多路高精度模拟量采集电路的软硬件设计与实现
毕业设计(论文)-多路模拟信号采集电路设计[管理资料]
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1 绪论课题来源及研究的目的和意义近年来，数据采集与处理的新技术、新方法，直接或间接地引发其革新和变化，实时监控(远程监控)与仿真技术(包括传感器、数据采集、微机芯片数据、可编程控制器PLC、现场总线处理、流程控制、曲线与动画显示、自动故障诊断与报表输出等)把数据采集与处理技术提高到一个崭新的水平。
“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。
从严格意义上说，数据采集系统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。
总之，不论在哪个应用领域中，数据的采集与处理越及时，工作效率就越高，取得的经济效益就越大。
数据采集系统的任务，具体地说，就是传感器从被测对象获取有用信息，并将其输出信号转换为计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的处理，得出所需的数据。
同时，将计算得到的数据进行显示、储存或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来进行某些物理量的控制。
数据采集系统性能的好坏，主要取决于它的精度和速度。
在保证精度的条件下，应有尽可能高的采样速度，以满足实时采集、实时处理和实时控制的要求[1]。
现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)的出现是超大规模集成电路(VLSI)技术和计算机辅助设计(CAD)技术发展的结果，是当代电子设计领域中最具活力和发展前途的一项技术，它的硬件描述语言的可修改性、高集成性、高速低功耗、开发周期短、硬件与软件并行性决定了它的崛起是必然的趋势。
现场可编程门阵列FPGA器件是Xilinx公司1985年首家推出的，它是一种新型的高密度PLD，采用CMOS-SRAM工艺制作，其内部由许多独立的可编程逻辑模块(CLB)组成，逻辑块之间可以灵活的相互连接。
多路数据自动采集系统的设计与实现
整， 经 过调 整 的 数据 通 过 发 送装 置 发 出 ， 发 出的 数 据经 过 传 输介 质 传 递 给 接 受装 置 ， 然 后 再 经过 信 号 调理 装 置 进 行数 据 整理 ， 并将 信 息存 储于 信宿 。 此 过程 就完 成了从 信 息的发 送 到信 息的接 受 。
３ 数 据 接收 端的 电路设 计
学术平 台 ｌ 工业技术 与实践
多路数据 自动采集 系统 的设计 与实现
Ｄ Ｅ Ｓ Ｉ Ｇ Ｎ Ａ Ｎ Ｄ ｌ Ｍ Ｐ Ｌ Ｅ Ｍ Ｅ Ｎ Ｔ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｏ Ｆ Ｍ Ｕ Ｌ Ｔ Ｉ Ｃ Ｈ Ａ Ｎ Ｎ Ｅ Ｌ Ｄ Ａ Ｕ Ｔ Ｏ Ｍ Ａ Ｔ Ｉ Ｃ Ａ Ｃ Ｑ Ｕ Ｉ Ｓ Ｉ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ Ｔ Ｅ Ｍ
号 通过 显 示设 备 显示 给各 大 用户 ， 同 时也 可 以根据 需 要把 数 据存 储
到 存储 器件 中 。 最 后用 户可 以通过 用户 输入 端 ， 用 键盘 与系统 进 行交 互， 嵌入 想要 某种控 制的设 计参 数 ， 对 系统参 量进 行实 时控制 。 数据接收端的核心部件是 ＭＣ Ｕ， 它的选型与 系统速度有着密 切关系， 同时也 关系 到 系统的体 积 与功 耗 。 选 用优 质 的 ＭＣ Ｕ能够 使 整个系统设计复杂度降低很多， 而且结构布局更加紧凑 。 对于信息 处 理 量 较大 的 系统 ， 一 般选 用 １ ６ 位Ａ Ｒ Ｍ处理器 ， 如 果信 息 处理 量 更 加 巨大 ， 处 理器 任务 十 分繁 重 ， 且要 求 系统 具有 一 定速 度 ， 一般 选 如 下图 １ 所示 。 用更 高位 ３ ２ 位Ａ Ｒ Ｍ 处理 器 。 本 系统选 用 ５ １系列 ８ 位 单 片 机 即可 胜 任信 息处 理任 务 。 本 系统 需 要 实现 的功 能 较多 ， 而 且 需 要 实现 报 警 纪录 、 采样 纪 录及 系 统配 置 参 数 的存 储 ， 因 此 需要 外 加 两片 Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ ＯＭ 可 擦 式只 读 存储 器 。 该 存储 器 通过 Ｉ Ｉ Ｃ总线 与 ＭＣ Ｕ通 信 ， 可实 现存 储 器 的即 插 即用功能。 系统对每次采样数据均以文件形式进行存储 ， 可实现 对多个采样点多次采样进行存储 ， 有助于存储空间的合理利用。 １ 数据 采集 端功 能设 计图 本系统设计是一种基于 Ｒ Ｆ的无线数据采集系统的设计方案 ， ２无线数 据传 输 模块设 计 选 用的 ｎ Ｒ Ｆ ４ ０ １ 芯 片能 够较 好 的 完成 预 定任 务 。 同时 系统 设 计较 为 短 距 离 无线 通 信 具 有不 受地 理 条件 限制 ， 抗 干 扰 能力 强 ， 安 全 简单 ， 而 且 所耗 成本 不 高 ， 具 有一 定 的 实用性 和 可扩 展性 。 但 系 统设 性好 ， 安装 工 艺 简易 ， 而 且 可靠 性较 高 等优 点 。 目 前应 用较 为 广泛 的 计 中仍 然 存在 一 些 需 要 改进 的 地 方 ， 而 且 针 对 实际 不 同 需要 ， 需 要 短距 离无 线 通 信技 术 包 括无 线 局 域 网 、 蓝 牙 及红 外 数据 传 输 等 。 短 对 系统做 相应 的 改动与 调整 ， 有 待在 实际应 用 中进一 步 实验验 证 。
全国大学生电子设计竞赛设计报告 多路模拟信号采集器
多路模拟信号采集器摘要：本多路模拟信号采集器由现场模拟信号产生器、8路信号采集器、主控制三部分组成，实现了对正弦波的产生、处理和显示。
模拟信号产生器采用RC震荡原理，以运算放大芯片LM358为主体，产生八路频率在200Hz~2kHz之间可调的正弦波信号，为便于后级的采集和处理，要求波形完整和光滑。
信号采集器分为采集模式选择电路、波形转换电路、频率/电压转换电路。
主控制器包括两块STM8S105C6的8位ST芯片，分从机和主机。
从机联系了信号采集器和主机两个部分，信号采集器将AC/DC/频率脉冲三线信号输入从机MUC进行处理，完成频率计算、幅值计算等功能。
同时从机通过通用异步收发器(UART)与主机双向联系，实现两个MUC之间数据传输。
主机控制从机，最后通过高分辨率的LCD 对信号的频谱进行显示。
程序设计采用汇编语言在STVD的编译器上编程实现。
