嵌入式 电压采集系统

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嵌入式无线数据采集系统的设计

嵌入式无线数据采集系统的设计

嵌入式无线数据采集系统的设计嵌入式无线数据采集系统是一种集传感器、数据采集、数据处理与通信于一体的系统,可用于实时收集、传输和处理各种环境参数、物理量等数据。

该系统具有实时性、低功耗、可靠性和灵活性等特点,广泛应用于工业生产、环境监测、物联网等领域。

设计一个嵌入式无线数据采集系统,需要考虑以下几个方面:1.硬件设计:(1)选择合适的微处理器,如ARM、AVR等,具备低功耗、高性能和较大的存储容量。

(2)选择合适的传感器,根据实际需求选择温度、湿度、光照、气体浓度等传感器。

(3)选择合适的无线通信模块,如蓝牙、Wi-Fi、LoRa等,根据通信距离和传输速率需求进行选择。

(4)设计电源电路,保证系统持续供电,并考虑低功耗设计,延长系统使用时间。

2.软件设计:(1)嵌入式操作系统的选择,如嵌入式Linux、FreeRTOS等,根据系统需求选择合适的操作系统。

(2)编写驱动程序,与传感器进行接口,实现数据采集与处理功能。

(3)设计数据通信协议,实现与无线通信模块的数据传输,并考虑数据压缩和加密等功能。

(4)设计用户界面,方便用户对系统进行配置和监控。

3.数据采集与处理:(1)根据传感器类型和数量进行数据采集,并进行预处理,如滤波、校准等。

(2)设计数据存储方式,可以选择本地存储、云端存储或结合两者,确保数据的可靠性和安全性。

(3)设计数据分析算法,对采集的数据进行分析、统计和建模,提供对应的数据处理和决策支持。

4.系统通信与远程监控:(1)通过无线通信模块与上位机或云端进行数据传输,实现数据的远程监控和控制。

(2)设计远程配置和升级功能,方便对系统参数进行远程设置和升级。

(3)设计报警功能,当采集到的数据超过预设阈值时,及时发送报警信息给用户。

总之,设计一个嵌入式无线数据采集系统需要考虑硬件、软件、数据采集与处理以及远程监控等方面,综合考虑系统的功能要求、成本和可行性,才能设计出一款实用、稳定和高性能的系统。

具有大容量的嵌入式数据采集系统的设计与实现

具有大容量的嵌入式数据采集系统的设计与实现

soa efn t n dp n s nUS tr c h n e B s rg ei .I f r , ̄ / SIr l i p rt nit n — trg u ci . ee d Bi ef e i adt o o n a cp h US oaedvc ns t e t O - a- me eai a s t e o wa C e t o o sr
M CU eh iu . I a d r .ted sg s st eutalW we S 3 F1 93 h i CU ThSM| itg ae qs tc nq e n h r wae h e i u e h l n r O p o rM P4 o 4 8temanM| i CU e r tdna — n .
3 .华 能 北京 热 电有 限 责任 公 司 北 京 10 2 ) 0 0 3

要: 目前的数据采集系统越来越偏向于低电压、 低功耗, 而海量存储则是 它发展的一个强大趋势。本文设计了一种借助 于 U B S
总线技术、 嵌人式系统设计技术和微处理器技术来实现的一种低功耗、 便携 、 大容量存储 的数据采集系统 。硬件方面, 本设计采用 了 超低功耗的 1 40 19 V 3F 4 单片机 ,  ̄ 该单片机将大量的外围模块整合到片内, 特别适合于设计片上系统 。设计 中用 U B接 口芯片和 U S 盘实现数据的海量存储 。软件方面, 完成了嵌入式实时操作系统 , / S1 cO ] 的移植和数据采集系统的软件设计 。利用嵌入式实时操作
pa td t S 4 o 4 lne oM P 3 F1 9,a dt ets so h aaaq iiin s se a ep o rmm e. Th mb d e e lt p r t n s s n h ak ft ed t c us o ytm r g a t r d ee e d dr -i o eai y- a me o tr a ec to t rn pa t n a emut d t s h s h rceit sn t nye h n eisfn t no a cust n u e cnb u u ,ta s ln e a h v l- u i ,t o ec aa tr i o l n a c u ci fd t a q iio ,h t n d d i e sc o t o a i

基于嵌入式技术的往复机械数据采集系统开发

基于嵌入式技术的往复机械数据采集系统开发
用 C N总线通 信方 式向上 位机 发送数 据 , 于 L b I W 开发 了上位 机数 据 处理软 件 。 实践 测 试证 明 , A 基 aV E
该数据 采 集 系统 能够 满足往 复式机 械 故障诊 断数 据采 集要 求 。
关键词 : 复机械 ; 往 数据 采 集 系统 ; 8 5 F O C 0 1 5 0单 片机
中图分 类号 :K 1 . ;P7 . T 4 7 4 T 24 2
文 献标 识码 : A
文章编 号 :00— 89 2 1 )6— 07—0 10 82 (0 2 0 05 3
De eo m e to cpr c tng M a hi r t q iii n S se v lp n fRe i o a i c ne y Da a Ac u sto y tm
自2 0世纪 7 0年代微处理器 问世 以来 , 微型计算 机技术 得 到 了蓬 勃发 展 , 广 泛 应用 于生 活 生 产 的各 并 个方面, 推动人类进入全新 的信息时代。往复式机械 测试系统因此也得 到了长足的发展 , 尤其是往复式机 械嵌入式数据采集 系统 的出现 , 为往复式机械测试研 究和应 用 提供 了可靠 的手 段 , 机 械故 障诊 断 技术 的 使 智能化 、 自动化程 度迈 向了更高 的水平 … 。 往 复式 机械嵌 入 式数据 采集 系统 将各传 感 器采集
t mp r t r , i r t n sg a t n h e pe d sg a o u td t o lc in. h ss se s n aa u o a e e a u e v b ai in lec a d t r es e in lc nd c aa c le t o o T i y tm e dsd t p t

