数据采集系统设计第三章2模拟多路开关
多路模拟信号采集电路开题报告
为了能够使用数字电路处理模拟信号，必须把模拟信号转换成相应的数字信号，方能送入数字系统进行处理。我们把从模拟信号到数字信号的转换称为模－数转换。
[13]Almgren R.C. Data Acquisition and Instrument Control with Personal Computers. Electro International,1991．632~635
[14]nerjee Ayan，Sundar Dhar，Anindya.FPGA realization of a cordic based FFT proeessor for biomedical signal proeessing. MieroProeessors and Mierosystems，2001．134~141
1)单片机的时钟频率较低，各种功能都要靠软件的运行来实现，软件运行时间在整个采样时间中占很大的比例，效率低，难以适应高速数据采集系统的要求。
2)DSP的运算速度快，擅长处理密集的乘加运算，但很难完成外围的复杂硬件逻辑控制。
在高速数据采集方面，FPGA(现场可编程门阵列)有单片机和DSP无法比拟的优势。FPGA时钟频率高，内部时延小；全部控制逻辑由硬件完成，速度快、效率高，适于大数据量的高速传输控制；组成形式灵活，可以集成外围控制、译码和接口电路。[10] [11]
现代大容量、高速度的FPGA的出现，克服了上述方案的诸多不足。[14]FPGA是八十年代中期出现的新型高密度、可编程逻辑器件，它是在PAL，GAL，EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。在这些FPGA中，一般都内嵌有可配置的高速RAM、PLL、LVDS、LVTTL以及硬件乘法累加器等DSP模块，用FPGA来实现数字信号处理可以很好地解决并行性和速度问题。通过编程，可以立刻把一个通用的FPGA芯片配置成用户需要的硬件数字电路，其灵活的可配置特性，使得FPGA构成的DSP系统非常易于修改、易于测试及系统升级。这样使设计方便，设计费用降低，设计的周期减少。[15] [16]
3章 数据采集技术解读
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
嵌入式系统开发课程-多路数据采集系统设计
多路数据采集系统设计1题目要求所设计的数据采集系统，共有 16 路信号输入，每路信号都是 0~10mV，每秒钟采集一遍，将其数据传给上位PC计算机，本采集地址为50H。
要求多路模拟开关用4067，A/D 转换用 ADC0809，运算放大器用 OP07，单片机用 89C51，芯片用 MAX232。
设计其电路原理图，用C51语言编制工作程序。
2总体方案设计根据题目要求，传感器首先采集 16 路信号，然后被多路模拟开关 4067 选通某一路信号，接着通过信号调理电路，由 A/D 转换器进行模 / 数转换后发送给单片机，之后通过MAX232由 RS232串口进行通讯，最终将数据传递到上位 PC计算机。
因此，数据采集系统主要包括以下几个主要环节：2.1 信号选通环节由于题目要求采集的信号路数达到了 16 路，每一路信号的流通路线均相同。
如果为每路信号都设置相应的放大、 A/D 转换单元，成本将大幅度提升。
因此可以接入一个多路模拟开关4076，轮流选通每一路信号，实现多路信号共用一个运算放大器和A/D 转换单元，即降低了成本，又简化了电路。
4067 为 16 路模拟开关，其内部包括一个 16 选 1 的译码器和被译码输出所控制的 16 个双向模拟开关。
当禁止端 INH 置 0 时，在 I/N0 －I/N15 中被选中的某个输入端与输出公共端 X 接通，外部地址输入端 A、 B、C、D 决定了被选通端；当 INH 置 1 时，所有模拟开关均处于断路状态。
2.2 信号调理电路为了方便信号的进一步传输和处理，一般均要在传感器的输出端接入信号调理电路，对传感器输出的信号进行变换、隔离、放大、滤波等处理。
此处的信号波动范围只有 0～10mV，属于微弱信号，需要进行放大处理。
按照题目要求，本文设计的系统选用运算放大器 OP07。
OP07是一种高精的度单片运算放大器，其输入失调电压和漂移值均很低，适合用作前级放大器。
2.3 A/D 转换器由于单片机只能处理数字信号，所以需要接入 A/D 转换器将模拟信号转换成数字信号。
中石油华东《计算机测控技术》2021年春季学期在线作业(二)【标准答案】
《计算机测控技术》2021年春季学期在线作业（二）
试卷总分:100 得分:100
一、单选题 (共 10 道试题,共 50 分)
1.数据采集系统的模拟多路开关相当于（），完成被检测信号放大的器件是（）。
A.解调器，集成运算放大器
B.调制器，测量放大器
C.采样器，通用放大器
D.转换器，可编程信号放大器
答案:C
2.DI通道指的是（）
A.模拟量输入通道
B.模拟量输出通道
C.数字量输入通道
D.数字量输出通道
答案:C
3.数据采集系统中，输入信号采用单端接法比采用双端接法提供的采集通道数（）倍。
