智能仪器的数据采集系统设计

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3章数据采集技术解读

第三章数据采集技术
第三章数据采集技术
测量放大器
模拟多路转换器
采样保持电路
A/D转换器(ADC)及其接口设计数据采集系统设计及举例
数据采集技术
将温度、压力、流量、位移等模拟量进行采集、量化转换成数字量后，再收集到微机进一步进行显示、处理、记录和传输的过程。
智能仪器的数据采集系统
简称DAS（Data Acquisition System），是指将温度、压
力、流量、位移等模拟量进行采集、量化转换成数字量后，以便由计算机进行存储、处理、显示或打印的系统或装置。
第一节数据采集系统的组成结构
传感器
模拟信号调理
数据采集电路
微机系统
图3.1 数据采集系统的基本组成
一、数据采集系统的结构框图
输入信号有各自独立的参考电压，或者信号长传输引起严重共模干扰。发挥共模抑制能力，通道数一半
图3-12 模拟多路转换器的配置
伪差动式
3.3.3
常用的半导体多路转换器芯片
图图3-13 3-13 AD7501(AD7503) AD7501(AD7503)和和AD7502 AD7502的功能框图的功能框图
00:02:48
图3-15 多路切换系统的等效电路 a)低频等效电路 b)高频等效电路
N-1通道被关断的信号在负载上产生的泄漏电压总和：
Ri+Ron<<RL<<(Ri+Roff)/(N-2) 2Ri+Ron<<Roff
1)减小Ri，为此前级应采用电压跟随器。 2)选用Ron极小、Roff极大的开关管。 3)减少输出端并联的开关数N。
对称结构使得具有很高的共模抑制能力电路参数应对称以保证共模抑制能力 R1=R2,R3=R3, R5=R6

智能仪器实验指导书

智能仪器实验指导书Revised on November 25, 2020《智能仪器》实验报告实验项目实验时间同组同学班级学号姓名2014年4月实验一多路巡回数据数据采集系统一、实验目的1．学习模/数（A/D）转换的工作原理。

2．掌握芯片ADC0809与微控制器接口电路的设计方法。

3．掌握芯片ADC0809的程序设计方法。

二、实验设备1．实验用到的模块有“SMP-201 8051模块”、“SMP-204 译码模块”、“SMP-101 8位A/D模块”、“SMP-401 静态显示模块”。

2．短的20P、40P数据线各一根。

3．长的一号导线3根，转接线一根。

三、实验原理ADC0809芯片是一种8位采用逐次逼近式工作的转换器件。

它带有8路模拟开关，可进行8路模/数转换，通过内部3-8译码电路进行选通。

启动ADC0809的工作过程：先送信道号地址到A、B、C三端，由ALE信号锁存信道号地址，选中的信道的模拟量送到A/D转换器，执行语句 MOVX ＠DPTR，A产生写信号，启动A/D转换。

当A/D转换结束时，ADC0809的EOC端将上升为高电平，执行语句MOVX A，＠DPTR产生读信号，使OE有效，打开锁存器三态门，8位数据就读到CPU中，A/D转换结果送显示单元。

编程时可以把EOC信号作为中断请求信号，对它进行测试，用中断请求或查询法读取转换结果。

实验原理参考图1-1。

图1-1 多路巡回数据数据采集系统实验原理图本实验中ADC0809的8位模拟开关译码地址为：IN0= 8800H IN1= 8801HIN2= 8802H IN3= 8803HIN4= 8804H IN5= 8805HIN6= 8806H IN7= 8807H四、实验内容步骤1．将“SMP-201 8051模块”和“SMP-204 译码模块”分别插放到“SMP-2 主控制器单元”挂箱的CPU模块接口和译码模块接口上，将“SMP-101 8位并行AD模块”插放到“SMP-1 信号转换单元”挂箱的A/D转换模块接口上，将“SMP-401 静态显示模块”插放到“SMP-4键盘与显示单元”的显示模块接口上。

仪器设备检测数据自动采集项目设计方案

仪器设备检测数据自动采集项目( 汇报材料 )2017年 2月1项目实施背景近年来，随着“中国制造2025”以及“互联网＋”的提出，信息化、智能化、网络化将成为实验室信息化建设的主流方向。

目前，公司在互联网技术、产业以及跨界融合等方面取得了积极进展，已具备加快推进实验室与互联网融合发展的坚实基础，食品/环保/化学作为公司的核心检测业务，也必须走“互联网+检测”的信息化改革，通过信息技术来改造业务流程，实现公司食品/环保/化学中心实验室的全面信息化、智能化、网络化。