《基于嵌入式Linux的数据采集系统的设计与实现》

《基于嵌入式Linux的数据采集系统的设计与实现》

《基于嵌入式Linux的数据采集系统的设计与实现》一、引言随着信息技术的飞速发展,数据采集系统在各个领域的应用越来越广泛。

嵌入式Linux作为一种轻量级、高效率的操作系统,在数据采集系统中得到了广泛应用。

本文将介绍基于嵌入式Linux的数据采集系统的设计与实现,旨在为相关领域的研究和应用提供参考。

二、系统需求分析在系统需求分析阶段,我们首先需要明确数据采集系统的功能需求和性能需求。

功能需求主要包括:能够实时采集各种类型的数据,如温度、湿度、压力等;能够实时传输数据至服务器或本地存储设备;具备数据预处理功能,如滤波、去噪等。

性能需求主要包括:系统应具备高稳定性、低功耗、快速响应等特点。

此外,还需考虑系统的可扩展性和可维护性。

三、系统设计1. 硬件设计硬件设计是数据采集系统的基础。

我们选用一款具有高性能、低功耗特点的嵌入式处理器作为核心部件,同时配备必要的传感器、通信模块等。

传感器负责采集各种类型的数据,通信模块负责将数据传输至服务器或本地存储设备。

此外,还需设计合理的电源模块,以保证系统的稳定性和续航能力。

2. 软件设计软件设计包括操作系统选择、驱动程序开发、应用程序开发等方面。

我们选择嵌入式Linux作为操作系统,具有轻量级、高效率、高稳定性等特点。

驱动程序负责与硬件设备进行通信,实现数据的采集和传输。

应用程序负责实现数据预处理、存储、传输等功能。

四、系统实现1. 驱动程序开发驱动程序是连接硬件和软件的桥梁,我们根据硬件设备的接口和协议,编写相应的驱动程序,实现数据的实时采集和传输。

2. 应用程序开发应用程序负责实现数据预处理、存储、传输等功能。

我们采用C/C++语言进行开发,利用Linux系统的多线程、多进程等特性,实现系统的并发处理能力。

同时,我们利用数据库技术实现数据的存储和管理,方便后续的数据分析和处理。

3. 系统集成与测试在系统集成与测试阶段,我们将硬件和软件进行集成,进行系统测试和性能评估。

《基于嵌入式的多通道数据采集系统设计》范文

《基于嵌入式的多通道数据采集系统设计》范文

《基于嵌入式的多通道数据采集系统设计》篇一一、引言随着现代科技的不断进步,数据采集系统的设计变得愈发重要。

基于嵌入式的多通道数据采集系统因其高集成度、可定制性和灵活性被广泛应用于多个领域。

本文将介绍一个基于嵌入式技术的多通道数据采集系统的设计方法,重点分析其架构、设计原则和实施步骤。

二、系统概述基于嵌入式的多通道数据采集系统主要由嵌入式硬件和软件组成。

该系统能够同时采集多个通道的数据,具有高精度、高速度、高稳定性的特点。

该系统广泛应用于工业控制、环境监测、医疗设备等领域。

三、系统设计原则1. 可靠性:系统设计应保证数据的准确性和可靠性,避免因硬件或软件故障导致的错误。

2. 实时性:系统应具备实时数据采集和处理的能力,以满足不同应用场景的需求。

3. 可扩展性:系统设计应考虑未来的扩展需求,方便后续的升级和维护。

4. 灵活性:系统应具备灵活的配置和定制能力,以适应不同用户的需求。

四、硬件设计1. 微处理器:选用高性能的嵌入式微处理器,如ARM或RISC等,以保证数据处理的速度和稳定性。

2. 数据采集模块:设计多个通道的数据采集模块,采用高性能的ADC(模数转换器)芯片和稳定的滤波电路。

3. 存储模块:设计存储模块以保存采集到的数据,可采用SD卡或内存等存储介质。

4. 通信接口:设计多种通信接口,如USB、以太网等,以便于与上位机或其他设备进行数据传输。

五、软件设计1. 操作系统:选用适合嵌入式系统的操作系统,如Linux或RTOS等。

2. 数据采集程序:编写数据采集程序,实现对多个通道的数据进行实时采集和处理。

3. 数据处理程序:对采集到的数据进行处理和分析,包括滤波、去噪、转换等操作。

4. 通信程序:编写通信程序,实现与上位机或其他设备的通信和数据传输。

六、系统实现1. 硬件实现:根据硬件设计方案,选用合适的元件和电路板进行硬件的组装和测试。

2. 软件实现:根据软件设计方案,编写和调试相应的程序和算法,实现系统的各项功能。

基于Cortex-M3的智能道岔表示电压采集系统

基于Cortex-M3的智能道岔表示电压采集系统

时 域 表 示 形 式 映 射 到 一 个频 域 表 示 形 式 ,而 对 信 号 频 域 的分 析 , 得 出 信号 的 直 流 和交 流 分 量 , 可 若
本设 计 使 用 S M3 T 2系列 微处 理 器 作 为 系统 核 心 ,该 处 理 器采 用 ARM 处 理 器 最新 系列 ARMv 一 7
敖 俊 秋 ,戴胜 华
( 京 交通 大 学 电子 信 息 工 程 学 院 , 北 京 l 0 4 ) 北 0 0 4 摘 要 : 文 以 AR 嵌 入 式设 计技 术 为 背 景 , 设 计 了基 于 CotxM3的智 能 道 岔 表 示 电压 采 集 系统 , 本 M r - e 针 对 道 岔 表 示 电压 信 号 ,提 出 了 两种 算 法 , F T 算 法 和 R S算 法 , 给 出 了系 统 的 硬 件 结 构和 具 体 的 实 现 F M
方法。
火跳 :道 岔 表 示 电压 ;C r x M3 ot . ;真 有 效 值 算 法 ;R 一 8 e S4 5 中 分 类 :U2 41 l 8 .5 文献 标 i码 :A ; !
I t l g nc wic n e l e eS t h I dia i n Vo t g l tS t m s d o r e - i e
A bsr c :Ag i tt a k ou d o mb dd dp o e s r h ep p rprs ntd ad sg fI e l ne w ic n c to ta t ans b c gr n fe e e r f so ,t a e e e e e in o li he nt ge e S th I diai n VotgeCo lc yse b s d O1t re M 3. epa tc lrc s ,i wa fee l a le tS t m a e 1 heCo tx— To t riu a a e t so r d FFT n r h a d tueRM S ag rt ,nd lo ihm a e pl ae h r x i td tehadwarp op s la d te i e n ai noft e i . c i r o a h mplme t to hed sg n n Ke ywor : w i hi d c to l ge Co e - 3 RM S ag rt m ; 一 5 ds s t n ia invot ; r x M ; c a t l o ih RS 48 .

