多路数据采集系统毕业设计
多路数据采集系统设计报告-精品
<单片机原理课程设计报告>8通道精密模拟量数据采集器指导老师专业班级姓名同组人同组人座号学号一、8通道精密模拟量数据采集器简介8通道精密模拟量数据采集器采集8路模拟量输入信号。
任一时刻，多路模拟开关选择其中一路输入信号，该信号通过信号调理电路调理后，送入AD转换器转换成数字量，该数字量由MCU发送到人机接口模块后再打包传送到上位计算机中显示。
二、设计要求要求：设计一能采集8个通道的模拟量的精密数据采集系统。
主要技术指标：（1）模拟量通道数：8；（2）AD 转换分辨率：14位（数据实质是12位，加符号位和过量程指示位，总共14位）；（3）模拟量输入范围：0-4.8V ；（3）数据通信与显示方式：采集到的数据通过串口发送到上位计算机，由计算机显示数据；（4）上位计算机与数据采集系统（下位机）通信方式：串口通信，主从通信方式，上位机为主机，下位机为从机。
由上位机发起通信，下位机响应，将采集到的8路数据一并发送到计算机中。
三、设计方案设计方案如图1所示。
图1 设计方案系统允许有8路模拟信号输入。
在单片机的控制下，任意一时刻，多路模拟开关选通其中一路模拟信号送入双积分AD 转换器ICL7109。
ICL7109将模拟量转换成数字量，单片机读取数字量。
通过控制模拟开关，8路模拟信号依次接入AD 转换器转换成数字量。
当8路模拟信号全部转换完毕，数据存放在单片机的RAM 中，单片机将转换的数字量通过串口发送到计算中。
四、电路原理4.1、AT89S52单片机电路功能特性描述AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有8K 在系统可编程 Flash 存储器。
使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。
片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。
在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash ，使计算机模拟量输入得AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
基于CPLD的多路数据采集系统的毕业设计
基于CPLD的多路数据采集系统的毕业设计1 绪论1.1 选课背景及意义“数据采集”是指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程，相应的系统称为数据采集系统。
随着科技进步，人们对数据采集的要求也越来越高，比如采样频率，分辨率等等。
基于单片机的数据采集系统数据处理能力比较低，已经无法达到某些要求。
科技的不断创新及半导体工业的发展使得我们将可编程逻辑器件的技术应用到数据采集系统的研究上。
同时利用CPLD 强大的数字处理功能和高密集成的特点，降低了硬件的成本，简化了电路设计，具有很好的经济效益和社会效益。
有此看出，数据采集系统日趋成熟，应用越来越广泛，发展前景是相当广阔的[1]。
在计算机广泛应用的今天，数据采集的重要性是十分显著的。
它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。
在工业，工程，生产车间等部门，尤其是在对信息实时性能要求较高或者恶劣的数据采集环境中更突出其应用的必要性。
这就要求数据采集系统必须具备更高的采样频率，更高的分辨率，来提供更多的原始数据。
以前的数据采集系统一般都是以单片机为核心的，随着数据采集要求的不断提高，单片机为核心的数据采集系统已经不能满足要求了。
科技进一步发展，就出现了现在的高速数据采集系统。
随着各种先进武器系统陆续装备部队 ,各种问题也随之出现 ,尤其是在各种武器装备信号检测中都涉及到数据的采集问题，本课题要求对某武器系统的多个弹上数据，如压力、温度等进行采集并显示，要求采样频率1MHz，分辨率10位，显示到小数点后一位[2]。
综合上述，本文设计了一种基于CPLD控制高速AD转换器的数据采集系统。
这个系统能大幅度提高数据采集的速度和精度，满足高速数据采集的要求。
1.2 数据采集系统的特点现代数据采集系统具有如下主要特点：(1)现代采集系统一般都由计算机控制，使得数据采集的质量和效率等大为提高，也节省了硬件投资。
(2)软件在数据采集系统中的作用越来越大，这增加了系统设计的灵活性。
多路数据采集系统的设计毕业设计
多路数据采集系统设计序言随着计算机技术、电磁兼容技术、传感器技术和信息技术的飞速发展和普及，数据采集与处理系统得到了广泛的应用。
例如：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、降低生产成本提供信息和手段；在科学研究中，应用这一系统可获得大量的动态信号，是研究瞬间物理过程的有力工具，也是获得科学奥秘的重要手段之一。
总之，不论在哪个应用领域，数据采集与处理越及时，工作效率、性能价格比就越高，取得的经济效益就越好。
总之，数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环[1]。
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。
本毕业设计对一种多路数据采集系统进行了初步的研究，该多路数据采集系统能对多路模拟信号进行采集和处理。
系统以89C51为控制单元核心，利用模数转换器AD0809完成模数转换功能，结合单片机RS232串口功能，实现八路信号的采集、存储、显示及与PC机通信等功能，形成了良好的人机界面。
第1章绪论1.1多路数据采集系统介绍随着工、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。
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[2]。
多通道数据采集系统设计毕业设计
题目多通道数据采集系统设计毕业论文﹙设计﹚任务书院(系) 物理与电信工程学院专业班级通信1101 学生姓名贾雄雄一、毕业论文﹙设计﹚题目多通道数据采集系统设计二、毕业论文﹙设计﹚工作自_2015 _年_ 1__月_10_日起至_2015__年 6 月_ 10 日止三、毕业论文﹙设计﹚进行地点: 物理与电信工程学院实验室四、毕业论文﹙设计﹚的内容要求：数据采集是从一个或多个信号获取对象信息的过程。
随着微型计算机技术的飞速发展和普及,数据采集监测已成为日益重要的检测技术,广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。
本课题具体要求如下：1. 选择合适采集芯片实现多路电压量的采集，电压范围0-5v，精度小于0.001v；2. 具有显示采集数据功能；3.系统集成，完成功能调试。
成果形式：实验样机一套。