A.多1
B.少1
C.多2
D.少2
答案:A
4.模入通道的核心部件是（）。
A.多入切换开关
B.模/数转换器
C.采样/保持器
D.测量放大器
答案:B
5.如果一台计算机控制多个回路，则每一回路采集到的现场数据可以通过（）分时送给计算机
A.采样保持器
B.多路转换开关
C.模数转换器
D.传感器
答案:B
6.采样/保持器的逻辑端接+5V，输入端从2.3V变至2.6V,输出端为（）。
A.从2.3V变至2.6V
B.从2.3V变至2.45V并维持不变
C.维持在2.3V
D.快速升至2.6V并维持不变。
中科大数据采集与处理技术课件——模拟多路开关资料.精讲
T8
缺点：为分立元件，需专门 的电平转换电路驱动，
VDD R28
UC8 通道选择8
R18
T8
使用不方便。
结型场效应管多路开关
数据采集与处理技术
模拟多路开关
3.2 多路开关的工作原理及主要技术指标
1. 多路开关工作原理
场效应管开关
② 绝缘栅场效应管开关
其工作原理与结型场效 应管多路开关类似。
优点：开关切换速度快，导通电 阻小，且随信号电压变化 波动小；易于和驱动电路 集成。
缺点：衬底要有保护电压，P沟 道加正电压，N沟道加负 电压。
数据采集与处理技术
Ui1
T1
Uo
-20V
R21
UC1 R11
. . Ui8 .
T1
+4V T8
-20V
UC8 R18
R28
T8 +4V
绝缘栅场效应管多路开关
模拟多路开关
3.2 多路开关的工作原理及主要技术指标
1. 多路开关工作原理 Ui1 T1
数据采集与处理技术
模拟多路开关
3.3 多路开关集成芯片 1. 无译码器的多路开关
TL182C，AD7510，AD7511，AD7512，CD4066， TS12A44513，TS3A4741，TS3A24159，… …
RON < 0.3Ω
TS12A44513芯片
数据采集与处理技术
CD4066芯片
模拟多路开关
数据采集与处理技术
模拟多路开关
3.3 多路开关集成芯片 2. 有译码器的多路开关
CD4501
C
B
A
INH
导通
0
0
计算机控制系统试题及答案
计算机控制系统（试题）答案在后面一、单选题(共126 题)【 1 】. 不属于规程中关于“取源部件的检修”这一节内容的是______。
A.机械量传感器的检修与质量要求B.取压部件的检修与质量要求C.电接点筒的检修与质量要求D.水位测量筒检修与质量要求答案：（）、【 2 】. 检修后的机柜，应无裸露线头遗留；但因检修完工验收时的疏忽，机组启动后热工人员小王巡检到FSSS柜时，发现柜内有裸露线头遗留，此时小王______。
A.应先用绝缘物将裸露线包扎后放入接线槽中，待机组运行稳定后，再查明原因处理B.为防止处理过程中发生异常，可暂不作任何处理，待机组运行稳定后，再查明原因处理C.应先用绝缘物包扎裸露线，然后立即汇报，等待指示D.应立即汇报，设备主人应立即查明原因予以恢复；若为无用线，及时用绝缘物将裸露线包扎后放入接线槽中答案：（）【 3 】. 关于测量管路，你认为下列说法正确的是______。
,A.为避免测量管路排污时对测量造成影响，各测量导压管均应分隔保温B.所有水位测量管路均应装设排污阀C.水位、流量等差压测量管路的正负压导压管应尽量靠近敷设D.所有测量管路均应装设二次阀答案：（）【 4 】. 对于-5V～+5V之间变化的模拟量信号进行数据采集，需采用______编码方式。
A.二进制编码编码【C.单极性编码D.双极性编码答案：（）【 5 】. A/D转换器接受输入信号的时间间隔，称为______；A/D转换器的转换时间与______的大小有关。
A.孔径时间模拟输入电压值B.采样时间模拟输入电流值C.转换时间接受输入信号的时间间隔D.采样周期量化误差】答案：（）【 6 】. 关于计算机控制系统的总电源，下面说法不符合规程要求的是______。
A.应由来自二路不同的电源系统冗余供电，电源自动投入装置应切换可靠B.正常运行时应由UPS提供，其容量应有大于40％的余量，质量符合要求C.若采用隔离变压器进行电源隔离时，检查隔离变压器应无异常发热，二次侧接地应良好D.供电回路中不应接有任何大功率用电设备，未经批准不得随意接入新负荷答案：（）{【7 】. 设12位A/D转换器的满量程电压FSR为10V，则该A/D转换器的量化单位是______。
多路数据采集系统设计
多路数据采集系统设计
多路数据采集系统设计通常包括硬件设计和软件设计两个方面。
硬件设计方面，需要考虑以下几个方面：
1. 数据采集模块：根据需要选择合适的模拟输入、数字输入或其他类型的传感器模块，并进行连接。
2. 信号调节：如果传感器输出的信号不符合需求，需要将其进行放大、滤波、隔离或其他调节。
3. 数据转换：将模拟信号转换为数字信号，可以采用模数转换芯片。
4. 多路信号复用：如果同时需要采集多个信号，可以使用多路复用器或多个采集模块。
5. 电源供应：为各个模块提供稳定的电源供应。
6. 通信接口：设计合适的通信接口，如串口、网络接口等，以方便数据传输。
7. 数据存储：选择合适的存储设备，如内存、硬盘、SD卡等，以存储采集到的数据。