基于嵌入式的多通道高速数据采集系统徐航

基于嵌入式的多通道高速数据采集系统徐航

摘要:给出了一种多通道高速数据采集系统的设计方法,与传统的采用ISA 总线的采集卡相比,具有速度快、精度高和实时性好的特点。

本设计采用了比较常用的FPGA、高速AD9051、高速FIFO 等实现了高速采集系统,用DMA 控制技术将采集到的数据直接存储到高速FIFO 中,再由单片机将数据读出,并通过USB 端口传到上位机中,最后用LabVIEW 软件开发的界面进行数据的显示和分析。

实验表明该采集系统有通信速度快,可靠,增益可调,可连续采样等特点,更加适合应用于测试系统。

关键词:高速数据采集系统;FPGA;高速FIFO;LabVIEWAbstractAbstract:This paper presented a method of designing multi-channel high-speed data acquisition system ,which with faster speed,higher precision and better real-time compared to the traditional data acquisition card that use of the ISA bus .This design uses a relatively common FPGA,high-speed AD,high-speed FIFO and 51MCU to form a data acquisition system .The collect-ed data is stored directly into the high-speed FIFO by DMA control technology,then microcontroller read out data and transmit-ted to PC through the USB port ,PC display and process the data in the interface developed by LabVIEW .Experiments show that the acquisition system has fast communication speed,performance,adjustable gain,continuous sampling features and so on,it ’s more suitable for the test system.words Key words:High-Speed Data Acquisition system ;FPGA ;High Speed FIFO ;LabVIEW 中图分类号:TP73文献标识码:B文章编号:1001-9227(2013)-01-0148-03基于嵌入式的多通道高速数据采集系统徐航1,罗巍2(1四川大学电气信息学院四川成都,610065)(2浙江大学电气学院浙江杭州,310027)收稿日期:2012-10-25作者简介:徐航(1987-),男,硕士研究生,研究方向为电子技术应用。

嵌入式系统的数据采集与处理方法

嵌入式系统的数据采集与处理方法

嵌入式系统的数据采集与处理方法嵌入式系统在当今社会的应用越来越广泛,它们被广泛用于各个领域,如智能家居、工业自动化、医疗设备等。

然而,嵌入式系统的能力和性能的提升往往伴随着数据采集和处理的挑战。

本文将介绍嵌入式系统的数据采集与处理方法,旨在帮助读者更好地理解和应用这些技术。

数据采集是嵌入式系统中至关重要的一环,它涉及到从外部环境中获取各种类型的数据,并将其传输到嵌入式系统中进行处理。

在数据采集过程中,需要考虑到多种因素,如时间、空间和功耗等。

以下是一些常用的数据采集方法:1. 传感器采集:传感器是嵌入式系统中最常用的数据采集设备之一。

传感器可以测量和检测周围环境中的各种物理量,如温度、湿度、压力、速度等。

采集到的数据通过模拟信号经过模数转换器转换为数字信号,然后传送到嵌入式系统进行处理。

2. 通信接口采集:嵌入式系统可以通过各种通信接口与外部设备进行数据交换。

常见的通信接口包括串行接口(如UART、SPI、I2C)、以太网接口、无线通信接口(如蓝牙、Wi-Fi)等。

通过这些接口,嵌入式系统可以与其他设备进行数据交互,实现数据采集。

3. 软件采集:除了硬件采集外,嵌入式系统还可以通过软件的方式来采集数据。

通过编写相应的程序,嵌入式系统可以获取和处理各种数据,如键盘输入、触摸屏操作、计时器计数等。

软件采集相比硬件采集更加灵活,但也受到嵌入式系统的处理能力和算法设计的限制。

数据采集仅仅是嵌入式系统数据处理流程的一部分,而数据处理则是一个更加复杂和关键的环节。

以下是一些常用的数据处理方法:1. 实时处理:在许多应用场景中,嵌入式系统需要实时地采集和处理数据。

实时处理要求系统能够及时地响应输入数据,并进行相应的处理和输出。

为了实现实时处理,嵌入式系统需要具备足够的计算能力和优化的算法设计。

2. 数据压缩和编码:对于资源受限的嵌入式系统来说,数据压缩和编码是非常重要的。

通过压缩和编码算法,可以在不丢失太多信息的情况下,减少数据的存储空间和传输带宽。

嵌入式多路信号数据采集系统方案-技术方案

嵌入式多路信号数据采集系统方案-技术方案

嵌入式多路信号数据采集系统方案-技术方案由于人们对数字形式信息的需求量越来越大,数据采集及其应用技术受到了越来越广泛的关注和应用。

随着技术的发展,数据采集系统正向着高精度、高速度、稳定可靠和集成化的方向发展。

目前,大多数的数据采集监控系统都是独立的系统,只能进行数据的现场采集或存储,已不能满足应用的需要,迫切要求接入网络实现远程监控。

现代数据采集技术的发展是建立在新型采集系统软硬件平台性能提高的基础之上的。

具有强大功能的32位微控制器在一些高端仪器仪表中得到了广泛的应用,而将GPRS无线传输模块嵌入其中,将采集到的数据以无线的方式接入Internet,实现远程监控,非常适合工作人员在比较恶劣的环境下或者需要对多种参量进行采集时使用。