毕业设计进度安排:1.10─3.20：查阅资料（参考文献不少于10篇），进行方案论证，完成开题报告。
完成不少于3000字的外文翻译；3.20─4.30：设计硬件电路，编写相关软件、完成电路仿真及样机调试；5.1─5.20：完善系统调试，撰写论文，准备毕业设计验收等工作；5.21-6.10：整理资料，修改论文，准备毕业答辩。
指导教师系 (教研室) 通信教研室系(教研室)主任签名批准日期接受论文 (设计)任务开始执行日期学生签名多通道数据采集系统设计贾雄雄（陕西理工学院物理与电信工程学院通信1101班，陕西汉中 723003）指导教师：郑争兵[摘要]现代智能化的设备应用得越来越多，其自身功能也越来越完善，自动化程度越来越高，信息监控系统的应用也越来越广泛，而信号数据采集则是信息监控系统至关重要的基础前提，因此多通道数据采集它的存在具有着非常重要的意义。
本文首先介绍了数据采集系统的研究背景、发展现状以及发展趋势，阐明了数据采集系统的研究意义。
依据电路模块的不同应用功能，仔细地讨论了多通道数据采集系统的总体设计方案。
基于STM32单片机的多路数据采集系统设计毕业设计
基于STM32单片机的多路数据采集系统设计毕业设计摘要：本篇设计主要以STM32单片机为核心，设计了一个多路数据采集系统。
该系统能够实现多路模拟量和数字量信号的采集和显示，并通过串口与上位机进行通信，实现数据上传和控制。
设计中使用了STM32单片机的AD转换功能实现模拟量信号的采集，使用GPIO口实现数字量信号的采集，通过串口与上位机进行通信。
经过实验验证，该系统能够稳定地采集多路数据，并实现远程数据传输和控制功能，具有较高的可靠性和实用性。
关键词：STM32单片机，数据采集，模拟量信号，数字量信号，上位机通信一、引言随着科技的发展，数据采集系统在工业控制、环境监测、生物医学等领域得到了广泛的应用。
数据采集系统可以将现实世界中的模拟量信号和数字量信号转换为数字信号，并进行处理和存储。
针对这一需求，本文设计了一个基于STM32单片机的多路数据采集系统。
二、设计思路本系统的设计思路是通过STM32单片机实现多路模拟量和数字量信号的采集和显示，并通过串口与上位机进行通信，实现数据上传和控制。
该系统采用了模块化设计方法，将系统分为采集模块、显示模块和通信模块。
1.采集模块采集模块通过STM32单片机的AD转换功能实现模拟量信号的采集，通过GPIO口实现数字量信号的采集。
通过在程序中设置采样频率和采样精度，可以对不同类型的信号进行稳定和准确的采集。
2.显示模块显示模块通过LCD显示屏显示采集到的数据。
通过程序设计，可以实现数据的实时显示和曲线绘制，使得用户可以直观地观察到采集数据的变化。
3.通信模块通信模块通过串口与上位机进行通信。
上位机通过串口发送控制命令给STM32单片机，实现对系统的远程控制。
同时，STM32单片机可以将采集到的数据通过串口发送给上位机，实现数据的远程传输。
三、实验结果与分析通过实验验证，本系统能够稳定地采集多路模拟量和数字量信号，并通过串口与上位机进行通信。
系统能够将采集到的数据实时显示在LCD屏幕上，并通过串口传输给上位机。
《2024年基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计》范文
《基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计》篇一一、引言随着科技的发展，多路数据采集系统在工业、医疗、环境监测等领域的应用越来越广泛。
为了满足多路数据的高效、准确采集需求，本文提出了一种基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计。
该系统设计旨在实现多路信号的同时采集、处理及实时监控，以适应复杂多变的应用环境。
二、系统概述本系统采用单片机作为核心控制器，结合LabVIEW软件进行数据采集和处理。
系统由多个传感器模块、单片机控制器、数据传输模块以及上位机软件组成。
传感器模块负责实时监测各种物理量，如温度、湿度、压力等，并将采集到的数据传输给单片机控制器。
单片机控制器对数据进行处理和存储，并通过数据传输模块将数据发送至上位机软件进行进一步的处理和显示。
三、硬件设计1. 传感器模块：传感器模块采用高精度、高稳定性的传感器，如温度传感器、湿度传感器等，实现对物理量的实时监测。
传感器模块的输出为数字信号或模拟信号，方便与单片机进行通信。
2. 单片机控制器：采用具有高速处理能力的单片机作为核心控制器，实现对数据的快速处理和存储。
单片机与传感器模块和数据传输模块进行通信，实现数据的实时采集和传输。
3. 数据传输模块：数据传输模块采用无线或有线的方式，将单片机控制器的数据传输至上位机软件。
无线传输方式具有灵活性高、安装方便等优点，但需要考虑信号干扰和传输距离的问题；有线传输方式则具有传输速度快、稳定性好等优点。
四、软件设计1. 单片机程序设计：单片机程序采用C语言编写，实现对传感器数据的实时采集、处理和存储。
同时，程序还需要与上位机软件进行通信，实现数据的实时传输。
2. LabVIEW程序设计：LabVIEW程序采用图形化编程语言编写，实现对单片机传输的数据进行实时处理和显示。
同时，LabVIEW程序还可以实现对数据的存储、分析和报警等功能。
五、系统实现1. 数据采集：传感器模块实时监测各种物理量，并将采集到的数据传输给单片机控制器。
基于STM32单片机的多路数据采集系统设计
基于STM32单片机的多路数据采集系统设计概述：多路数据采集系统是一种用于采集和处理多种传感器信号的系统。
基于STM32单片机的多路数据采集系统具有低功耗、高精度、稳定可靠的特点，广泛应用于工业控制、环境监测和医疗设备等领域。
本文将介绍基于STM32单片机的多路数据采集系统的设计方案及实现方法。
设计方案：1.系统硬件设计：系统硬件由STM32单片机、多路模拟输入通道、数模转换器（ADC）和相关模拟电路组成。
其中，多路模拟输入通道可以通过模拟开关电路实现多通道选通；ADC负责将模拟信号转换为数字信号；STM32单片机负责控制和处理这些数字信号。
2.系统软件设计：系统软件可以采用裸机编程或者使用基于STM32的开发平台来进行开发。
其中，主要包括数据采集控制、数据转换、数据处理和数据存储等功能。
具体实现方法如下：-数据采集控制：配置STM32单片机的ADC模块，设置采集通道和相关参数，启动数据采集。
-数据转换：ADC将模拟信号转换为相应的数字量，并通过DMA等方式将数据传输到内存中。
-数据处理：根据实际需求对采集到的数据进行预处理，包括滤波、放大、校准等操作。
-数据存储：将处理后的数据存储到外部存储器（如SD卡）或者通过通信接口（如UART、USB）发送到上位机进行进一步处理和分析。
实现方法：1.硬件实现：按照设计方案，选择适应的STM32单片机、模拟开关电路和ADC芯片，完成硬件电路的设计和布局。
在设计时要注意信号的良好地线与电源隔离。