2项目目标本项目计划通过将公司分布在全国的食品/环保/化学业务实验室的仪器设备进行网络通讯改造，实现全部仪器设备互联互通，构成仪器设备一张内部网络，在此基础上，实现仪器设备检测数据的自动化采集和分析，将检测结果自动填充到电子化的原始记录模板上，大大提高实验室的生产效率，节省人力资源投入。

通过仪器设备检测数据的自动化采集和分析，可以进一步提高检测数据的准确性，避免人为抄录引起数据的缺漏导致的错误；同时，可以实现数据来源的可追溯，数据来之于哪个实验室、哪个仪器设备、哪个时间点产生的，一目了然。

通过该项目的实施，可以进一步提升公司在实验室管理的信息化、自动化、智能化水平，打造出公司在“中国制造2025”以及“互联网＋”的应用标杆，为公司在对外宣传上树立品牌影响力。

3解决思路3.1全国食品/环保/化学实验室现状3.1.1全国食品/环保/化学实验室分布目前，食品、环保、化学实验室共有22个，其中食品检测中心实验室数量占比达41%，且食品检测中心各实验室中郑州实验室业务量最大。

化学分析中心，各实验室设备数量广州本部居首位。

下面是实验室的详细分布情况：3.1.2全国食品/环保/化学实验室设备分析经过筛查，各中心可进行数据自动采集改造的设备如下图所示（其中，“其他”类包括大型仪器的检测器、采样设备、现场检测设备等）。

各类型设备品牌数目一览仪器类型品牌数量数量示意ICP-MS安捷伦 1赛默飞 1ICP-OES安捷伦 3Perkin Elmer 1X射线衍射仪日本理学 2X射线荧光光谱仪岛津7 赛默飞 1 斯派克 1红外测油仪华夏科创（国产） 4 离子色谱赛默飞7电子天平梅特勒-托利多31 双杰（国产） 5 沈阳天平（国产） 4岛津 1气相色谱安捷伦17 天美（国产） 3岛津 1 武汉恒信（国产） 1气质联用安捷伦21 岛津 4 赛默飞 2液相色谱Waters 8 岛津 4 赛默飞 1液质联用Waters 3 AB Sciex 1 安捷伦 1荧光分光光度计岛津 1原子吸收安捷伦13 Perkin Elmer 4 赛默飞 2原子荧光吉天（国产）11紫外分光岛津11赛默飞 2安捷伦 1 普析（国产） 1由统计结果可知：1、大化学板块三大中心实验室主要设备类型与品牌很大比例是一致的。

智能仪器第7章数据采集系统

200-300Ω 200-300Ω
20nA
20nA 20nA
40ns
40ns\ 40ns
40us
40us 40us
双向三路单选一
双向单十六选一双向双八选一
±7.5V
±7.5V ±7.5V
≤30mA
≤30mA ≤30mA
7.4 数据采集系统设计
1 系统设计考虑的因素数据采集系统设计要根据测试对象及系统的技术指标，主要考虑下列因素。 1.1 输入信号的特征在输入信号的特性方面主要考虑：信号的数量，信号的特点，是模拟量还是数字量，信号的强弱及动态范围，信号的输入方式，信号的频带宽度，信号是周期信号还是瞬态信号，信号中的噪声及其共模电压大小，信号源的阻抗等等。 1.2 对数据采集系统性能的要求 1.2.1 系统的通过速率系统的通过速率通常又称为系统速度、传输速率、采样速率或吞吐率，是指单位时间内系统对模拟信号的采集次数。 1.2.2 系统的分辨力系统的分辨力是指数据采集系统可以分辨的输入信号最小变化量。 1.2.3 系统的准确度系统准确度是指当系统工作在额定通过速率下，系统采集的数值和实际值之间的接近程度，它表明系统误差的总和。 1.3 接口特性接口特性包括采样数据的输出形式，数据的编码格式，与什么数据总线相接等。
2 模拟电路的误差
2.1 模拟开关导通电阻RON的误差模拟开关存在一定的导通电阻，信号经过模拟开关会产生压降。模拟开关的负载一般是采样/保持器或放大器。显然，开关的导通电阻越大，信号在开关上的压降越大，产生的误差也越大。 2.2 多路模拟开关泄漏电流IS引起的误差如果信号源的内阻小，泄漏电流影响不大，有时可以忽略。如果信号源内阻很大，而且信号源输出的信号电平较低，就需要考虑模拟开关的泄漏电流的影响。一般希望泄漏电流越小越好。 2.3 采样保持器衰减率引起的误差如果衰减率大，在A/D转换期间保持电压减小，影响测量准确度。一般选择漏电流小的聚四氟乙烯等优质电容，可以使衰减率引起的误差忽略不计。 2.4 放大器的误差数据采集系统往往需要是用放大器对信号进行放大并规一化。放大器是系统的主要误差来源之一。其中有放大器的非线性误差、增益误差，零位误差等。在计算系统误差时必须把它们考虑进去。