而高性能微处理器的应用也极大提高了数据采集的精度和速度。

1系统整体方案整个远程多路数据采集系统如图1所示。

当无线终端成功连接到互联网后,采集终端将传感器采集到的数据经放大滤波后发送到ARM微控制器,经过A/D转换以及相关处理后,通过RS232口将数据发送到GPRS无线终端,GPRS无线终端又将这些数据打成一个个的IP包,经GPRS空中接口接入无线网络,并由移动通信服务商转接到Internet,终通过各种网关和路由到达统一的远程数据处理中心,数据中心接收数据并对数据做后续处理。

远程数据中心也可以发送数据信息(各种命令及诊断信息)到无线数据采集模块,通过GPRS终端上的RS232接口输出到ARM微控制器上,采集终端在接收到远程数据中心的信息后,进行解码并执行相应的操作,以实现对采集现场的控制。

GPRS无线终端嵌入了TCP/IP协议和UDP协议(用户可选),本系统采用TCP/IP协议,实际上GPRSDTU上实现的协议栈是TCP/IPOverPPP。

图1GRPS无线数据采集终端2硬件组成2.1传感器及放大器理论上,该系统可以同时进行16路数据的采集,但在实际的调试中,只选用了2路来做模拟。

嵌入式太阳能充电系统的设计

嵌入式太阳能充电系统的设计

2 1 年4 0 0 月
光照\ \
其输 出要 受光 照强 度 、环境 温 度 和负 载情 况 的影 响 。在一 定 的光照 强度 和环 境 温度 下 ,光伏 电池 可 以工 作 在不 同 的输 出 电压 ,但 是 只有 在某 一 输
出电压 值 时 ,光 伏 电池 的输 出功 率才 能 达到 最 大
能进行 充分利 用 . 以使 太 阳能 电池保 持 最大 的输 出功 率 。 关键 词 :太 阳能 ;最 大功 率跟踪
0 引言
光伏 发 电作 为一 种新 兴 的产 业 ,以其 资 源丰
富 、清 洁环 保 、受地 域 限制 小 等优 点 而得 到 了广 泛 的应用 。在利 用 光伏 发 电过程 中 ,能 够 使 太 阳 能 电池 板 高效 地 将 光 能 转 化 为 电能 是 其 主 要 问
度跟 踪控 制 电路 ,最 大 功率 点控 制 电路 以及充 电 电池 等几 部分 组 成 。控制 电路作 为 系统 的核心 部
分 ,用 于实 现对充 电 电池 的充 电 、保 护 ,以及 控
2 角 度 跟 踪
角 度跟 踪就 是 太 阳能 电池 板 跟踪 不 同位 置 太 阳的过 程 。 由于一 天 当 中太 阳会 随时 间 的变 化 而 改 变其 相对 于地 表 的位 置 ,所 以要 提 高 太 阳能 电 池板 的输 出效率 ,进行 角度 跟 踪 十分 必要 。其 实 现 方法 也 相对 比较 简 单 。设 计时 可 以利 用光 敏 电
其 核 心 控 制 部件 ,不 仅 是 因 为L C 14 实现 智 P 22可 能 化 控 制 , 同 时L C 14 身 自带 A D转 换 电路 P 22 本 / 和P WM输 出功 能 .故可 减少 控制 部件 的数 量 ,提 高系 统 的稳定 性 和 可靠性 ,便 于实 现 系统 的综 合

嵌入式系统接口与案例

嵌入式系统接口与案例

4) 第三,四路是二路 0 ~ 5 V的可调直流电 ) 第三, 的可调直流电 源输出; 适当放大,直接送A/D。 源输出; 适当放大,直接送 。 5) ) 其他功能分析 要求用数码管十进制显示,分辨率达 1/2000, , 位数码管表示4位十进制数 可 用4位数码管表示 位十进制数, 位数码管表示 位十进制数, 用二个数码管表示通道数 2 系统组成 框图
多 路 开 关
A/D
微处理器
传感器
放大
传感器 .. 器 .. 传感器
多 路 开 关 增益放大器 可编程
A/D
微处理
信号拾取: 传感器, 信号拾取 传感器,测量仪表 非电量 信号调理电路: 信号调理电路: 测量放大器,可编程放大器, 测量放大器,可编程放大器,隔离放大器 模拟多路开关 , 采样 保持器 S/H, 采样/保持器 , A/D转换器 转换器 电量
三、 系统硬件设计 1 最小系统 框图 1) ROM 的容量确定 ) 2)RAM的容量确定 ) 的容量确定
2、 前向通道 、 1) A/D选择 AD574 12位 1/4096 ; ) 选择 位 0.2/400 = 1/2000 2) A/D转换器与单片机的接口 图 ) 转换器与单片机的接口 3) 多路开关 CD4051/4052 ) 4) 取样 保持电路 确定 ) 取样/保持电路 Fmax ≤ 1/π2Ntconv, 其中 = 6 , 其中N 小于500 Hz , 用S/H 可得 Fmax ≤ 200Hz, 小于
5、接口电路设计: 、接口电路设计:
1) 何谓接口电路? ) 何谓接口电路? 2) 接口电路功能 ) 3) 接口电路基本设计方法 ) 分析接口二侧情况: 分析接口二侧情况:CPU, 外部设备 , 进行信号转换 接口驱动程序分析与设计

