制的核心。
（3）二进制数字调制模块常用的二进制数字调制方式有：对载波振幅调制的振幅键控（ASK）、对载波频率调制的移频键控（FSK）和对载波相位调制的相移键控（PSK）。
数据采集系统设计
数据采集系统设计在我们的示例中，假设我们是一家电商公司，想要设计一个数据采集系统来收集消费者的购买行为数据，以便我们可以更好地理解他们的喜好和行为习惯。
首先，我们需要确定我们要采集的数据。
在这个示例中，我们可能想要收集以下数据：购买商品的种类、价格、购买时间、购买地点、支付方式、消费者的个人信息（如年龄、性别等）等等。
其次，我们需要确定如何收集这些数据。
我们可以通过多种方式来收集数据，包括在线调查、购买记录分析、用户行为追踪等。
在这个示例中，我们可以通过要求消费者在购买时填写调查问卷来收集他们的个人信息，并通过分析购买记录来收集其他相关数据。
此外，我们还可以使用数据分析工具来追踪用户在我们网站上的行为，如商品、浏览商品页面等。
然后，我们需要确定数据采集的频率和时机。
在这个示例中，我们可能希望每次有消费者进行购买时都能够采集相应的数据。
这意味着我们需要在用户购买时即时地收集数据，并将其存储在我们的数据库中。
接下来，我们需要设计数据存储和处理的架构。
对于数据存储，我们可以选择使用关系型数据库，如MySQL或PostgreSQL，或者使用非关系型数据库，如MongoDB或Cassandra。
我们还可以选择将数据存储在云端，如使用Amazon Web Services或Google Cloud Platform等。
对于数据处理，我们可以使用数据挖掘和机器学习算法来分析数据，找出隐藏的模式和规律。
此外，在设计数据采集系统时，我们还需要考虑数据的安全性和隐私保护。
我们可以使用加密技术来保护数据的机密性，并采取访问控制和身份验证等措施来保护数据的完整性和可用性。
同时，我们还需要遵守相关的法律法规，如欧洲的通用数据保护条例（GDPR）等。
最后，我们还需要考虑数据采集系统的可扩展性和灵活性。
随着业务的发展和数据量的增加，我们可能需要不断地扩展我们的数据采集系统。
因此，我们应该选择可扩展和灵活的架构，如使用分布式系统和微服务架构等。
数据采集系统设计原则与基本方法
数据采集系统设计原则与基本方法数据采集系统设计原则与基本方法一、数据采集系统设计的基本原则1、硬件设计的基本原则【1】良好的性价比系统硬件设计中，一定要注意在满足性能指标的前提下，尽可能地降低价格，以便得到高的性能价格比，这是硬件设计中优先考虑的一个主要因素。
因为系统在设计完成后，主要的成本便集中在硬件方面，当然也成为产品争取市场关键因素之一。
【2】安全性和可靠性选购设备要考虑环境的温度、湿度、压力、振动、粉尘等要求，以保证在规定的工作环境下，系统性能稳定、工作可靠。
要有超量程和过载保护，保证输人、输出通道正常工作。
要注意对交流市电以及电火花等的隔离。
【3】较强抗干扰能力有完善的抗干扰措施，是保证系统精度、工作正常和不产生错误的必要条件。
例如强电与弱电之间的隔离措施，对电磁干扰的屏蔽，正确接地、高输人阻抗下的防止漏电等。
2、软件设计的基本原则【1】结构合理。
程序应该采用结构模块化设计。
这不仅有利于程序的进一步扩充或完善，而且也有利于程序的后期修改和维护。
【2】操作性能好，使用方便，具备良好的人机界面。
【3】具有一定的保护措施和容错功能。
系统应设计一定的检测程序，例如状态检测和诊断程序，以便系统发生故障时，便于查找故障部位。
对于重要的参数要定时存储，以防止因掉电而丢失数据。
【4】提高程序的执行速度，尽量减小占用系统的内存。
【5】给出必要的程序说明，便于后期程序维护。
二、系统设计的一般步骤1、分析问题和确定任务在进行系统设计之前，必须对要解决的问题进行调查研究、分析论证。
如产品的应用场合、面向的客户类型等。
在此基础上，根据实际应用中的问题提出具体的要求，确定系统所要完成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、确定采样周期Ts采样周期Ts决定了采样数据的质量和数量。
利用采样定理和系统设指标来确定采样周期。
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1 引言1．1 数据采集系统的意义数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。
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信息的过程。
本设计采用A/D转换器和51单片机组成数据采集系统，该设计具有结构简单、操作方便、高性价比、具有显示、记录存储功能，能够适应油田野外恶劣环境，具有性能稳定、可靠性高、响应速度快操作简单、费用低廉、回放过程的信号可以直观的观察。
它与有线数传相比主要有布线成本低、安装简便、便于移动等性能。
经调查，目前数据采集器的市场需求量大，以数据采集器为核心构成的小系统应用广泛，因此开发高性能的数据采集器具有良好的市场前景。
随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统在多个领域有着广泛的应用。