软件设计方面，需要考虑以下几个方面：
1. 采集控制：编写控制程序，通过控制硬件模块的工作方式、采样时序和频率等参数，实现多路数据的同时采集。
2. 数据读取：编写数据读取程序，从硬件模块中读取采集到的数据，并进行处理。
3. 数据处理：对采集到的数据进行滤波、校正、分析等处理，以提取有用的信息。
4. 数据存储：将处理后的数据存储到合适的存储设备中，以便后续分析和使用。
5. 用户接口：设计合适的用户界面，以方便用户对系统进行操作和监视。
综上所述，多路数据采集系统设计需要综合考虑硬件和软件两个方面，确保系统能够稳定、高效地采集和处理多路数据。
《智能仪器》(第二版 程德福 林君)课后习题参考答案
智能仪器考试题型：名词解释、简答、简述、综合没有给重点，但是老师说考题都是由课后习题凝练出来的，所以我将大部分课后习题答案整理出来，仅供参考。
难免有错误，望大家谅解并指出。
课后习题参考第一章1-1 你在学习和生活中，接触、使用或了解了哪些仪器仪表？它们分别属于哪种类型？指出他们的共同之处与主要区别。
选择一种仪器，针对其存在的问题或不足，提出改进设想（课堂作业）。
解：就测量仪器而言，按测量各种物理量不同可划分为八种：几何量计量仪器、热工量计量仪器、机械量计量仪器、时间频率计量仪器、电磁计量仪器、无线电参数测量仪器、光学与声学测量仪器、电离辐射计量仪器。
1-2 结合你对智能仪器概念的理解，讨论“智能化”的层次。
解：P2 智能仪器是计算机技术和测量仪器相结合的产物，是含有微型计算机或微处理器的测量（或检测）仪器。
由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，具有一定智能的作用（表现为智能的延伸或加强等），因而被称为智能仪器。
P5- P6 智能仪器的四个层次：聪敏仪器、初级智能仪器、模型化仪器和高级智能仪器。
聪敏仪器类是以电子、传感、测量技术为基础（也可能计算机技术和信号处理技术）。
特点是通过巧妙的设计而获得某一有特色的功能。
初级智能仪器除了应用电子、传感、测量技术外，主要特点是应用了计算机及信号处理技术，这类仪器已具有了拟人的记忆、存储、运算、判断、简单决策等功能。
模型化仪器是在初级智能仪器的基础上应用了建模技术和方法，这类仪器可对被测对象状态或行为作出评估，可以建立对环境、干扰、仪器参数变化作出自适应反映的数学模型，并对测量误差（静态或动态误差）进行补偿。
高级智能仪器是智能仪器的最高级别，这类仪器多运用模糊判断、容错技术、传感融合、人工智能、专家系统等技术。
有较强的自适应、自学习、自组织、自决策、自推理能力。
1-3 仪器仪表的重要性体现在哪些方面？P3-5解：（1）仪器及检测技术已经成为促进当代生产的主流环节，仪器整体发展水平是国家综合国力的重要标志之一（2）先进的科学仪器设备既是知识创新和技术创新的前提，也是创新研究的主题内容之一和创新成就得重要体现形式，科学仪器的创新是知识创新和及时创新的组成部分。
多路数据采集系统设计
第一章绪论1.1课题研究背景和意义数据采集是指将位移、流量、温度、压力等模拟量采集、转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印。
数据采集技术是信息科学的一个重要组成部分，信号处理技术、计算机技术，传感器技术是现代检测技术的基础。
数据采集技术则正是这些技术的先导，也是信息进行可靠传输，正确处理的基础。
在工业生产中，对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，这样能提高产品的质量、降低成本。
在科学实验中，对应用数据进行实时采集，这样获得大量的动态信息，是研究物理过程动态变化的有效手段，也是获取科学奥秘的重要手段之一。
设计数据采集系统目的，就是把传感器输出的模拟信号转换成计算机能识别的数字信号，并把数字信号送入计算机，计算机将计算得到的数据加以利用观察，这样就实现对某些物理量的监视，数据采集系统性能的好坏，取决于它的精度和速度，在精度保证的条件下提高采样速度，满足实时采集、实时处理和实时控制的要求[1]。
数据采集常用的方式有在PC机，也可以在工控机内安装数据采集卡，如RS-422卡、RS-485卡及A/D卡；或专门的采集设备，包括PCI、PXI、PCMCIA、USB，无线以及火线(FireWire)接口等，可用于台式PC机、便携式电脑以及联网的应用系统中[2]。
数据采集系统起始于20世纪50年代，1956年美国首先研究了用在军事上的测试系统，目标是测试中不依靠相关的测试文件，由非成熟人员进行操作，并且测试任务是测试设备高速自动完成的。
近年来，数据采集及应用受到了人们越来越广泛的关注，数据采集系统也有了迅速的发展，数据采集系统也朝着微型化、小型化、便携式，低电压、低功耗发展。
当前市场出售的小型数据采集器相当于一个功能齐全计算机。
这些数据采集器功能强大，能够实现实时数据采集、处理的自动化设备。
具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输功能[；不仅能保证现场数据的实时性、真实性、有效性、可用性，而且能很方便输入计算机，应用在各个领域。