基于STM32F103单片机电流电压采集系统设计

基于STM32F103单片机电流电压采集系统设计

基于STM32F103单片机电流电压采集系统设计一、本文概述随着现代电子技术的快速发展,电流和电压的精确采集在诸多领域中,如电力监控、能源管理、工业自动化等,都扮演着至关重要的角色。

STM32F103单片机,凭借其强大的处理能力、灵活的扩展性和高性价比,已成为众多电子系统设计者的首选。

本文旨在探讨基于STM32F103单片机的电流电压采集系统设计,通过对硬件电路和软件程序的详细解析,为相关领域的工程师和研究者提供一种可靠的、高效的电流电压采集方案。

本文将首先介绍电流电压采集系统的总体设计方案,包括硬件架构的选择、关键元件的选型以及系统的工作原理。

随后,将详细介绍电流电压采集电路的设计,包括模拟信号的处理、模数转换器的配置以及信号调理电路的实现。

在软件设计方面,本文将阐述STM32F103单片机的编程环境搭建、数据采集程序的编写以及数据处理和传输的实现方法。

本文还将对系统的性能进行评估,包括精度测试、稳定性分析和响应速度测试等。

通过本文的研究,我们期望能够为电流电压采集系统的设计提供一套完整、实用的解决方案,为相关领域的工程实践和技术创新提供有力支持。

本文也希望激发更多研究者对基于STM32F103单片机的电子系统设计进行深入研究,共同推动电子技术的发展和应用。

二、系统总体设计在设计基于STM32F103单片机的电流电压采集系统时,我们首先需要考虑的是系统的整体架构和功能需求。

系统总体设计的主要目标是实现高精度的电流和电压数据采集,同时保证系统的稳定性和可靠性。

核心控制器:选择STM32F103单片机作为系统的核心控制器,负责数据采集、处理和控制逻辑的实现。

信号调理电路:设计合适的信号调理电路,将采集到的模拟信号转换为适合STM32F103处理的电压范围。

这包括电流转换电路和电压跟随电路,以确保信号的准确性和稳定性。

ADC模块:利用STM32F103内置的ADC模块进行模拟信号到数字信号的转换,实现高精度的数据采集。

嵌入式温度采集系统设计与实现

嵌入式温度采集系统设计与实现
系 统 . 给 出 了 D 8 0的硬 件 连 接 及 软件 编 程 。 并 S1 B2
关键词 单 总线技术
中 图分 类 号
D 1B 0 S8 2
嵌入 式系统
文献 标 识 码 B 文 章 编 号 :0 2 2 2 2 0 01 0 0 — 3 1 o — 4 2( 0 7) — o 6 0
1 , 2 1 r 3 1 r21. 1 P l . f 5
De i n a d I p e e t to f Em b d e m p r t r l ci g S se sg n m lm n a i n o e d d Te e a u e Col t y tm e n
即主机发一 复位 脉冲 ( 最短 为 4 0 s的低 电平 ), 8u 接着主 机 释 放 总线 进入 接 收状态 , S 8 2 D 1B 0在 检测 到
2 0 B 低 电平 。 4 ) S的
1 D 1 B 0的硬件连接 S8 2 D 1B 0与处 理器 的连接很简 单,只需 要将 D 1B 0 S82 S 8 2 的信 号线与 A M 嵌入 式处 理器 的一位 双 向端 口相连 就可 R 以。 S 8 2 D 1 B 0的电源供 电方 式有 两种: 外部供电方式和寄生 电源方 式 。工作 于寄生 电源方式 时, D V D和 G D均接地 , N 它在需要远程温度 探测和空 间受限的场合 特别有用 ,原 理 是 当单 总线 的 信 号线 D 为 高电平 时, 窃取 信 号能 量给 Q D 1 B 0供 电, S8 2 同时一部分 能量给 内部 电容 充电 ; D 当 Q为 低 电平 时释 放能量为 D 1B 0供 电。但 由于 寄生 电源方 式 S82
Ke wo d y r
1 w r s T c n lg - ie Bu e h o o y

嵌入式系统技术在电力系统中的应用

嵌入式系统技术在电力系统中的应用

嵌入式系统技术在电力系统中的应用随着现代电力系统的高速发展,如何提高电网的可靠性和效率,成为了电力系统工程师们关注的焦点。

嵌入式系统技术的应用,为电力系统的监测、控制和保护提供了新的解决方案。

本文将分别从嵌入式系统在电力系统智能电网、电网控制、电网检测等多个领域中的应用进行阐述。

一、嵌入式系统在电力系统智能电网中的应用电力系统智能电网是一种前瞻性的三位一体综合电力网络,集成了电力系统、通信系统和计算机系统,能够为用户提供更高质量的电力服务。

作为智能电网的关键组成部分,嵌入式系统及其技术的应用,在智能电网的建设与运营中发挥着重要的作用。

下面具体介绍嵌入式系统在智能电网中的应用。

1. 智能电表智能电表是指集成了控制器和通信模块的电能计量装置。

它能够实现电量抄表、应收电费计算、远程控制等功能,如用嵌入式技术可大大提高智能电表的计量精度、通信速度等性能参数,并且满足智能电网中人们日益增长的需求。

2. 远程监测嵌入式系统通过传感器与终端节点设备对电力系统进行实时监测和传输。

嵌入式节点不仅能实现数据进行采集与处理,还能实现报警推送、自动化控制等功能,可以方便的对电力运行过程、负荷、电压等进行在线监测,从而提高电力系统的安全性和可靠性。