第12章_智能测量仪器与自动测试系统1

国际标准
§12-5 数据采集系统
一、数据采集系统的组成传感器 ….. 传感器多路开关放大隔离采样保持计算机
A/D
1. 模拟开关通道数泄漏电流——通道断路，电阻不为无穷大通道断路，泄漏电流通道断路导通电阻——通道短路电阻不为零导通电阻通道短路电阻不为零切换速度电压范围光电隔离 2. 隔离运放隔离运放电磁隔离
§12-1 概述
一、智能仪器智能仪器是计算机技术和测量仪器相结合的产物。智能仪器是计算机技术和测量仪器相结合的产物。由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断和自动化操作等功能，拥有对数据的存储、运算、逻辑判断和自动化操作等功能，因而称之为智能仪器智能仪器。而称之为智能仪器。经典的测量理论现代的测量理论计算机 + 技术测量技术测量的三要素标准量，被测量，标准量，被测量，比较仪器 • 提取被测量的信息特征；提取被测量的信息特征； • 作为测控系统的一部分；作为测控系统的一部分；现代测量理论与技术智能仪器
二、智能仪器的特点 1. 测量过程的软件控制自动量程切换；自动量程切换； •用软件实现早期由硬件实现的功能自动极性判断；用软件实现早期由硬件实现的功能自动极性判断；自动巡回检测；自动巡回检测；... • 人机对话；自检；自诊；显示及打印；... 人机对话；自检；自诊；显示及打印； 2. 数据处理 • 数据存储；数据存储； • 数据处理——误差处理；数字滤波；时域/频域分析；... 误差处理；数据处理误差处理数字滤波；时域/频域分析； 3. 多功能化有功、例：智能化电力分析仪——有功、无功、电压、电流、… 智能化电力分析仪有功无功、电压、电流、峰谷记录、打印报警、峰谷记录、打印报警、...

基于ZigBee技术的温度数据采集监测系统的设计

基于ZigBee技术的温度数据采集监测系统的设计一、概述随着物联网技术的飞速发展，无线传感器网络在工业生产、环境监测、智能农业等领域得到了广泛应用。

温度数据采集作为基础且关键的环境参数之一，对于保障生产安全、提高生产效率、实现智能化管理具有重要意义。

ZigBee技术作为一种短距离、低功耗的无线通信技术，凭借其低成本、易部署、高可靠性等特点，已成为无线传感器网络的主流技术之一。

本文旨在设计一种基于ZigBee技术的温度数据采集监测系统。

该系统利用ZigBee无线传感器网络采集环境温度数据，通过数据传输和处理，实现对温度信息的实时监测和分析。

系统设计注重实用性和可靠性，力求在保证数据准确性的同时，降低成本和提高效率。

本论文的主要内容包括：对ZigBee技术和无线传感器网络进行概述，分析其在温度数据采集监测系统中的应用优势详细阐述系统设计的整体架构，包括硬件选型、软件设计、网络通信协议等方面对系统的关键技术和实现方法进行深入探讨，如数据采集、传输、处理及显示等通过实验验证系统的性能和稳定性，并对实验结果进行分析和讨论。

本论文的研究成果将为无线传感器网络在温度数据采集监测领域的应用提供有益参考，对推动相关行业的技术进步和产业发展具有积极意义。

1.1 研究背景随着物联网技术的飞速发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）在环境监测、工业控制、智能农业等领域得到了广泛的应用。

作为WSN的关键技术之一，ZigBee技术因其低功耗、低成本、短距离、低速率、稳定性好等特点，成为实现WSN的重要手段。

温度数据采集监测系统作为WSN的一个重要应用，通过对环境温度的实时监测，为生产生活提供准确的数据支持，对于保障生产安全、提高生活质量具有重要意义。

传统的温度数据采集监测系统多采用有线方式，存在布线复杂、扩展性差、维护困难等问题。

为了解决这些问题，基于ZigBee技术的无线温度数据采集监测系统应运而生。

智能仪器设计要点总结

1、什么是智能仪器？它有什么特点?以微处理器为核心，将计算机技术与测量仪器相结合的仪器.拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能,具有一定的智能作用。