基于单片机的多路数据采集系统设计(3章)
基于单片机的多路数据采集系统设计摘要数据采集是指从带有模拟、数字被测单元的传感器或者其他设备中对非电量或电量信号进行自动采集，再送到上位机中进行分析和处理。
近年来，众人时刻关注着数据采集及其应用的发展和市场形势。
广大人们的关注使得数据采集系统的发展有了质的飞跃，它被广泛用于各种数字市场。
本文介绍了数据采集的相关概念和基本原理，设计了基于STM32F407的多路数据采集系统的硬件和软件的实现方法及实现过程，并经过调试完成其主要功能和主要技术指标。
硬件部分包括：主控电路、信号采集处理电路、TFT液晶显示电路、SD 卡存储电路、串口通讯电路。
实现过程是以STM32F407为控制核心，通过模数转换器，实时对输入信号进行采样，得到一串数据流，通过控制器的处理实现数据的采集和显示。
软件部分包括：信号采集分析算法、嵌入式操作系统移植、UC-GUI人机交互界面设计、文件管理系统移植。
主要实现了对采集数据的存储和分析，频率和幅值的计算，液晶屏的控制和界面显示。
程序是在keil uVision的集成开发环境中用C语言写成的，编程具有模块化的特点，因此可读性比较高，维护成本较低。
最后，用Altium designer（DXP）设计了数据采集系统的原理图，并制作了PCB电路板。
在实验室里制作了数据采集系统并进行了系统调试，经过调试，达到了所应该实现的功能和技术指标。
关键词：多路数据采集，STM32F407，液晶显示MULTI-CHANNEL DATA ACQUISITION SYSTEMBASED ON SINGLE CHIP DESIGNABSTRACTData acquisition is the automatic acquisition of non electric or electric quantity signals from sensors and other devices, such as analog and digital.In recent years, data acquisition and its application has gradually become the focus of attention. Therefore, the data acquisition system has been rapid development, it is widely used in various fields.The software part includes: signal acquisition and the embedded operating system transplant, UC-GUI man-machine interface design. Mainly realizes the storage and analysis of the collected data, calculate the frequency and am plitude of the LCD screen display and control interface. The program is written by C language in the integrated development environment KEIL uVision and modular programming makes the program readable and easy maintenance features Finally, using designer Altium to design and manufacture the digital oscilloscope circuit board PCB. In the laboratory, the digital oscilloscope has been made and the system has been debugged. After debugging, it has achieved the function and technical index that should be realized.KEY WORDS： Multi-channel data acquisition，STM32F407，liquid-crystal display目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪论 (1)1.1研究背景及其目的意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3研究的主要内容 (2)2系统总体方案设计 (4)2.1系统总体设计方案 (4)2.2系统总体框图 (4)2.3硬件系统方案设计 (4)2.3.1单片机的选择 (5)2.3.2信号衰减和放大电路 (5)2.3.3A/D模数转换器的选择 (6)2.3.4显示部分 (6)2.4软件系统方案设计 (6)2.5本章小结 (7)3硬件电路设计 (8)3.1电源部分 (8)3.2信号调理部分 (10)3.3信号采样 (12)3.4系统控制部分 (12)3.5本章小结 (14)1绪论1.1研究背景及其目的意义最近几年，众人时刻关注着数据采集及其应用的发展和市场形势。