二、嵌入式系统在电网控制中的应用电网控制是指通过控制器对电网进行控制,以达到平衡电力系统运行的目的。

在电网运行过程中,嵌入式系统作为控制器和执行器,实现了对电网设备和负荷的精确控制和保护。

下面着重说明嵌入式系统在电网控制的应用。

1. 电网故障检测在电力系统的运行过程中,虽然运行维护人员采取了各种措施以保证其安全可靠性,但在某些情况下,仍然会出现设备故障。

为了及时发现和定位设备故障,嵌入式系统技术可以采取多种手段,如图像处理、声音处理等技术,进行故障检测和报警。

节约成本,提高可靠性。

2. 电网智能分布式控制为了提高电力系统的效率和可靠性,电力系统的控制趋向于分布化。

嵌入式系统技术使得电网控制可以更加精细和智能化。

《2024年基于嵌入式的多通道数据采集系统设计》范文

《2024年基于嵌入式的多通道数据采集系统设计》范文

《基于嵌入式的多通道数据采集系统设计》篇一一、引言随着信息技术的迅猛发展,数据采集系统的设计已经广泛运用于众多领域,包括但不限于工业自动化、智能医疗、物联网(IoT)以及航空航天等。

特别地,基于嵌入式技术的多通道数据采集系统在满足高速、高效且实时数据处理要求的同时,亦满足了智能化与灵活性的发展需求。

本文将针对此类系统进行设计思路及实施方法的阐述。

二、系统设计目标我们的系统设计目标是创建一个高精度、多通道的嵌入式数据采集系统。

这个系统将具备如下功能:1. 多通道数据同时采集与处理能力;2. 高数据传输速度和实时响应;3. 低功耗和稳定运行;4. 易于扩展和维护。

三、硬件设计硬件设计是整个系统的基石。

我们的多通道数据采集系统主要由以下几个部分组成:微处理器模块、多通道数据采集模块、数据传输模块以及电源管理模块。

1. 微处理器模块:选择高性能的嵌入式微处理器,如ARM 或MIPS架构的处理器,用于执行数据处理和传输任务。

2. 多通道数据采集模块:设计多个独立的数据采集通道,以适应不同类型的数据源(如电压、电流、温度、压力等)。

每个通道均配备高精度的ADC(模数转换器)以获取准确的数字信号。

3. 数据传输模块:利用高速通信接口(如USB、SPI或I2C 等)将处理后的数据传输到外部设备或服务器。

4. 电源管理模块:为系统提供稳定的电源供应,同时确保在低功耗状态下运行。

四、软件设计软件设计是实现系统功能的关键。

我们采用嵌入式操作系统(如Linux或RTOS)作为系统的软件平台,配合多线程和实时调度技术来实现数据的快速处理和传输。

主要的设计思路如下:1. 驱动开发:编写适用于微处理器模块和各个硬件模块的驱动程序,以实现对硬件设备的有效控制和管理。

2. 系统软件设计:开发基于嵌入式操作系统的系统软件,实现多通道数据的同步采集、处理和传输。

同时,软件应具备友好的用户界面,方便用户进行操作和监控。

3. 数据处理算法:根据实际需求,设计相应的数据处理算法(如滤波、去噪、数据融合等),以提高数据的准确性和可靠性。

嵌入式压力采集系统设计范本

嵌入式压力采集系统设计范本

嵌入式压力采集系统设计*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院春季学期嵌入式系统开发技术课程设计题目:嵌入式压力采集系统设计专业班级:姓名:学号:指导教师:成绩:摘要以单片机为控制核心,采用压力传感器和高精度A/D转换器等器件对外界压力信息进行采集和转换。

将压力进行物理采集并转换为数字量后,再由计算机进行存储、处理、显示和打印的过程,相应的系统称为数据采集系统。

软件设计方面则采用功能模块化的设计思想;键盘模数转换等采用中断方式来实现,从而大大提高了单片机的效率以及实时处理能力。

本文设计了一个压力传感器采集控制系统,介绍了该系统的基本原理,系统分析,详细设计及实现流程图,并重点介绍了串口数据收集的原理,经过嵌入式设备完成室内环境信息的采集至网关设备,经过上下位机实现终端嵌入式设备的信息收集及相关设备的控制。

关键词:嵌入式,压力,数据采集,精度目录一前言 (1)二基于ARM的嵌入式系统设计思想 ................ 错误!未定义书签。

三基本原理 ........................................................... 错误!未定义书签。

3.1 硬件系统概述............................................ 错误!未定义书签。

3.2 CC2530 结构及实现原理 ........................... 错误!未定义书签。

3.3 压力模块.................................................... 错误!未定义书签。

四系统分析 ........................................................... 错误!未定义书签。

4.1系统的硬件组成及工作原理 .................... 错误!未定义书签。

基于ARM和FPGA的电力线路数据采集系统设计

基于ARM和FPGA的电力线路数据采集系统设计
电压 互 感 器 ,主 要 原 因 就 是 电压 互 感 器 是 根 据 磁 通 原 理 来 进
行 电压变换 的,我们知道 ,在某些情 况下 ,线 圈的磁滞 回线
并 不 是 线 性 的 , 而 且 会 存 在 磁 通 饱 和 的 现 象 ,在 这 种 情 况下 测 到 的 数 据 肯 定 是误 差 很 大 ,因 此 为 了 保 证 数 据 的准 确 性 ,
能够在 恶劣 的环境 中进行 可靠工作而设计 的。通常数据 采集 设 备都是在露天或者 旷野 工作 ,当出现雷击 时,会 在线路上
图 1 系统框 图
感应 出很高的 电压 ,并沿着 线路传播 ,所 以测 量设备必须要 有此类 的保 护器件 。也可 以使用压敏 电阻 ,此 处我 们使用的 是 T S管 。它 能够承 受高达几 K V V的瞬时电压 ,在反 向应用的 条件下 ,当有瞬时 的浪涌 电压时 ,它能够很快对 电压进 行泄
我们采用 的是电阻分压加差分运放 的方式来处理 电压 。这个
也 是现 今 国 际 上 较 为 先进 的 方 法 。