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。
随着工、农业的发展，多路数据采集势必将得到越来越多的应用，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。
单片机构成的数据采集处理系统适用于各种现场自动化监测及控制，能够适应油田野外恶劣环境，具有性能稳定、可靠性高、响应速度快操作简单、费用低廉、等优点。
1.2 数据采集系统的主要功能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信息的过程。
数据采集系统是结合基于计算机的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测量系统。
比如条码机、扫描仪等都是数据采集工具。
数据处理系统是指运用计算机处理信息而构成的系统。
其主要功能是将输入的数据信息进行加工、整理，计算各种分析指标，变为易于被人们所接受的信息形式，并将处理后的信息进行有序贮存，随时通过外部设备输给信息使用者。
数据采集系统，从严格的意义上来说，应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。
数据采集系统一般由数据输入通道，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。
输入通道要实现对被测对象的检测，采样和信号转换等工作。
数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。
数据处理就是从采集到的原始数据中，删除有关干扰噪声，无关信息和必要的信息，提取出反映被测对象特征的重要信息。
另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；或者把数据恢复成原来物理量的形式，以可输出的形态在输出设备上输出，例如打印，显示，绘图等。
数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。
2 系统的总体设计方案2.1 系统的设计思路本设计的基本思路是：根据设计指标，首先从整体上规划好整个系统的功能和性能，然后再对系统进行划分，将比较复杂的系统分解为多个相对独立的子系统，特别注意对各个子系统与系统、子系统与子系统之间的接口关系进行精心设计以及技术指标的合理分解。
然后再由子系统到部件、部件到具体元器件的选择和调试。
各部件或子系统各自完成后再进行系统联调，直到完成总体目标。
2.2 系统的设计方案用51单片机和 A/D转换器组成的电路使用方便，51单片机种类多，价格便宜，我们对51系列单片机比较了解，适用范围广，更加适合数据采集与处理系统的应用。
实物图连接电路简单，故最终决定使用此方案。
其总体系统框图如2.2.1图所示：图2.1 系统总体框图2.3 系统的工作原理通过一个A/D转换器采样一个模拟电压，每隔一定时间去采样一次，每次相隔的时间由定时器/计数器芯片8253控制，采样的结果送入A/D转换器芯片0809，转换完成后，把转换好的数字信号送入并行接口芯片8255，然后由中断控制器向CPU发出中断请求，在CPU控制下把8225中的数字送入外设即CRT/LED显示。
3 硬件电路设计及描述3.1 8253芯片控制采样时间8253芯片是NMOS工艺制成的可编程计数器/定时器。
内部有三个计数器，分别成为计数器0、计数器1和计数器2，他们的机构完全相同。
每个计数器的输入和输出都决定于设置在控制寄存器中的控制字，互相之间工作完全独立。
每个计数器通过三个引脚和外部联系，一个为时钟输入端CLK，一个为门控信号输入端GATE，另一个为输出端OUT。
每个计数器内部有一个8位的控制寄存器，还有一个16位的计数初值寄存器CR、一个计数执行部件CE和一个输出锁存器OL。
执行部件实际上是一个16位的减法计数器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始图3.1 8253芯片引脚图值寄存器的值是通过程序设置的。
输出锁存器的值是通过程序设置的。
输出锁存器OL用来锁存计数执行部件CE的内容，从而使CPU可以对此进行读操作。
采用工作方式2，称作速率波发生器。
进入这种工作方式， OUTi输出高电平，装入计数值n后如果GATE为高电平，则立即开始计数，OUTi保持为高电平不变；待计数值减到“1”和“0”之间， OUTi将输出宽度为一个CLKi周期的负脉冲，计数值为“0”时，自动重新装入计数初值n，实现循环计数，OUTi将输出一定频率的负脉冲序列，其脉冲宽度固定为一个CLKi周期，重复周期为CLKi周期的n 倍。
图3.2 8253连接电路图如果在减“1”计数过程中，GATE变为无效（输入0电平），则暂停减“1”计数，待GATE恢复有效后，从初值n开始重新计数。
这样会改变输出脉冲的速率。
如果在操作过程中要求改变输出脉冲的速率，CPU可在任何时候，重新写人新的计数值，它不会影响正在进行的减“1”计数过程，而是从下一个计数操作用期开始按新的计数值改变输出脉冲的速率。