2.软件实现：（1）搭建开发环境：选择适合的开发板和开发软件（如Keil MDK），配置开发环境。
（2）编写初始化程序：初始化STM32单片机的GPIO口、ADC和DMA等模块，配置系统时钟和相关中断。
（3）编写数据采集程序：设置采集参数，例如采样频率、触发方式等。
通过ADC的DMA功能，实现数据的连续采集。
（4）编写数据处理程序：根据实际需求，对采集到的数据进行预处理，例如滤波、放大、校准等操作。
《2024年基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计》范文
《基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计》篇一一、引言随着现代工业自动化和智能化的发展，多路数据采集系统在各种应用领域中发挥着越来越重要的作用。
为了满足高精度、高效率的数据采集需求，本文提出了一种基于单片机和LabVIEW 的多路数据采集系统设计。
该系统不仅具备多路数据同时采集和处理的能力，而且具有良好的实时性和可扩展性。
二、系统设计概述本系统以单片机作为核心控制器，通过多路传感器实现对多种数据的实时采集。
同时，利用LabVIEW软件进行上位机界面设计和数据处理。
系统设计主要包括硬件设计和软件设计两部分。
三、硬件设计1. 单片机选择：选用性能稳定、处理速度快、功耗低的单片机作为核心控制器。
单片机应具备多路ADC（模数转换器）接口，以便于连接多种传感器。
2. 传感器选择：根据实际需求选择合适的传感器，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
传感器应具备高精度、低噪声、快速响应等特点。
3. 数据采集电路：设计多路数据采集电路，将传感器输出的信号转换为单片机可处理的数字信号。
4. 通信接口：设计单片机与上位机之间的通信接口，如USB、串口等，以便于数据的传输和处理。
四、软件设计1. LabVIEW界面设计：利用LabVIEW软件进行上位机界面设计，包括数据采集、数据处理、数据存储等功能。
界面应具备友好的操作界面和丰富的功能选项。
2. 数据处理算法：设计合适的数据处理算法，如滤波、放大、计算等，以提高数据的准确性和可靠性。
3. 通信协议：制定单片机与上位机之间的通信协议，确保数据的准确传输和实时性。
4. 系统调试与优化：对系统进行调试和优化，确保系统的稳定性和可靠性。
五、系统实现1. 硬件连接：将单片机与传感器、通信接口等硬件设备连接起来，形成完整的数据采集系统。
2. 软件编程：编写单片机和上位机的程序，实现数据的实时采集、处理和传输。
3. 系统测试：对系统进行测试，包括功能测试、性能测试和稳定性测试等，确保系统满足设计要求。
多路数据采集系统设计
摘要数据采集是从一个或多个信号获取对象信息的过程。
随着微型计算机技术的飞速发展和普及，数据采集监测已成为日益重要的检测技术，广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。
数据采集是工业控制等系统中的重要环节，通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现，作为测控系统不可缺少的部分，数据采集的性能特点直接影响到整个系统。
本系统以AT89S51单片机为核心，以逐次逼近式A/D转换器ADC0832为主体，是一款8路数据采集/传输模块，本系统不仅可以采集模拟信号，而且为使传输的距离增长，提高信号的准确性，本设计采用基于MAX232的芯片，可以与PC机通信，将采集数据送入PC机中，从而实现实验数据实时采集、处理、存储与显示。
关键词：AT89S51单片机数据采集A/D转换串口通信AbstractData acquisition is the process of obtaining object information from one or more signal. With the rapid development and popularization of Micro-computer technology, data collection has become increasingly important monitoring technology and is widely used in industry and agriculture and other situation in which temperature. As an indispensible part of the monitoring system, its performance character influences the whole system.The AT89S51 microcontroller is the core of the system; and the successive approximation A/D converter is the main part of this 8-channel data acquisition/transmission module. Not only can this system collect analogical signals, but also increase the transmission distance and enhance the accuracy of the signal by basing on MAX232 chip to communicate with PC and to collect data into PC, therefore achieve the goal of real-time experimental data acquisition, processing, storage and display.Keywords：AT89S51 microcontroller data collection A / D conversion serial communicatio目录前言 (1)1 数据采集方案介绍 (2)2方案设计 (3)2.1方案选择 (3)2.1.1 主控芯片设计 (3)2.1.2 显示部分方案设计 (3)2.3系统工作原理 (4)2.4单片机控制模块设计 (5)2.4.1 AT89S51主要性能参数 (6)2.4.2 AT89S51功能特性 (6)2.4.3 单片机最小系统 (7)2.4.4 引脚功能说明 (8)2.4.5 时钟电路 (12)2.4.6 复位电路 (12)2.5模拟与数字信号采集模块设计 (13)2.5.1 多路转换开关的选择 (13)2.5.2 信号放大电路设计 (15)2.5.3 A/D转换电路设计 (15)2.5.5 光电耦合实现数字信号采集 (17)2.6显示与声音模块设计 (18)2.6.1 LED数码管显示模块 (18)2.6.2 数码管的驱动方式 (18)2.6.3 数码管显示电路 (19)2.6.4 声音指示电路 (20)2.7串口通信模块设计 (21)2.7.1 串口通信介绍 (21)2.7.2 单片机如何与PC机连接 (22)2.7.3 电路原理图 (23)2.8 按键电路设计 (24)2.9电源模块设计 (25)3系统软件设计 (27)3.1编程软件（KEIL C） (27)3.2主程序设计 (28)3.3A/D转换程序 (29)3.4中断服务程序 (30)4 系统仿真与调试 (31)4.1分局部调试 (31)4.2整机调试 (31)4.3系统仿真 (31)致谢 (33)参考文献 (34)附录A：系统源程序 (35)附录B: 系统原理图 (44)前言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。