测量范围宽、精度高、稳定性好.智能仪器一般均配有GP—IB（或RS—232C、RS—485）等通信接口，可跟另外的智能仪器组成智能仪器系统。

2、按智能仪器的结构可将智能仪器分为哪两类？微机内嵌（内藏）式微机扩展式3、什么叫做微机内嵌式智能仪器？什么叫做微机扩展式智能仪器？将微机作为核心部件嵌入到智能仪器中，仪器包含一个或多个微机,属于嵌入式系统。

利用微机强大的功能完成信号调理、A/D转换、数字处理、数据存储、显示、打印、通信等各项任务。

将原智能仪器中测量部分配以相应的接口电路制成各种仪器卡，插入到PC机的总线插槽或扩展槽内，而原有智能仪器所需的键盘、显示器以及存储卡等均能借助于PC机资源（也就是利用微机的硬件、软件资源完成数据分析和显示)给使用者的感觉是一个微机系统。

4、什么叫做个人仪器？其组成方式怎样?个人仪器(Personal Computer Instrumen t，PCI)亦称PC仪器，是以个人计算机为基础的仪器，其组成方法是，将原独立式智能仪器中的测量部分制作成仪器卡，插入PC的总线插槽，而原独立式智能仪器所需的键盘、显示器及存储器等均借助于PC的资源。

5、什么是虚拟仪器？它能实现什么功能?虚拟仪器是指在计算机为核心的硬件平台上，由用户定义功能，具有虚拟面板,其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统.虚拟仪器的三大功能为数据采集、数据分析处理、显示结果6、虚拟仪器的三大功能模块分别是什么？计算机、仪器模块和软件7、LabVIEW的基本程序单位是什么？它包括哪几部分？8、什么是网络化仪器?在智能仪器中将TCP/IP协议等作为一种嵌入式应用，使测量过程中的控制指令和测量数据以TCP/IP方式传送，使智能仪器可以接入Internet，构成分布式远程测控系统。

基于NI-myDAQ的数据采集系统的设计

江苏科技大学本科毕业设计（论文）学院电子信息学院专业电子信息工程学生姓名赵越班级学号1140302124指导教师张贞凯二零一五年六月江苏科技大学本科毕业论文基于NI myDAQ的数据采集系统的设计Design of data acquisition system based on myDAQ摘要在从前，各种数据采集都是通过人工的方式进行的，所以一直存在很大的局限性，即无法做到对大量的实验数据的分析处理。