数据采集与处理技术第3版(上册)课后习题解答-马明建
LSB 2
第5章 习题与思考题
③ 输入信号的最大变化率为
dU i •
dtmax
f
•Um
则 由③有
diU 3 .1 4 1 13 0 1 0 3.4 1 13 （0 V） d tmax
由②有
第5章 习题与思考题
1LSB 2
dU
•
dt
tCO
NV
( 1 1 0 0 0 . 0 % 0 2 1 6 1 ) 0 1 0 6
则最高信号频率
fmax
1
2n1(tAP
12tAP)
1
3.702kHz
2121 3.14(101)109
2
第5章 习题与思考题
5-7. 一个数据采集系统的孔径时间tAP=2ns， 试问一个10kHz信号在其变化率最大点
被采样时所能达到的分辨率是多少？
解：∵
fmax
1
2ntAP
∴ 2n 1
fmaxtAP
T d 0.00001
第3章 习题与思考题
⑵ 选择多路开关
∵ 由表3.5可知，CD4051的ton和toff 都为0.8μs
则 CD4051开关的切换时间为1.6μs
开关的切换速率
1 6250 60 2 k0 5 H 1.61 0 6
∴ 多路开关选择 CD4051。
第4章 习题与思考题
4-2. 设一数据采集系统有测量放大器，已知 R1=R2=5kΩ，RG=100Ω，R4=10kΩ ， R5=20kΩ，若R4和R5的精度为0.1%， 试求此放大器的增益及CMRR。
则
tA C 1 1 1 0 3 0 t CO 1 N 1 1 0 3 V 1 0 1 0 6 0 9 1 5 s 0
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 (2)1.1绪论 (2)1.2设计目的 (2)1.3设计要求 (2)第2章系统总体方案选择与说明 (3)2.1硬件设计框图 (3)2.2软件设计框图 (4)第3章数据采集系统概述、工作原理及其说明 (5)3.1数据采集系统概述 (5)3.2工作原理及其说明 (5)第4章各单元硬件设计及说明 (7)4.1单片机的时钟源 (7)4.2ADC0809（模数转换芯片） (10)4.3程序存储器和数据存储器电路设计 (11)第5章软件设计与说明 (12)5.1设计条件 (12)5.3模块程序设计 (15)第6章调试步骤及使用说明 (21)第7章设计总结 (22)参考文献 (23)附录 (24)A、系统电路原理图： (24)B、程序 (25)电气信息学院课程设计评分表 (31)第1章绪论设计目的及要求1.1 绪论随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统也迅速地得到应用。
在生产过程中，应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，降低成本提供信息和手段。
在科学研究中，应用数据采集系统可获得大量的动态信息，是研究瞬间物理过程的有力工具，也是获取科学奥秘的重要手段之一。
总之，不论在哪个应用领域中，数据采集与处理越及时，工作效率就越高，取得的经济效益也越高。
本设计采用ATMEGA16单片机作为数据采集系统的控制核心，系统分为数据采集模块、A/D转换模块、系统控制模块、键盘模块、显示模块等几部分。
1.2 设计目的利用单片机为核心设计一个多路数据采集系统，要求每个通道的信号经A/D转换后以10进制数在LED 显示器上显示，并能够通过键盘操作切换显示不同通道的采样值。
1.3 设计要求本课题要求利用单片机为核心设计一个八路数据采集系统，要求每个通道的信号经A/D转换后以10进制数在LED 显示器上显示，并能够通过键盘操作切换显示不同通道的采样值。
本系统中包括8路模拟量输入，范围0-5V。
数据采集与处理技术
计算机数据采集与处理技术1-8 章课后习题答案马明建第三版第一章绪论1.1数据采集系统的任务：答：数据采集的任务就是采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的计算和处理，得出所需数据。
同时，将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监视，其总一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。
（ P15）1.2数据采集系统主要实现哪些基本功能 ? .答：数据采集系统主要实现以下９个方面的基本功能：数据采集；模拟信号处理；数字信号处理；开关信号处理；二次数据计算；屏幕显示；数据存储；打印输出；人机联系。
（P15）1.3简述数据采集系统的基本结构形式，并比较其特点。
答：数据采集系统的基本结构形式主要有两种：一种是微型计算机数据采集系统，另一种是集散型数据采集系统。
微型计算机数据采集系统的特点是：系统结构简单，技术容易实现，满足中小规模数据采集要求；对环境要求不高；价格低廉，系统成本低；可座位集散型数据采集系统的一个基本组成部分；其相关模板和软件都比较齐全，容易构成西欧它能够，便于使用与维修。