基于STM32单片机的多路数据采集系统设计毕业设计
基于STM32单片机的多路数据采集系统设计毕业设计本文将设计一种基于STM32单片机的多路数据采集系统。
该系统可以实现多个输入信号的采集和处理，在电子仪器、自动化控制、工业检测等领域具有广泛的应用前景。
首先，我们需要选择合适的STM32单片机作为系统的核心处理器。
STM32系列单片机具有低功耗、高性能和丰富的外设资源等优点，非常适合用于嵌入式数据采集系统的设计。
在选取单片机时，要考虑到系统对于处理速度、存储容量和外设接口的需求，以及预算等因素。
其次，我们需要设计合适的外部电路来连接待采集的信号源。
常用的信号源包括温度传感器、光敏电阻、加速度传感器等。
我们可以使用适当的模拟电路将这些信号转换为STM32单片机能够接收的电平。
此外，还可以考虑使用模数转换芯片来实现对多路模拟信号的高速采集。
接下来，我们需要设计软件算法来对采集到的数据进行处理。
在数据采集系统中，常见的算法包括滤波、数据压缩、数据存储等。
通过滤波算法可以去除噪声，提高信号的质量；数据压缩可以减少数据存储和传输的空间；数据存储可以将采集到的数据保存在存储介质中以供后续分析。
最后，我们需要设计用户界面以便用户能够方便地操作系统。
可以使用LCD屏幕和按键等外设来实现用户界面的设计。
用户界面应该直观简洁，提供友好的操作和显示效果，方便用户进行数据采集和系统设置。
综上所述，基于STM32单片机的多路数据采集系统设计需要考虑到硬件电路和软件算法的设计，以及用户界面的设计。
通过合理的设计和实现，可以实现多路信号的高速采集、滤波处理和存储，为电子仪器、自动化控制和工业检测等领域提供可靠的数据支持。
基于单片机的多路数据采集系统设计毕业论文
（3）它的电路设计与连接比较简单而且功能齐全。
2.2.4 显示部分LED数码显示管是一种由LED发光二极管组合显示字符的显示器件。
它使用了8个LED显示管，其中7个用于显示字符，1个用来显示小数点，故通常称之为八段发光二极管数码显示器。
对LED数码显示器的控制可以采用按时间向它提供具有一定驱动能力的位选和段选信号。
LED数码显示有动态扫描显示法和静态显示。
在单片机中，为了节省硬件资源，多采用动态扫描显示法。
2.2.5 按键键盘是一种常见的输入设备，用户可以向计算机输入数据或命令。
根据案件的识别方法分类，有编码键盘和非编码键盘两种。
通过硬件识别的键盘称编码键盘；通过软件识别的键盘成为非编码键盘。
非编码键盘有两种接口方法：一种是独立按键接口；另一种是矩阵式按键接口。
1、独立按键接口在单片机中，如果所需的按键较少，可采用独立式键盘。
每只按键接单片机的一条I/O线，通过对线的查询，即可识别各按键的状态。
如图2.2所示。
4只按键分别宇单片机的P1.0~P1.3I/O线上。
无按键按下时，P1.0~P1.3线上均输入高电平。
当某按键按下时，与其相连的I/O线将得到低电平输入。
图2.2 独立按键接口图2.矩阵式按键接口在单片机中需要的按键较多时，通常把键排成矩阵形式，这样可以节省硬件资源。
如对于20只按键接口，如采用按键独立方式，需要20个I/O口。
如采用矩阵式按键方式，则只需要9个I/O 口。
如图2.3所示。
单片机系统中的非编码式键盘程序主要由判别是否有键按下子程序、键的识别子程序、找到闭合键后，读入相应的键值，再转到相应的键处理程序几个部分组成。
图2.3 矩阵式按键接口图在该系统中所用到的按键有9个，所以采取矩阵式按键接口方式。
图3.1 主机部分电路原理图3.1.2 单片机（1）单片机的概述单片机是一种集成的电路芯块采用了超大规模技术把具有运算能力（如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（CPU）,随机存取数据存储器（RAM），只读程序存储器（ROM），输入输出电路（I/O口），可能还包括定时计数器，串行通信口（SCI），显示驱动电路（LCD或LED驱动电路），脉宽调制电路(PWM)，模拟多路转换及A/D转换器等电路集成到一块单片机上，构成一个最小然而很完善的计算机系统。
多路数据采集系统论文
毕业设计（论文）题目《基于Cortex-M3和LABVIEW的数据采集系统》专业测控技术与仪器班级仪083学号3080241080学生杨娟指导教师杨宇祥副教授二○一二年基于Cortex-M3和LABVIEW的数据采集系统的设计摘要数据采集系统是将采集传感器输出的温度、压力、流量、位移等模拟信号转换成计算机能识别的数字信号，进行相应的计算存储和处理。
同时，可将计算所得的数据进行显示或以便实现对某些物理量的监测和控制。
介绍一种基于STM32和LABVIEW串口通信的多路数据采集系统，实现其数据的实时采集、显示及处理。
成本低廉，性能稳定，操作简单易行，可用于多种传感器的数据采集。
系统以STM32F103作为主控芯片，将检测到的信号经STM32处理后通过RS-232串行接口进行通信，将数据传入上位机，通过LABVIEW对数据进行处理、保存、实时显示。
本设计为国内大学生对嵌入式领域及虚拟仪器行业的联系有了更深的认识。