随着电子科技的发展,人们可以同时采集大量的信号数据并且通过计算机处理分析这些数据。

虚拟仪器仅是一个程序化的仪器，这种仪器和计算机结合使用，使得人们可以在事先编好的程序下完成对数据的一系列处理分析工作。

本文着重研究了几种典型的基于NI myDAQ的数据采集系统，设计了很多实用的虚拟仪器。

如虚拟数字电压表，它代替了传统的电压表，提高了测量效率和精准度。

连续脉冲序列产生VI，它能够产生任意占空比，任意频率的方波。

在脉冲宽度测量中，可以通过设置计数方式等方便快捷地测量出脉冲序列的宽度。

连续信号采集则是通过DAQmx API 采集信号，执行连续的硬件定时信号采集。

简单的边沿计数VI可以选择计数的方式，方便快捷地统计出一个方波的波峰个数。

同时本文在原有数据采集系统的基础上对部分系统进行升级改进，实现了更加丰富的功能。

关键词：虚拟仪器；LabVIEW；NI myDAQAbstractIn the past, a variety of data acquisition is performed by artificial means, it has a lot of limitations, which can not be done on a large number of experimental data .With the development of electronic technology, people can collect and processing large amounts of signal data and analyze the data through computers .Virtual instrument is only a procedural instrument. It is possible to complete a series of data processing and analysis work in the pre-programmed procedures with the combination of virtual instrument and computers.This paper focuses on some typical data acquisition system based on NI myDAQ and designs many useful virtual instrument. Such as Virtual digital voltmeter, which replaced the traditional voltmeter and improved the efficiency and accuracy. Continuous pulse sequence VI, it can generate a any duty and any frequency square wave. Pulse width measurement can measure the width of the pulse sequence quickly and easily by setting the counting methods. Continuous signal acquisition is to acquire signals by using DAQmx API. Simple Edge Count VI can choose the way of counting, it can count the number of a square wave crest quickly and easily. Meanwhile, based on the original data acquisition system .This paper upgrade part of the system to achieve a richer function.Keywords: Virtual instrument; LabVIEW,; NI myDAQ目录第一章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 国内外发展现状 (1)1.3 虚拟仪器 (2)1.3.1 虚拟仪器产生的背景 (2)1.3.2 虚拟仪器的概念 (3)1.3.3 虚拟仪器的开发语言 (3)1.4 本文的主要结构 (4)第二章 DAQ简介 (5)2.1 数据采集卡的硬件简介 (5)2.2 数据采集卡的软件简介 (6)2.3 设置NI myDAQ设备 (6)2.4 本章小结 (10)第三章 LabVIEW简介 (11)3.1 LabVIEW和G语言的概述 (11)3.2 LabVIEW编程环境 (12)3.2.1 启动界面 (13)3.2.2 前面板 (13)3.2.3 程序框图 (14)3.3 浅谈G语言 (16)3.3.1 G 语言简介 (16)3.3.2 G 语言的特色——数据流 (18)3.3.3 G 语言的基本结构 (20)3.4 LabVIEW界面设计 (23)3.5 本章小结 (23)第四章基于NI myDAQ的数据采集系统 (24)4.1 虚拟数字电压表 (24)4.1.1 电压表的前面板布置 (24)4.1.2 电压表的程序框图 (24)4.1.3 测试过程 (25)4.1.4 测试结果 (25)4.2 连续信号采集 (26)4.2.1 程序框图的设计 (26)4.2.2 系统前面板的布置 (26)4.2.3 测试过程 (27)4.2.4 测试结果 (27)4.3 简单的边沿计数 (27)4.3.1 程序框图的设计 (27)4.3.2 系统前面板的布置 (28)4.3.3 测试过程 (28)4.3.4 测试结果 (29)4.4 脉冲宽度测量 (29)4.4.1 程序框图的设计 (29)4.4.2 系统前面板布置 (30)4.4.3 测试过程 (30)4.4.4 测试结果 (31)4.5 连续脉冲序列产生 (31)4.5.1 程序框图的设计 (31)4.5.2 系统前面板的布置 (32)4.5.3 测试过程 (32)4.5.4 测试结果 (33)4.6 本章小结 (33)本文总结 (34)致谢 (35)参考文献 (36)第一章绪论本章主要讲述了基于NI MyDAQ的数据采集系统设计的背景和意义，国内外所设计的数据采集系统的开发现状以及尚未解决的问题，随后简要提及了虚拟仪器的基本知识，最后列出本文的主要结构。

基于AD7609的高精度数据采集系统

2023年 / 第9期物联网技术710 引言作为一种将模拟量转化为数字量的手段，数据采集在自动控制、自动检测、电子测量等自动化、智能化系统中被广泛应用，它是基于计算机实现不同工作过程的基础[1]。

在目前的发展阶段，各个产业的发展都涉及到大量的数据处理，新的发展要求不能仅仅依靠传统的数据采集系统来满足，还要将先进的数据采集设备和技术运用到实际工作中，这对于优化数据采集结果、提高工作效率、促进行业更好地发展等众多方面都具有重要意义[2]。

韩宾等人[3]设计了以FPGA 和STM32架构为数据处理和控制核心的数据采集系统，实现了16路高精度数据的实时处理和采集功能，采样频率可调，满足了精密产品所需的多通道、高精度和实时数据采集功能。

但是使用FPGA 控制模块的成本过高，不能满足更多的使用场景。

寇剑菊等人[4]设计了基于AT89S52和AD7865构成的四通道并行数据采集系统，但是AD7865是14位四路采集芯片，其精度和通道数量都有所限制，所以适用范围较小。

徐国明等人[5]利用AD7606设计了一种数字多功能表，信号采集部分使用了高性能ADC ，为了保证整个测量段的数据精度，电流线路使用了有源补偿方式，确保系统能够以最高30 MHz 的时钟速率工作。

司云朴等人[6]使用STM32配合AD7609芯片设计了组合称重装置，AD7609的8个通道可以同时采样，且均使用差分输入，每个通道的采样速率为 20 KSPS 。

整个系统运行速度快、精度高。

常见的数据采集系统大多以DSP 或者FPGA 配合12位的AD 芯片进行数据采集，已经可以满足大多数行业的使用，对于一些要求速度高、精度高的行业，常见的采集系统显然不能满足其要求[7]。

本文设计了一种以STM32F407ZET6和AD7609为核心，包含8个18位采集通道的数据采集系统，在配备电池模块和存储模块的同时，将控制部分和采集部分采用模块化设计，让用户轻松离线使用，不用固定电源，丰富使用场景。