集散型数据采集系统的主要特点是：系统适应能力强；系统可靠性高；系统实时响应性好；对系统硬件要求不高；特别适合在恶劣环境下工作。
（P16）1.4数据采集系统的软件功能模块是如何划分的？各部分都完成哪些功能？答：数据采集系统软件功能模块一般由以下部分组成：（1）模拟信号采集与处理程序。
其主要功能是对模拟输入信号进行采集、标度变换、滤波处理以及二次数据计算，并将数据存入磁盘。
（2）数字信号采集与处理程序。
其功能是对数字输入信号进行采集及码制之间的转换。
（3）脉冲信号处理程序。
其功能是对输入的脉冲信号进行电平高低判断和计数。
（4）开关信号处理程序。
其功能是判断开关信号输入状态变化情况，若发生变化，则执行相应的处理程序。
（5）运行参数设置程序。
其功能是对数据采集系统的运行参数进行设置。
多路数据采集系统设计
前言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。
总之，不论在哪个应用领域中，数据采集与处理将直接影响工作效率和所取得的经济效益。
此外，计算机的发展对通信起了巨大的推动作用.计算机和通信紧密结合构成了灵活多样的通信控制系统，也可以构成强有力的信息处理系统,这样对社会的发展产生了深远的影响。
数据通信是计算机广泛应用的必然产物。
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。
在本毕业设计中对多路数据采集系统作了基本的研究。
本系统主要解决的是怎样进行数据采集以及怎样进行多路的数据采集。
模拟开关和多路复用器基本知识
模拟开关和多路复用器基本知识目录一、模拟开关基本知识 (1)1.1 模拟开关的定义与分类 (2)1.2 模拟开关的工作原理 (3)1.3 模拟开关的应用场景 (4)1.4 模拟开关的性能指标 (5)1.5 模拟开关的选购与使用注意事项 (7)二、多路复用器基本知识 (8)2.1 多路复用器的定义与分类 (9)2.2 多路复用器的工作原理 (10)2.3 多路复用器的应用场景 (11)2.4 多路复用器的性能指标 (13)2.5 多路复用器的选购与使用注意事项 (14)三、模拟开关与多路复用器的比较与应用 (15)3.1 模拟开关与多路复用器的相同点与不同点 (16)3.2 模拟开关与多路复用器在电路设计中的应用 (18)3.3 模拟开关与多路复用器在数据采集系统中的应用 (19)3.4 模拟开关与多路复用器在通信系统中的应用 (21)一、模拟开关基本知识模拟开关是一种将模拟信号转换为数字信号的设备，它在数字通信系统中扮演着重要的角色。
模拟开关的主要功能是将输入的模拟信号进行采样、量化和编码，以便在数字通信系统中进行传输和处理。
模拟开关的基本组成部分包括：采样电阻、量化器、编码器和解码器。
采样电阻：采样电阻的作用是在输入信号发生变化时，将其转换为电位差信号，从而产生一个电流变化的电压信号。
这个电压信号就是模拟信号在时间上的离散表示。
量化器：量化器的作用是将采样电阻产生的电压信号进行量化，即将其转换为一定范围内的数字信号。
量化器的输出通常是一个二进制数，表示输入信号的强度。
编码器：编码器的作用是将量化后的数字信号进行编码，使其能够在数字通信系统中传输。
编码器的输出通常是一个二进制码，表示输入信号的具体信息。
解码器：解码器的作用是将接收到的数字信号进行解码，还原成原始的模拟信号。
解码器的输出通常是一个新的采样电阻值，用于驱动后续的模拟开关电路。
模拟开关是一种将模拟信号转换为数字信号的设备，它通过采样、量化、编码和解码等过程，实现了模拟信号与数字信号之间的相互转换。
多路数据采集系统设计
道 。当 地 址 锁 存 允 许 信 号 Ａ Ｌ Ｅ 的 上 升 沿 到 来 时 ，地 址 信 号 被
锁人译码器内。
３ ） 输 出锁 存 由允 许 信号 ＯＥ 控制 ， 当 ＯＥ为 高 电平 时 ， 数 据
输出， Ａ ／ Ｄ 转 换 结 果 被 送 到 单
处理 ， 得 出所 需 的 数 据 。
包 含 一 个 模 拟 输 入 多 路 开 关 和
地 址 译 码 器 ，用 三 位 地 址 码 通 过 译 码 去 控 制 选 通 某 一 输 入 通
采 集 前 端采 取 各 种 转 换 装 置 ，将 不 同 物理 量 转 换 为 电压 信
号。 本 文 设 计对 转 换 为 ０ ～ ５ Ｖ 电压 的 模 拟量 进 行 测 量 和 显示 。 设
７ ６
多路 数 据 采 集 系 统 设计
多路数据采集系统设计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｍｕ ｌ ｔ ｉ － ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ Ｄａ ｔ ａ Ａｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
宋永 杨 周 琼 莉 师 光 辉
（ 西南石油大学电气信 息学院， 四川 成都 ６ １ ０ ５ ０ ０ ）