关键词：多路数据采集系统，STM32，LIBVIEWBased on the Cortex-M3 and LABVIEWOf the data acquisition system designABSTRACTThe data acquisition system is the acquisition of temperature, pressure, flow, displacement of the sensor output analog signals into the computer which can recognize the digital signal ,and carry out the calculation of storage and processing. At the same time, which can be calculated from the data for display, or in order to achieve the monitoring and control of certain physical quantities.This article describes a multi-channel data acquisition system based on the STM32 and LABVIEW serial communication, and achieves its real time data acquisition, display and processing. Low-cost, stable performance, operation is simple, can be used for a variety of sensor data acquisition. The STM32F103 as the main chip, the signal detected by the STM32 treatment to communicate via RS-232 serial interface, data into the host computer,LABVIEW the data processing, preservation, real-time display.Designed to have a deeper understanding of domestic students the field of embedded and virtual instruments industry.KEY WORDS:Multi-channel data acquisition system ,Cortex-M3 , LABVIEW目录第1章绪论 (1)1.1 课题的来源及意义 (1)1.2本课题在国内外的研究状况及发展趋势 (2)1.3、本课题主要研究的内容 (3)第2章虚拟仪器及LABVIEW (5)2.1 引言 (5)2.2 虚拟仪器 (5)2.2.1 虚拟仪器系统的构成 (5)2.2.2 虚拟仪器的特点 (5)2.2.3 虚拟仪器发展状况 (6)2.3 LabVIEW (6)2.3.1 LabVIEW 发展概况 (7)2.3.2 LabVIEW 开发环境 (7)2.3.3 VI 程序设计 (8)2.3.4 LabVIEW 程序设计结构 (9)2.3.5 LabVIEW 程序运算形式 (9)2.3.6 LabVIEW 平台的特点 (10)第3章ARM与上位机间的通信 (12)3.1 STM32 USAR收发器(USART) (12)3.1.1 概述 (12)3.1.2 USART框图 (14)3.2 LABVIEW串口通信 (15)3.2.1 概述 (15)3.2.2 LABVIEW通过VISA进行串口通信 (16)3.2.3 LABVIEW通过ActiveX控件进行串口通信 (18)3.3 数据流的传输 (19)3.3.1 概述 (19)3.3.2数据帧 (20)第4章系统软件设计 (22)4.1 VI的概述 (22)4.2 LABVIEW的前面板设计 (22)4.3 LABVIEW框图设计 (23)4.3.1通信控件MSComm (23)4.3.2 数据处理 (27)4.4 STM32编程 (35)4.4.1 RS 232接口 (35)4.4.2 ADC数据采集 (37)第5章系统硬件电路及调试、分析 (39)5.1 系统硬件 (39)5.2系统的调试 (40)第6章总结与展望 (45)6.1总结 (46)6.2展望 (46)致谢 (47)参考文献 (49)附录 (51)附录一：LABVIEW 软件界面 (51)附录二：STM32程序（主函数） (53)第1章绪论1.1 课题的来源及意义本课题来源于目前大学生在做开发板实验过程的数据没有一个直观的认识，多数不能达到实时采集及其数据的正确判断与处理。
多路数据采集器设计报告
多路数据采集器设计1.设计要求所设计的数据采集器，共有16路信号输入，每路信号都是直流0~20mV信号，每秒钟采集一遍，将其数据传给上位PC计算机。
本采集器地址为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，通信用RS232接口，通信芯片用MAX232。
与PC机的RS232串口进行通信。
设计采集器的电原理图，用C51语言编制采集器的工作程序。
2.方案设计按要求，设计数据采集器方案如下所示：数据采集器采用AT89C51单片机作为微控制器，模拟开关4067的地址A、B、C、D分别与P1.0~P1.3连接，通过控制P1口输出来选择输入信号，将直流信号依次输入ADC0809的模拟信号输入端，ADC0809共有8路输入通道，在使用模拟开关时，仅将模拟开关的输出端连接到ADC0809的1路输入通道即可，本方案中使用0通道。
ADC0809的转换结果通过P0口传给单片机，单片机将采集结果通过串行通信RS232接口上传给上位PC机，实现数据的采集。
数据采集器方案示意图3.电路原理图a)AT89C51单片机电路本实验中选取8位单片机AT89C51作为微控制器，需要片外11.0592MHz的振荡器，4K字节EPROM，128字节RAM，与51单片机有很好的兼容性。
在本此实验中程序及数据不多，故无需另加外部程序存储器。
单片机部分的电路如下所示：AT89C51单片机电路b)数据输入部分数据输入部分由模拟开关4067实现多路信号的切换。
CD4067是单16路（单刀16位）模拟开关，各开关由外部输入二进制的地址码A、B、C、D来切换。
其中脚10、11、14和13是地址码A（LSB）、B、C、D（MSB）的输入端；脚2~9和16~23是开关的输入/输出端（开关位）；脚1是开关的输出/输入公共端（开关刀）；脚15为控制端，低电平有效（选通），高电平禁止（开关开路）。
输入脚A、B、C、D分别与单片机P1.0~P1.3相连，改变P1输出即可切换输入通道，控制脚与P2.4相连。
毕业设计----多路数据采集系统(含外文翻译)[管理资料]
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LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY毕业设计(论文) 题目多路数据采集系统学生姓名李佩琦学号08220119专业班级自动化一班指导教师王志文学院电信学院答辩日期摘要在工业现场中需要对大量诸如温度、压力、湿度等参数进行监控，所以需本文设计一款多路数据采集系统，对各种参数实时进行监测，以满足工业生产需求。
本次课题设计了一个以AT89S52单片机为核心的数据采集系统，主要完成对于温度、湿度、气压模拟量、风速开关量、风向开关量、雨量开关量的监测，对于超过监测设定值的参数进行声光报警。
硬件部分是以单片机为核心，还包括A/D模数转换模块ADC0809，系统扩展模块8255。