浅析测控仪器实时数据采集与存储设计

ＩＥ口基于寄存器结构，所有的输入输出均通Ｄ接过对相应的寄存器进行操作来实现。
Ｉ接口的操作时序为：ＤＥ（等待驱动器将状态寄存器中的Ｂｔ（ＵＳ１）ｉＢＹ７位）零。清
展Ｉ／片、电子盘、Ｊ接口以及串行接口电路等组Ｏ芯ＤＥ成。它通过串口与外部设备进行命令和数据的传输，通过ＩＥ口实现对电子盘的操作，由微处理芯片来Ｄ接协调和控制各部分的工作，这样便构成了基于单片机系统的超量存储系统。
的关键技术之一。
Ｏ
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Ｏ Байду номын сангаас
Ｌ
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Ｇ
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信息化建
没
关键词：数据采集；数据存储；存储模块
一
、
引言
在精密仪器中，经常需要进行大量的实时数据采集和存储操作。采样点有成千上万个，产生了大量的数据，保证这些实时数据的可靠采集与存储是测控仪器设计中的关键问题之一。为此设计了一种超量存储模块，它的存储单元采用大容量电子盘（４或更６ＭＢ高），也称Ｃ（ｏａｔＦａｈＣｒ）。Ｃ卡体积小、ＦＣｍｐｃｌａｄ卡ｓＦ重量轻、功耗低、容量大、读写速度快、机械性能优、硬件兼容性好，非常适合解决野外实时数据采集系统中数据传输及大容量存储的问题。
也能被Ｐ机读取，并进行事后数据分析。Ｃ
将在规定时间内等待扇区号的输入和数据的输入。如果超出规定时间，则系统会加到主程序的等待状态，

基于CC2530的ZigBee数据采集系统设计

基于CC2530的ZigBee数据采集系统设计一、概述随着物联网技术的快速发展，无线通信技术在数据采集领域的应用日益广泛。

ZigBee作为一种低功耗、低成本、短距离无线通信技术，在智能家居、工业自动化、环境监测等领域具有广泛的应用前景。

基于CC2530的ZigBee数据采集系统，充分利用了ZigBee技术的优势，实现了高效、稳定的数据采集与传输功能。

本系统以CC2530芯片为核心，构建了一个完整的ZigBee无线通信网络。

CC2530芯片是德州仪器（TI）公司推出的一款基于8051内核的无线单片机，具有高性能、低功耗的特点。

通过CC2530芯片，系统可以实现数据的采集、处理、传输以及网络管理等功能。

在数据采集方面，系统通过外接传感器实现对温度、湿度、光照等环境参数的实时监测。

传感器采集到的数据经过CC2530芯片处理后，通过ZigBee网络传输至协调器节点，再由协调器节点将数据上传至上位机或云端服务器进行进一步的分析和处理。

本系统还具备网络管理功能，可以对ZigBee网络进行配置、监控和维护。

通过上位机软件，用户可以实时查看网络状态、节点信息以及采集到的数据，并进行相应的操作和管理。

基于CC2530的ZigBee数据采集系统以其高效、稳定、低功耗的特点，在物联网领域具有广泛的应用价值。

本文将对系统的硬件设计、软件编程以及实现过程进行详细阐述，为相关领域的研究和实践提供有益的参考。

1. ZigBee技术概述《基于CC2530的ZigBee数据采集系统设计》文章“ ZigBee技术概述”段落内容ZigBee技术是一种专为短距离、低速率无线通信设计的协议，它基于IEEE 4标准，具有低功耗、低成本、高可靠性及高安全性等特点。