3.2 8255并行I/O接口电路8255芯片是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O 口。
具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。
其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。
8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。
8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。
同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。
由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。
RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。
CS:芯片选择信号线。
RD:读信号线。
WR:写入信号。
D0～D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。
PA0～PA7:端口A输入输出线。
PB0～PB7:端口B输入输出线。
PC0～PC7:端口C输入输出线。
A1,A0:地址选择线,用来选择8255的PA口,PB口, 图3.3 8255芯片PC口和控制寄存器。
8255具有3个相互独立的输入/输出通道端口，用+5V单电源供电，能在一下三种方式下工作。
方式0：基本输入输出方式；方式1：选通输入/出方式；方式三：双向选通输入/输出方式。
图3.3 8255并行接口电路图3.3 单片机最小系统在MCS-51单片机系列芯片中，用89C51芯片可以构成最小系统。
因为片内有ROM/EPROM的单片机，用这种芯片构成的单片及最小系统简单、可靠。
单片机在开机时都需要复位，以便中央处理器CPU以及其他功能部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。
51的RST引脚是复位信号的输入端。
复位电平是高电平有效，持续时间要有24个时钟周期以上。
图3.4 单片机最小系统由单片机构成的最小系统特点：1、受集成度所限，只能用于小型控制单元。
2、有可供用户使用的大量的I/O口线。
3、仅有芯片内部的存储器，故存储器的容量有限。
4、8051的应用软件要依靠半导体掩膜技术植入，适于在大批量生产的应用系统中使用。
3.4 数据采集电路3.4.1 ADC0809模数转换器ADC0809八位逐次逼近式A/D 转换器是一种单片CMOS 器件，包括8位模拟转换器、8通道转换开关和与微处理器兼容的控制逻辑。
8路转换开关能直接连通8个单端模拟信号中的任何一个。
各引脚的功能如下：IN0～IN7：8个通道的模拟量输入端。
可输入0～5V 待转换的模拟电压。
D0～D7：8位转换结果输出端。
三态输出，D7是最高位，D0是最低位。
A 、B 、C ：通道选择端。
当CBA=000时，IN0输入；当CBA=111时，IN7输入。
ALE ：地址锁存信号输入端。
该信号在上升沿处把A 、B 、C 的状态锁存到内部的多路开关的地址锁存器中，从而选通8路模拟信号中的某一路。
START ：启动转换信号输入端。
从START端输入一个正脉冲，其下降沿启动ADC0809开始转换。
脉冲宽度应不小于100～200ns 。
EOC ：转换结束信号输出端。
启动A/D 转换时它自动变为低电平。
OE ：输出允许端。
CLK ：时钟输入端。
ADC0809的典型时钟频率为640kHz ，转换时间约为100μs 。
REF(-)、REF(+)：参考电压输入端。
ADC0809的参考电压为＋5V 。
VCC 、GND ：供电电源端。
ADC0809使用＋5V 单一电源供电。
当ALE 为高电平时，通道地址输入到地址锁存器中，下降沿将地址锁存，并译码。
在START 上升沿时，所有的内部寄存器清零，在下降沿时，开始进行A/D 转换，此期间START 应保持低电平。
在START 下降沿后10us 左右，转换结束信号变为低电平，EOC 为低电平时，表示正在转换，为高电平时，表示转换结束。
OE 为低电平时，D0～D7为高阻状态，OE 为高电平时，允许转换结果输出。
3.4.2 ADC0809与51单片机的接口：ADC0809与51单片机的硬件接口有3种形式，分别是查询方式、中断方式和延时等待方式，本题中选用中断接口方式。
图3.6 ADC0809转换器的连接图由于ADC0809无片内时钟，时钟信号可由单片机的ALE信号经D触发器二分频后获得。
ALE引脚得脉冲频率是8051时钟频率的1/6。
该题目中单片机时钟频率采用6MHz,则ALE输出的频率是1MHz，二分频后为500Hz,符合ADC0809对频率的要求。
由于ADC0809内部设有地址锁存器，所以通道地址由P0口的低3位直接与ADC0809的A、B、C相连。