监测仪的人机交互通过3X3矩阵小键盘实现，可以实现系统的整机复位和相应的监测量限值设定（上下限）控制，显示部分由LCD构成，完成每个监测值的显示。
软件部分采用模块化设计以使程序结构清晰，修改简单，可读性强。
整个软件可分为如下的模块，即显示模块、键盘处理模块、数据存储模块、数据采集处理模块和主程序模块等。
关键字：数据采集; AT89S52; ADC0809AbstractThere are many parameters such as temperatures, pressure,humidit y and so on in the industrial field. It is important to gather and process all kinds of the parameters of the real-time monitoring. It is necessary to develop a multichannel data acquisition s ystem to meet the needs of application in the industrial field.This topic design a AT89S52 SCM as the core of data acq uisition system, mainl y for temperature analogue, complete the humidit y, air pressure is an analog simulation switch quantit y, wind direction, wind speed switch quantit y, the amount of rainfall switch monitoring, for more than monitoring the parameters of sound and light alarm set value.Hardware is based on single chip microcomputer as the core, including A/D conversion module ADC0809 module, the s ystem expansion the human-computer interaction through the 3×3 matrix small keyboard realization, can realize the system reset and the corresponding monitoring quantit y limits set(upper)control, in part by the LCD display form, complete each monitoring of the values of the display. They software of the modular design to make the program structure is clear, simple modification readable. The software can be divided into the following module of display module, keyboard processing module, the data storage module, data acquisition and processing module and main program module, etc.Key words: data collection; ADC0809; AT89S52目录第一章绪论研究背景及其目的我国目前中小容量机组(200M W及以下)在火电厂中占相当大的比例，这些机组的监控模式为模拟控制系统加以常规仪表为主的数据采集系统。
多路数据采集系统的设计(定稿)-精品
多路数据采集系统的设计摘要多路数据采集系统在现代工业中是必不可少的。
基于单片机的多路数据采集系统是一种对单片机性能要求中等，结构简单，实用性较强的低端电子产品，单片机作为核心器件，以其体积小、成本低、速度快、升级容易等优点具有很好的现实意义。
单片机实现的数据采集系统的应用越来越多的被采用。
本文介绍了一种基于单片机的多路数据采集系统。
系统的硬件部分主要包括单片机控制模块、模拟量采集接口模块、开关量采集接口模块、键盘输入模块、LCD显示模块、电源模块。
单片机控制模块用于控制和协调系统各个模块工作。
模拟量采集接口模块用于对模拟量进行预处理，使其转化为单片机能够处理的模拟量。
开关量采集接口模块用于对数字量进行预处理，使其转化为单片机能够处理的数字量。
电源模块为整个系统提供工作电源。
键盘输入模块和LCD显示模块为系统提供了人机交互的通道，便于用户对应用系统进行干预。
本设计采用具有AD转换功能的STC12C5A60S2单片机作为系统的控制中心，可以实现对4路模拟电压信号、4路开关量的采集，具有处理能力强、精度高、通用性强等优点。
关键词：多路数据采集，单片机，模拟量，开关量DESIGN OF MULTI-CHANNEL DATA ACQUISITIONSYSTEMABSTRACTMultiple data acquisition system in modern industry has become indispensable. Based on SCM multiplexed multi-channel data acquisition system is a kind of single-chip processor performance requirements medium, the structure is simple, practical stronger low-end electronic product, the single chip microcomputer as the core device, with its small size, low cost, speed, upgrade easily and so on , have good practical significance. Adopts microcomputer application of data acquisition system is more and more.This paper introduces a microcomputer-based multi-channel data acquisition system. The hardware part of the control module includes microcontroller, analog capture interface module, switch acquisition interface