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图 2 电压 采 集 回路
图 2中 , 在 输 入 的 两 个 端 口都 有 T S管 ,这 是 为 了系 统 V
和 电流互感器 ( T C )传 入线路数据采集系 统。再通过多路 电 子开关完成各路信号 的循 环采样 。在整个 系统 中数据采集 由 两片高速 串行 1 6位 A D完成,然后将数字信号交给 D P信号 / S
处 理 器 完 成 数 字 信 号 处理 , 并 得 到 主 战 分 析用 的 数 据 。系 统 结 构框 图如 图 1 示 。 所
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摘要针对传统的有线方式检测、采集、传输中节点分散需要大量布线等问题,本文介绍了一种基于CC2530和数字压力传感器的电压数据采集系统。

首先介绍了CC2530 结构及实现原理以及所使用电压传感器模块结构和原理,然后在了解它们的基础上找出相应的采集数据以及传输数据的所需的软件,串口通信及AD转换的原理和其实现方法,最后通过给出总的电压采集的程序流程图以及软件子系统设计系统框图和以上实验设备完成基于CC2530和数字压力传感器的电压数据采集系统。

关键词: 电压采集,嵌入式,CC2530,AD转换,串口通信目录一、前言 (1)二、基本原理 (2)2.1 CC2530 结构及实现原理 (2)2.2 电压传感器结构及实现原理 (4)2.3 软件方面 (5)(1)串口通信 (5)(2)AD转换 (6)三、系统分析 (9)3.1 程序流程图 (9)3.2 软件子系统设计 (9)四、代码清单 (10)4.1 核心代码 (10)4.2 AD转换代码 (11)总结............................................... 错误!未定义书签。

参考文献.. (14)一、前言嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可定制,适用于不同应用场合,对功能,可靠性,成本,体积,功耗有严格要求的专用计算机系统[1]。

随着生活水平的提高和科学技术发展的需求,人类对环境信息的感知上有了更高的要求,在某些特殊工业生产领域和室内存储场合对环境要求显得特别苛刻;随着嵌入式技术的发展,为环境检测提供了更进一步的保障。

基于嵌入式的环境信息采集系统包含感知层、传输层、应用层三个层面;传输层常见的有温湿度、烟感、电压、压力等嵌入式传感器模块,传输层包括有线通信和无线通信两部分,应用层包括各种终端。

电压是推动电荷定向移动形成电流的原因。

电流之所以能够在导线中流动,也是因为在电流中有着高电势和低电势之间的差别。

这种差别叫电势差,也叫电压。

换句话说,在电路中,任意两点之间的电位差称为这两点的电压。

在很多应用场合,电压是一个很重要的一个参数。

电压的自动监测已经成为各行业进行安全生产和减少损失的重要措施之一。

本课程设计就对嵌入式电压数据采集系统进行详细分析和设计。

二、基本原理2.1 CC2530 结构及实现原理CC2530 是基于2.4-GHz IEEE802.15.4、ZigBee 和RF4CE 上的一个片上系统解决方案。

其特点是以极低的总材料成本建立较为强大的网络节点。

CC2530 芯片结合了RF 收发器,增强型8051 CPU,系统内可编程闪存,8-KB RAM 和许多其他模块的强大的功能。

如今CC2530 主要有四种不同的闪存版本:CC2530F32/64/128/256,分别具有32/64/128/256KB 的闪存。

其具有多种运行模式,使得它能满足超低功耗系统的要求。

同时CC2530运行模式之间的转换时间很短,使其进一步降低能源消耗。

CC2530包括了1个高性能的2.4 GHz DSSS(直接序列扩频)射频收发器核心和1个8051控制器,它具有32/64/128 kB可选择的编程闪存和8 kB的RAM,还包括ADC、定时器、睡眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路和21个可编程I/O引脚,这样很容易实现通信模块的小型化。

CC2530是一款功耗相当低的单片机,功耗模式3下电流消耗仅0.2μA,在32 k晶体时钟下运行,电流消耗小于1μA。

CC2530芯片使用直接正交上变频发送数据。

基带信号的同相分量和正交分量由DAC转换成模拟信号,经过低通滤波,变频到所设定的信道上。

当需要发送数据时,先将要发送的数据写入128B的发送缓存中,包头是通过硬件产生的。

最后经过低通滤波器和上变频的混频后,将射频信号被调制到 2.4GHz,后经天线发送出去。

CC2530有两个端口分别为TX/RX,RF端口不需要外部的收发开关,芯片内部已集成了收发开关。

CC2530的存储器ST-M25PE16是4线的SPI通信模式的FLASH,可以整块擦除,最大可以存储2M个字节。

工作电压为2.7v到3.6v。

CC2530温度传感器模块反向F型天线采用TI公司公布的2.4GHz倒F型天线设计。

天线的最大增益为+3.3dB,天线面积为25.7×7.5mm。

该天线完全能够满足CC2530工作频段的要求(CC2530工作频段为2.400GHz~2.480GHz)。

图2530芯片引脚CC2530芯片引脚功能AVDD1 28 电源(模拟) 2-V–3.6-V 模拟电源连接AVDD2 27 电源(模拟) 2-V–3.6-V 模拟电源连接AVDD3 24 电源(模拟) 2-V–3.6-V 模拟电源连接AVDD4 29 电源(模拟) 2-V–3.6-V 模拟电源连接AVDD5 21 电源(模拟) 2-V–3.6-V 模拟电源连接AVDD6 31 电源(模拟) 2-V–3.6-V 模拟电源连接DCOUPL 40 电源(数字) 1.8V 数字电源去耦。

不使用外部电路供应。

DVDD1 39 电源(数字) 2-V–3.6-V 数字电源连接DVDD2 10 电源(数字) 2-V–3.6-V 数字电源连接GND - 接地接地衬垫必须连接到一个坚固的接地面。