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ＡＤＣ０８ ０９ Ａ／ Ｄ， ｃ ｏｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏｎ ｍｉ ｃｒ ｏｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏｌ ｌ ｅ ｒ
数据 采 集 ， 又称 为 数 据 获 取 则 利 用 传 感 器 等装 置 ， 从 系 统 外
部 采 集数 据 并 输 人 到 系 统 内 部 以进 行 进 一 步 处 理 的过 程 ，被 采
及显示， 通 过 设 计数 据 采 样 电路 及 处理 程 序 可 应 用 于各 种 数 据 的 测 量 。 关键 词 ： Ａ Ｄ Ｃ ０ ８ ０ ９ ， 模 数 转换 ， 单 片机
第三章模拟量输入通道
NOP OR AL，01000000B OUT DX，AL AND AL，10111111B OUT DX，AL MOV DX，2C0H POLLING： IN AL，DX TEST AL，80H
JNZ POLLING
；置采样缓冲区首址 ；8255A的PC口址 ；送PC口控制信号与通道号
；CE=1 ；启动A/D ；CE=0 ；8255A的PA口址
1.无源I/V变换
构成－－无源器件电阻＋RC滤波＋二极管限幅等实现， 取值: 输入0- 10 mA，输出为0 -5 V ，R1=100Ω，R2=500Ω；
输入4 -20 mA，输出为1 - 5 V，R1=100Ω，R2=250Ω； 电路图：
2. 有源I/V变换
构成－－ 运算放大器＋电阻电容组成；
（4）非线性误差
A/D转换器实际转换特性曲线与理想特性曲线之间的 最大偏差。在转换器设计中，一般要求非线性误差不大于 1/2LSB。通常用非线性误差来表示A/D转换器的线性度。
3.5.2 ADC0809及其接口电路
主要知识点 1. ADC0809芯片介绍 2．ADC0809接口电路
1. ADC0809芯片介绍
同样，在A/D转换器与PC总线之间的数据传送上也可以 使用程序查询、软件定时或中断控制等多种方法。由于 AD574A的转换速度很高，一般多采用查询或定时方式。其接 口电路及其程序参见下一节。
3.6 A/D转换模板
1、A/D转换模板也需要遵循I/O模板的通用性原则：符合 总线标准，接口地址可选以及输入方式可选。输入 方式可选主要是指模板既可以接受单端输入信号也 可以接受双端差动输入信号。
将输入信号放大到A/D 可接受的范围
核心，实现A到D 的转换
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
U i1 模拟信号1
T1
Uo
R 21 +15V
通道选择
U C1 1
R 11
T1
模拟信号8
U i8
通道选择
U C8 8
. . .
T8
R 28 +15V
R 18 T8
图3.2 双极型晶体管开关电路
数据采集系统设计
4
SAUACC 3.2 多路开关的工作原理及主要技术指标
U i1
T1
Uo
R 21
通道选择1
片上所有逻辑输入与TTL／DTL及CMOS 电路兼容。
数据采集系统设计
17
SAUACC
3.3 多路开关集成芯片 表3.1 AD7501真值表
A2
A1
A0
EN 导通
0
0
0
1
1
0
0
1
1
2
0
1
0
1
3
0
1
1
1
4
1
0
0
1
5
1
0
1
1
6
1
1
0
1
7
1
1
1
1
8
×
×
×
0
无
数据采集系统设计
18
SAUACC
3.3 多路开关集成芯片
SAUACC
第3章 模拟多路开关
3.1 概述
作用：将多路被测信号分别传送到A/D转 换器进行转换。
机电式：用于大电流、低速切换 类型
电子式：用于小电流、高速切换
数据采集系统设计
1
SAUACC
第3章 模拟多路开关
数据采集系统设计
2
SAUACC
第3章 模拟多路开关
数据采集系统设计
3
SAUACC
第3章 模拟多路开关
INH C B
A
接通通道
0
0
0
0
S0
0
0
0
1
S1
0
0
1
0
S2
0
0
1
1
S3
0
1
0
0
S4
0
1
0
1
S5
0
1
1
0
S6
0
1
1
1
S7
1 ×××
无
数据采集系统设计
24
SAUACC
3.3 多路开关集成芯片
⑷ CD4052
UDD 16
(+1 5 V)
X(OUT/IN)
13
INH B A
6 9 10
UDD 16
(+15V)
INH C
6
9
BA
10
11
பைடு நூலகம்
电平转换
地8
译码驱动
UEE 7
(-15V)
3 4 2 5 1 12 15 14 13
SmS7 S6 S5 S4 S3 S2 S1 S0
{S4
I N /O U T
S6 (OUT/INS) m
{S7
I N /O U T
S5 INH UEE
GND
1
16
2
15
T8
+4V
图3.4 绝缘栅场效应管多路开关
数据采集系统设计
6
SAUACC 3.2 多路开关的工作原理及主要技术指标
T1 U i1
U i2
T2
U i3...