该技术最初被称为“HomeRF Lite”和“FireFly”，后统一命名为ZigBee，其命名灵感来源于蜜蜂通过Z字形飞行交流食物源信息的自然现象。

ZigBee技术广泛应用于智能家居、工业自动化、农业智能化等领域，在这些领域中，ZigBee技术以其独特的优势，为数据采集和传输提供了高效的解决方案。

智能化仪器的设计与开发研究

智能化仪器的设计与开发研究在当今科技飞速发展的时代，智能化仪器已经成为各个领域不可或缺的重要工具。

从医疗保健到工业生产，从环境监测到科学研究，智能化仪器以其高效、精准和便捷的特点，为我们的生活和工作带来了巨大的改变。

本文将深入探讨智能化仪器的设计与开发，包括其基本原理、关键技术以及未来的发展趋势。

一、智能化仪器的基本概念智能化仪器是指将计算机技术、传感器技术、通信技术等多种先进技术融合在一起，能够自动采集、处理、分析和传输数据的仪器设备。

与传统仪器相比，智能化仪器具有更高的精度、更强的适应性和更便捷的操作方式。

它能够根据不同的测量任务自动调整测量参数，对测量数据进行实时处理和分析，并通过网络将数据传输到远程终端，实现远程监控和管理。

二、智能化仪器的设计原则1、准确性原则准确性是智能化仪器设计的首要原则。

仪器的测量结果必须准确可靠，能够满足实际应用的要求。

为了保证准确性，在设计过程中需要选择高精度的传感器、优化测量电路、采用先进的信号处理算法等。

2、可靠性原则可靠性是智能化仪器长期稳定运行的保障。

仪器应具备良好的抗干扰能力，能够在恶劣的环境条件下正常工作。

同时，仪器的硬件和软件应经过严格的测试和验证，确保其稳定性和可靠性。

3、便捷性原则便捷性是提高用户体验的关键。

智能化仪器应具有简洁直观的操作界面，方便用户进行操作和设置。

此外，仪器的维护和维修也应简单便捷，降低使用成本。

4、开放性原则开放性是指智能化仪器应具备良好的兼容性和扩展性。

能够与其他设备进行无缝连接，方便数据共享和系统集成。

同时，仪器的软件和硬件应支持升级和扩展，以满足不断变化的需求。

三、智能化仪器的关键技术1、传感器技术传感器是智能化仪器的核心部件，它负责将物理量、化学量等转换成电信号。

目前，各种新型传感器不断涌现，如微机电系统（MEMS）传感器、光纤传感器、生物传感器等，这些传感器具有体积小、精度高、响应快等优点，为智能化仪器的发展提供了有力支持。

数据采集系统设计方案

简介可编程逻辑控制器(PLC)是很多工业自动化和过程控制系统的核心，可监控和控制复杂的系统变量。

基于PLC的系统采用多个传感器和执行器，可测量和控制模拟过程变量，例如压力、温度和流量。

PLC广泛应用于众多不同应用，例如工厂、炼油厂、医疗设备和航空航天系统，它们需要很高的精度，还要保持稳定的长时间工作。

此外，激烈的市场竞争形势要求必须降低成本和缩短设计时间。

因此，工业设备和关键基础设施的设计人员在满足客户对精度、噪声、漂移、速度和安全的严格要求方面遇到了严峻的挑战。

本文以PLC应用为例，说明多功能、低成本的高度集成ADAS3022如何通过更换模拟前端(AFE)级，降低复杂性、解决多通道数据采集系统设计中遇到的诸多难题。

这种高性能器件具有多个输入范围，非常适合高精度工业、仪器、电力线和医疗数据采集卡应用，可以降低成本和加快产品面市，同时占用空间很小，易于使用，在1 MSPS速率下提供真正的16位精度。

PLC应用示例图1显示在工业自动化和过程控制系统中使用PLC的简化信号链。

PLC通常包括模拟和数字输入/输出(I/O)模块、中央处理器(CPU)和电源管理电路。

在工业应用中，模拟输入模块可获取和监控恶劣环境中的远程传感器信号，例如存在极端温度和湿度、振动、爆炸化学物品的环境。

典型信号包括具有5 V、10 V、±5 V和±10 V满量程范围的单端电压或差分电压，或者0 mA至20 mA、4 mA至20 mA、±20 mA范围的环路电流。

当遇到具有严重电磁干扰(EMI)的长电缆时，通常使用电流环路，因为它们本身具有良好的抗扰度。

模拟输出模块通常控制执行器，例如继电器、电磁阀和阀门等，以形成完整自动化控制系统。

它们通常提供具有5 V、10 V、±5 V和±10 V满量程范围的输出电压，以及4 mA至20 mA的环路电流输出。

典型模拟I/O模块包括2个、4个、8个或16个通道。

智能仪器设计实验报告

一、实验目的本次实验旨在通过设计和搭建一个基于嵌入式技术的智能仪器，了解智能仪器的整体设计流程，掌握嵌入式系统硬件和软件的设计方法，提高动手实践能力，并加深对嵌入式系统原理的理解。

二、实验原理智能仪器是一种集测量、计算、显示和通信等功能于一体的自动化设备。

本实验所设计的智能仪器以嵌入式系统为核心，结合传感器、执行器等外围模块，实现数据的采集、处理、显示和传输等功能。

三、实验器材1. 嵌入式开发板：STM32F103C8T6核心板2. 传感器：温度传感器、湿度传感器3. 执行器：继电器4. 显示屏：LCD16025. 电源模块6. 连接线、焊接工具等四、实验步骤1. 系统设计根据实验要求，设计智能仪器的硬件和软件架构。