module, power module, the keyboard input module, LCD display module. MCU control module for controlling and coordinating the work of each module system. Analog capture analog interface module is used to preprocess it into a single chip to handle the analog. Switching capacity acquisition interface module for preprocessing digital content to make it into a single chip to handle the digital. Power modules to provide energy source for the entire system. Keyboard input module and LCD display module for the system to provide a human-computer interaction channel, user-friendly intervention of the application.This design uses a single chip AD conversion function STC12C5A60S2 control center as the system can achieve 4-way analog voltage signal, 4-way switch volume collection, with processing power and high accuracy, versatility, etc. advantages.KEY WORDS：multi-channel data acquisition，scm，analog，switching capacity目录前言 (1)第1章绪论 (2)§1.1设计背景 (2)§1.2性能指标 (2)§1.3硬件设计方案 (2)§1.4 软件设计方案 (3)第2章多路数据采集系统的硬件设计 (5)§2.1 单片机控制模块 (5)§2.2 模拟电压采集接口模块 (10)§2.3 LCD显示模块 (11)§2.4电源模块 (12)第3章多路数据采集系统的软件设计 (15)§3.1 主程序流程的设计 (15)§3.1.1 开关量检测的软件设计 (16)§3.1.2 LCD显示的软件设计 (17)§3.2定时中断的软件设计 (18)§3.2.1 AD转换的软件设计 (21)§3.2.2 键盘扫描的软件设计 (25)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)附录 (29)前言随着计算机技术及大规模集成电路的发展，特别是微处理器及高速A/D转换器的出现，数据采集系统结构发生了重大变革。
基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计
基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计近年来，随着科技的不断发展，对于数据采集系统的需求越来越大。
数据采集系统能够将各种外部信号转换为数字信号，并传输到电脑中进行处理和分析，广泛应用于工业控制、物联网、仪器仪表及自动化等领域。
本文将介绍一种基于单片机和LabVIEW的多路数据采集系统设计方案。
1. 系统硬件设计该多路数据采集系统设计方案的硬件主要包括传感器模块、数据采集模块以及计算机连接模块。
传感器模块：传感器模块负责采集外部信号，并将其转换为电信号。
根据不同的测量需求，选择合适的传感器模块，如温度传感器、湿度传感器等。
数据采集模块：数据采集模块使用单片机作为核心，通过模拟转换器将传感器模块转换得到的电信号转换为数字信号。
具体地，单片机通过AD转换器将模拟信号转换为数字信号，并通过串口通信将数据传输给计算机。
计算机连接模块：计算机连接模块使用串口连接单片机和计算机，通过串口通信实现数据传输。
在计算机上安装LabVIEW应用程序，通过LabVIEW程序来控制和监测数据采集系统。
2. 系统软件设计该多路数据采集系统设计方案的软件主要包括单片机程序设计和LabVIEW程序设计两部分。
单片机程序设计：单片机程序设计主要实现对传感器模块的数据采集和数字信号的转换，然后通过串口通信将数据发送给计算机。
首先，通过单片机的GPIO口读取传感器模块采集的信号，然后使用AD转换器将模拟信号转换为数字信号，最后通过串口通信将采集到的数据发送给计算机。
LabVIEW程序设计：LabVIEW程序设计则主要用于接收串口传输的数据，并进行数据处理和显示。
在LabVIEW中，可以使用串口通信工具箱来进行串口通信的设置。
通过设置串口参数和接收数据的方式，可以实时接收并显示采集到的数据。
同时，LabVIEW也提供了数据处理和分析的功能，可以对采集到的数据进行滤波、变换、绘图等操作。
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多路数据采集系统毕业设计第一章绪论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。
所以根据当前数据采集发展的实际需求,研制开发符合生产需要的多功能智能化的数据采集器意义重大。
1.2 国内外数据采集研究现状与问题1.2.1 国外信号采集系统研究的现状与问题数据采集系统它起始于20世纪中期,在过去的几十年里,随着信息领域各种技术的发展,在数据采集方面的技术也取得了长足的进步,采集数据的信息化是目前社会的发展主流方向。
数据采集系统应用于工业、农业等各个领域,并广泛应用于工业生产的控制,国内外许多技术公司和科研单位都在积极研制,国外的数据采集器的研制已经相当成熟,而且种类不断增多,性能越来越好,功能越来越强大。
目前国外许多科研单位和技术公司都在积极研制便携式数据采集系统。
市场上较早出现的具有代表性的万次/S。
主要有:美国PASCO公司生产的"科学工作室”是将数据采集应用于物理实验的崭新系统,它由3个部分组成:(1)传感器:利用先进的传感技术和实时采集技术可实时采集物理实验中各物理量的数据;(2)计算机接口:将来自传感器的数据信号输入计算机,采样速率最高为25万次/S;(3)软件:中文及英文的应用软件。
还有美国Fluke公司生产的Hydra系列便携式数据采集器:Hydra系列有三种型号,可满足不同的应用需要。
2620AHydra数据采集器是和PC配合使用的紧凑式前端;便携式的2625A Hydra数据记录器内置有非易失存储器,可以保存多达2000次的扫描数据,用于独立式的应用;2635A Hydra数据采集器具有可插拔的存储卡,可以保存数据和设置,是最为通用的型号-非常适宜于远程监控等应用。