GND 1,2,3,4 未使用的连接到GNDP0_0 19 数字I/O 端口0.0P0_1 18 数字I/O 端口0.1P0_2 17 数字I/O 端口0.2P0_3 16 数字I/O 端口0.3P0_4 15 数字I/O 端口0.4P0_5 14 数字I/O 端口0.5P0_6 13 数字I/O 端口0.6P0_7 12 数字I/O 端口0.7P1_0 11 数字I/O 端口1.0-20-mA 驱动能力P1_1 9 数字I/O 端口1.1-20-mA 驱动能力P1_2 8 数字I/O 端口1.2P1_3 7 数字I/O 端口1.3P1_4 6 数字I/O 端口1.4P1_5 5 数字I/O 端口1.5P1_6 38 数字I/O 端口1.6P1_7 37 数字I/O 端口1.7P2_0 36 数字I/O 端口2.0P2_1 35 数字I/O 端口2.1P2_2 34 数字I/O 端口2.2P2_3 33 数字I/O 模拟端口2.3/32.768 kHz XOSCP2_4 32 数字I/O 模拟端口2.4/32.768 kHz XOSCRBIAS 30 模拟I/O 参考电流的外部精密偏置电阻RESET_N 20 数字输入复位,活动到低电平RF_N 26 RF I/O RX 期间负RF 输入信号到LNARF_P 25 RF I/O RX 期间正RF 输入信号到LNAXOSC_Q1 22 模拟I/O 32-MHz 晶振引脚1或外部时钟输入XOSC_Q2 23 模拟I/O 32-MHz 晶振引脚22.2 电压传感器结构及实现原理电压输入使用大于 1MΩ的等效输入阻抗的输入取样,将输入电压进行 15 倍衰减,然后使用差分单端运放,将其变换到 0~3V 的范围,经电压二次缓冲后送到 AD 采集输入端。

其电路原理图,如下图 2.10 所示:使用 10~12bit 的 AD 采集器,一次采样使用 2 字节描述,MSB 方式,电压传感器模块输出数据结构请参见“电流传感器模块上传数据定义”。

2.3软件方面(1)串口通信1、串行数据(DATA)DATA三态门用于数据的读取。

DATA在SCK时钟下降沿之后改变状态,并仅在SCK时钟上升沿有效。

数据传输期间,在SCK时钟高电平时,DATA必须保持稳定。

为避免信号冲突,微处理器应驱动DATA在低电平。

需要一个外部的上拉电阻(例如:10kΩ)将信号提拉至高电平。

上拉电阻通常已包含在微处理器的I/O 电路中。

2、串行时钟输入(SCK)SCK用于微处理器与电压传感器之间的通讯同步。

由于接口包含了完全静态逻辑,因而不存在最小SCK频率。

3、测量时序(RH 和T)发布一组测量命令(‘00000101’表示电压值)后,控制器要等待测量结束。

这个过程需要大约11/55/210ms,分别对应8/12/14bit测量。

确切的时间随内部晶振速度,最多有±15%变化。

电压传感器通过下拉DATA至低电平并进入空闲模式,表示测量的结束。

控制器在再次触发SCK时钟前,必须等待这个“数据备妥”信号来读出数据。

检测数据可以先被存储,这样控制器可以继续执行其它任务在需要时再读出数据。

接着传输2个字节的测量数据和1个字节的CRC奇偶校验。

uC需要通过下拉DATA为低电平,以确认每个字节。

所有的数据从MSB开始,右值有效(例如:对于12bit数据,从第5个SCK时钟起算作MSB;而对于8bit 数据,首字节则无意义)。

用CRC数据的确认位,表明通讯结束。

如果不使用CRC-8校验,控制器可以在测量值LSB后,通过保持确认位ack 高电平,来中止通讯。

在测量和通讯结束后,电压传感器自动转入休眠模式。

4、通讯复位时序如果与电压传感器通讯中断,下列信号时序可以复位串口:当DATA保持高电平时,触发SCK时钟9次或更多。

在下一次指令前,发送一个“传输启动”时序。

这些时序只复位串口,状态寄存器内容仍然保留。

图4通讯复位时序图(2)AD转换CC2530 内部包含一个 ADC,它支持最高达 12 位的模拟到数字的转换。

该ADC 包含一个模拟多路复用器支持最高达 8 路的独立可配置通道、参考电压产生器,转换结果通过 DMA被写入存储器。

支持多种运行模式。

1、ADC 输入P0 端口引脚上的信号可被用来作为 ADC 输入。

在以下的描述中,我们将这些引脚记为AIN0-AIN7 引脚。

输入引脚 AIN0-AIN7 被连接到 ADC。

ADC 可被设置为自动执行一个转换序列,当该序列被完成时可随意地从任一通道执行一个附加的转换。

输入可被配置为单端或差分输入。

当使用差分输入时,差分输入由输入组 AIN0-1、AIN2-3、AIN3-4、AIN4-5 和 AIN6-7 组成。

注意:负电压不能被连接到这些引脚,大于 VDD的电压也不能被连接到这些引脚。

除了输入引脚 AIN0-AIN7 外,一个片上温度传感器的输出可被选择作为ADC 的一个输入用来进行温度测量。

还可以选择相当于 AVDD_SOC/3 的电压作为ADC 的一个输入。

2、ADC 转换序列ADC 可执行一个转换序列并将结果传送到存储器(通过 DMA)而不需要与CPU 进行任何互操作。

转换序列可被 ADCCFG 寄存器影响,因为来自于 IO 引脚的 ADC 的 8 个模拟输入不必全部被编程作为模拟输入。

如果一个通道作为一个序列的一部分,但相应的模拟输入在 ADCCFG中被禁止,那么该通道将被跳过。

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