硬件部分包括微控制器、传感器、执行器、显示屏等；软件部分包括数据采集、处理、显示和通信等模块。

2. 硬件搭建（1）根据设计图纸，将微控制器、传感器、执行器、显示屏等模块焊接在开发板上。

（2）连接传感器和执行器，确保其正确连接。

（3）连接显示屏，设置合适的参数。

3. 软件编程（1）编写数据采集模块，实现温度、湿度等数据的采集。

（2）编写数据处理模块，对采集到的数据进行处理，如滤波、转换等。

（3）编写显示模块，将处理后的数据显示在LCD1602屏幕上。

（4）编写通信模块，实现数据传输功能。

4. 系统调试（1）检查硬件连接，确保各模块正常工作。

（2）调试软件程序，观察数据采集、处理、显示和通信等模块是否正常。

（3）根据实验要求，调整系统参数，确保系统稳定运行。

五、实验结果与分析1. 硬件搭建经过硬件搭建，智能仪器各模块连接正常，能够实现数据采集、处理、显示和通信等功能。

2. 软件编程通过软件编程，实现了数据采集、处理、显示和通信等功能。

实验结果显示，采集到的数据准确可靠，处理后的数据显示在LCD1602屏幕上清晰易懂。

3. 系统调试经过调试，智能仪器能够稳定运行，实现了预期的功能。

在实验过程中，对系统参数进行了调整，确保了系统的稳定性。

4.1 ad7708

采样/保持器
A/D 转换器
计算机
控制逻辑
图3.2（b）多路同步采集分时输入结构
二、分散(分布式)采集式
分布式数据采集系
传感器调理电路采样/ 保持器采样/ 保持器
. . .
计算机
A/D转换器
传感器
. . .
调理电路
. . .
A/D转换器 A/D转换器
统的
典型结构
传感器
调理电路
采样/ 保持器
•微分线性度极好，不会有非单调性。因为积分
输出是连续的，因此，计数必然是依次进行的,
即从本质上说，不会发生丢码现象。
•积分电路为抑制噪声提供了有利条件。双积分
式ADC是测量输入电压在定时积分时间T1内的平
均值，对干扰有很强的抑制作用，尤其对正负波
形对称的干扰信号抑制效果更好。
(三) Δ-Σ型ADC
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。
输出
3Q 2Q Q
输出
3Q 2Q Q Q 2Q 3Q
0
输入
0
Q
2Q （c）
3Q
输入
（a） e Q +Q/2 0 -Q/2
输入
（d）
0
（b）
输入
图3.15 量化特性及量化误差
输出
3Q 2Q Q 0 Q
输出
3Q 2Q Q
控制逻辑
图3.3 (a) 分布式单机数据采集结构
分布式数据采集系统的典型结构
上位机通信接口
数据采集站1 … …
数据采集站2 … …
数据采集站3
……
数据采集站N … …

智能仪器采集系统课程设计

智能仪器采集系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解智能仪器采集系统的基本原理与构成，掌握数据采集、处理与分析的基本方法。

2. 使学生掌握智能仪器采集系统中传感器的工作原理及应用，了解不同类型传感器的特点。

3. 让学生了解数据传输与通信的基本原理，熟悉相关协议和标准。

技能目标：1. 培养学生运用智能仪器采集系统进行数据采集、处理与分析的能力。

2. 培养学生设计简单的智能仪器采集系统方案，具备初步的系统集成与调试能力。

3. 培养学生利用所学知识解决实际问题的能力，提高创新意识和团队协作能力。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对智能仪器采集系统的兴趣，培养其探究精神和动手实践能力。

2. 培养学生严谨的科学态度和良好的学习习惯，提高自我管理和团队合作能力。

3. 增强学生的环保意识和社会责任感，使其认识到智能仪器采集系统在环保、医疗等领域的应用价值。

课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合理论教学与实验操作，注重培养学生的动手能力和创新能力。

学生特点：学生具备一定的电子技术基础和编程能力，对新技术和新设备充满好奇，喜欢动手实践。

教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，以项目为导向，培养学生的实际操作能力和团队协作能力。

通过课程学习，使学生能够达到上述具体的学习成果。

二、教学内容1. 智能仪器采集系统概述- 介绍智能仪器采集系统的基本概念、发展历程和广泛应用。

- 分析系统组成、工作原理及其在现实生活中的应用案例。

2. 传感器及其应用- 讲解常见传感器的类型、工作原理及性能参数。

- 分析不同传感器在智能仪器采集系统中的应用场景。

3. 数据采集与处理- 介绍数据采集的基本方法、信号处理技术及数据传输协议。

- 通过实例分析，让学生了解数据采集与处理在智能仪器采集系统中的重要性。

4. 数据通信与网络技术- 讲解数据通信的基本原理、网络协议和标准。

- 分析无线通信技术在智能仪器采集系统中的应用。