又如TEMPRO天正通大气环境部开发的CR23X微数据采集器,美国QUATRONIX公司生产的WAVEBOOK高速便携数据采集系统等。
这些采集系统有一个共同点,和PC机的通信时几乎都采用RS-232口,虽然它们自身带有存储器,但存储容量都不大。
近年来,国外市场上又出现了美国CASIO公司的 CASIODT-30O、Ocean Optics公司的ADCIO00-USB等采用USB接口的便携式数据采集器。
国外产品虽然进入我国市场较早,但就当前市场而言,并没有占据市场的主要份额,主要原因是高昂的价格和非汉化的操作界面使其推广受到限制[5]。
1.2.2 国内信号采集系统研究的现状与存在的问题由于信号采集系统在现代科技发展中的重要地位逐渐被人们所认识,国内研究单位和公司也逐渐开始信号采集系统的研究和发展。
如我国数字地震观测系统主要采用TDE-124C型TDE-224C型地震数据采集系统近年来,又成功研制了动态范围更大、线性度更高、兼容性更强、低功耗可靠性的TDE-324C型地震数据采集系统。
又如北京优采公司的UA5OO系列、郑州科诚自动识别设备公司的NLS-P、T-90O系列便携式数据采集器等。
国内这些产品价格优势占据市场主导,但是与国外同类产品相比,国内便携式数据采集器性能指标还有较大的差距,这主要表现在以下几个方面:(1) 我国部分产品仍采用的是USB1.1协议,而国外产品则早已采用USB2.O规范;(2)存储容量小,软件功能不够完善,使用不够方便。
(3)数据采集频率低,精度和分辨率低,数据处理能力差;为此,国内各科研单位及厂家正积极追赶国外最新技术,不断提高数据采集器的产品的性能,并力争使成本比国外同类产品低,为国内测控事业的用户提供高品质的选择[5]。
如九纯健科技公司的JCJ708数据采集器采用先进的微电脑技术及芯片,性能可靠,抗干扰能力强,与各类传感器、变送器配合使用,可对多路温度、湿度、压力、液位、流量、重量、烟感报警、红外探测器报警、等工业过程参数进行多路检测、数据采集及通讯。
JCJ708B数据采集器通过标准RS232或RS422、485通讯口,可直接连接计算机通讯,通讯波特率及地址出厂时根据用户要求定好(默认波特率为9600,通讯协议为MODBUS-RTU),用户无需对数据采集器进行复杂设定,接上线就可用,使用方便。
技术参数:误差: 测量精度:0.2%FS±1个字变送精度:0.2%FS±1个字输入信号: 电流 0-10mA 4-20mA 电压 0-5V 1-5V 无源开关量信号通讯输出: 1、隔离串行双向通讯接口RS485 2、隔离串行双向通讯接口RS232 通讯协议: 标准MODBUS-RTU 九纯健科技定制通讯协议供电电源: 交流85-265VAC 50HZ/60HZ 直流24VDC 直流12VDC 交流24VAC 交流12VAC其他定制功耗: ≤4W规格: 标准35mm导轨安装工作环境: 温度0-60℃; 湿度85%RH第二章数据采集系统方案数据采集系统包括模拟信号的输入、转换及处理。
模拟信号变成数字形式后顺序存储、传输、处理和显示。
数据收集的基本手段是模数转换,它是将来自各式各样传感器的模拟量实时地、准确地测量或汇集起来,送入计算机实时处理,并输出相应的控制信号以实现对物理系统的控制或记录,而一个完整的数据采集需要包括硬件和软件两部分组成。
2.1方案框图2.1.1硬件部分(8路信号源)图2.1硬件系统框图如图2.1所示,整个硬件系统主要由传感器、放大电路、多路开关、采样/保持器、AD转换器、按键、存储、时钟、USB、I/O扩展、单片机等部分组成。
其中采样/保持器、AD转换器及单片机是使用一个处理器芯片MSP430F149来实现的。
系统主要完成的功能有:对微弱信号的放大、滤波、隔离、对信号进行处理使之转换成AD转换器所要求的信号范围、多路选择、信号采样/保持、AD转换、数据存储、数据收发等,其中单片机与PC的通信采用USB标准。
2.1.2软件部分图2.2软件大体框图如图2.2所示,软件部分控制数据处理,当数据过来以后,由A/D转换程序控制进行A/D转换,既可以交于液晶处理显示也可以通过存储程序将数据保存起来,如需将数据上传再通过USB传输程序控制进行数据传输。
2.2模块选择本系统将采用分时多通道采集结构来进行数据采集。
图2.3分时多通道采集结构如图2.3所示,该系统采用方时分轮转式,可方便的用增加多路开关的方法来扩充模拟信号通道数。
输入的模拟信号经放大滤波后,送入多路开关MUX,在CPU的控制下某一通道被选通,进人后级缓冲放大器或采样保持器,再送人A/D转换器完成模拟信号到数字信号的转换,转换结果为数字量并送入CPU处理。
第三章系统硬件设计随着微电子技术和计算机技术的飞速发展,各种专用功能的模拟、数字混合集成电路应运而生,单块芯片上通常集成了多个功能模块,简化了设计过程,缩短了研制周期,并使系统的稳定性加强。
本设计采用了最新集成电路技术,借助单片机、微机、数据采集技术和现代通信技术,设计了一种体积小、功耗低、存储容量大、转换速率高、集成化程度高和适用于各种信号的通用数据采集系统。
3.1各硬件电路设计数据采集系统由信号采集电路、放大电路、多路开关、AD转换电路、单片机、时钟、存储、USB等部分组成。
3.1.1放大电路在各种工业自动化控制系统中, 一般都有传感器精密测量放大电路、AD 转换器、微机系统及软件组成, 而测量放大电路的精度与稳定性对整个系统的性能起着至关重要的作用。
测量放大电路应是一种高输入阻抗、高电压放大倍数、高信噪比、低零点漂移的放大电路。
ICL7650 斩波稳(将一种直流电变为另一直流电)零单片集成运算放大器DIP - 14 双列直插封装是美国Intersil 公司利用其特有的CMOS 双极型绝缘栅场效应管电路设计技术和先进工艺研制成功的第四代集成运算放大器。
它具有以下主要特点: 输入失调电压-温度漂移0.01μVP℃, 时间漂移100nVP月; 输入偏流≤10pA ; 开环增益≥120dB ; 转换速率215VPμS;单位增益带宽达2MHz ; 运算时具有内部补偿;输入P输出端仅有极小的斩波尖峰泄漏; 具有内调制补偿电路。
若将ICL7650 用于设计高精度、高放大倍数的放大电路, 必须选用噪声比较低的高性能稳压电源依据运算放大器的原理: 反相KV R2/R1 ;同相KV 1 + R2/R1 。
ICL7650具有≥130dB 的共模抑制比, 具有很高的抗干扰能力。
ICL7650 的电源电压范围±3V~ ±8V这可采用微型计算机的电源电压±3V。
记忆电容采用温度漂移最小的高阻抗金属聚脂电容Ca Cb 0.1μf 。
输出端连接RCR 100KΩ ,C 1μf 低通滤波器,有效滤除微小的尖峰脉冲。
为进一步保证放大电路的精度,两比例电阻应选用温度系数较小的精密电阻, 其阻值 R2 和R1 应在±0.01 %的误差范围[4]。