...
U i15
U i16
T3
U0
T 15 ......
T 16
1 2 3 ...... 四-十六线译码器
15 16
计数
四位计数器
23 22 21 20
U SS 1 GND 2
A1 3 A2 4 A3 5 A4 6 NC 7 U DD 8
图3.6 AD7510芯片
16 S 1 15 D 1 14 S 2 13 D 2 12 S 3 11 D 3 10 S 4 9 D4
芯片中无译码 器，四个通道开关 都有各自的控制端。
数据采集系统设计
14
SAUACC
无
数据采集系统设计
20
SAUACC
3.3 多路开关集成芯片
注意：
AD7501，AD7502，AD7503 芯片都 是单向多到一的多路开关，即信号只允许 从多个 (8个) 输入端向一个输出端传送。
数据采集系统设计
21
SAUACC
3.3 多路开关集成芯片
数据采集系统设计
22
SAUACC
3.3 多路开关集成芯片
图3.5 集成多路开关
数据采集系统设计
7
SAUACC 3.2 多路开关的工作原理及主要技术指标
2. 多路开关的主要指标
数据采集系统设计
8
SAUACC 3.2 多路开关的工作原理及主要技术指标
数据采集系统设计
9
SAUACC 3.2 多路开关的工作原理及主要技术指标
数据采集系统设计
10
SAUACC 3.2 多路开关的工作原理及主要技术指标
UDD
(+1 5 V)
地 USS
(-1 5 V)
3.3 多路开关集成芯片
EN A2 A1 A0
电平转换
译码驱动
... ...
OUT
A1 GND
EN A2 S8 S7 S6 S5
1
16
2
15
3
14
AD
4 7501 13
5
12
6
11
7
10
8
9
A0 USS UDD S1 OUT S2 S3 S4
S1
S8
图3.7 AD7501（AD7503）芯片结构及引脚功能
数据采集系统设计
11
SAUACC 3.2 多路开关的工作原理及主要技术指标
数据采集系统设计
12
SAUACC
第3章 模拟多路开关
3.3 多路开关集成芯片
1. 无译码器的多路开关
开关类型： TL182C，AD7510，AD7511，AD7512等。
数据采集系统设计
13
SAUACC
3.3 多路开关集成芯片
AD7503 除EN 端的控制逻辑电平相 反外, 其它与AD7501相同。
⑵ AD7502
EN A1 A0
UDD
(+15V)
地
USS
(-15V)
电平转换 译码驱动
...
...
OUT S1 S4 S5 S8 OUT
A1 GND
EN (5～ 8 )OUT
S8
S7 S6 S5
1
16
2
15
3
14
4 AD 13
3.3 多路开关集成芯片
数据采集系统设计
15
SAUACC
3.3 多路开关集成芯片
优点：每一个开关可单独通断，也可同 时通断，使用方式比较灵活。
缺点： 引脚较多，使得片内所集成的开关较少。
当巡回检测点较多时，控制复杂。
2. 有译码器的多路开关 ⑴AD7501（AD7503）
数据采集系统设计
16
SAUACC
3
14
4 CD 13
4501
5
12
6
11
7
10
8
9
图3.9 CD4501芯片结构及引脚功能
UDD S2 S1 S0 S3 A
B C
I N /O U T
CD4051为8 通道单刀结构形式，它允许双 向使用，即可用于多到一的切换输出， 也可用 于一到多的输出切换。
数据采集系统设计
23
SAUACC
3.3 多路开关集成芯片 表3.3 CD4051真值表
5
7502
12
6
11
7
10
8
9
图3.8 AD7502芯片结构及引脚功能
数据采集系统设计
A0 USS UDD S1 OUT(1～ 4 ) S2 S3 S4
19
SAUACC
A1
0 0 1 1 ×
3.3 多路开关集成芯片
表3.2 AD7502真值表
A0
EN
接通通道
0
1
1
1
0
1
1
1
×
0
1和5 2和6 3和7 4和8
U C1 R 11
.
T1
.
U i8 .
T8
R 28
通道选择8 U C8 R 18
T8
图3.3 结型场效应管多路开关
数据采集系统设计
5
SAUACC 3.2 多路开关的工作原理及主要技术指标
U i1
T1
Uo
-20V
R 21
U C1 R.11 .
U i8 .
-20V
U C8 R 18
T1 +4V
T8
R 28