经测试，整机功能齐全，灵敏度、显示功能、传输距离等各项性能指标均可达到设计要求。
关键词：信号采集、多路、F/V转换、LCD显示Multiplexed analog signal acquisition deviceAbstract: The way more than the analog signal collector by the analog signal generator, 8 signals collector, Lord control three parts, realize the sine wave produced, processing and display of. The analog signal generator RC shocks the principle of operation amplifier chip LM358 as the main body, produce the frequency in the 200 Hz 8 ~ 2 kHz adjustable between the sine signals, for convenience level after collection and processing, requirements and smooth wave complete. Signal unit into collection model choose circuit, waveform conversion circuit, frequency/voltage transform circuit. The controller of two of the STM8S105C6 including eight ST chip, points from machine and the host. Contact the signal from the machine harvesters and host two parts, the unit will signal the AC/DC/frequency pulse three line signal input from machine MUC processing, the complete frequency calculation, amplitude calculation etc. Function. At the same time from the machine through the general asynchronous transceiver (UART) and host two-way contact, realize between two MUC data transmission. The main engine control from machine, the last through the high resolution LCD to signal spectrum displayed. Program design USES assembly language in STVD compiler in the programming. By test, the complete function, sensitivity, display function, the transmission distance etc various performance indicators are can meet the design requirements.Key words: signal acquisition and road, F/V switching, LCD display目录1.系统设计∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 41.1 设计要求及要求∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙41.2总体设计方案∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2．单元硬件电路设计∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙82.1 现场模拟信号产生器部分电∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙82.2 八路数据采集器部分电路∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙92.3 主控制部分电路∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙113. 软件设计∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙133.1 设计软件∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙133.2设计语言∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙133.3 程序设计框图∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙134. 系统调试∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙154.1 调试方法∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙154.2 调试工具∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙154.3 调试内容∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙165. 系统功能、指标参数∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙165.1 波形发生器测试∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙165.2 8路数据采集器测试∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙175.3 距离传输测试∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙175.4 LCD显示测试∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙176. 设计总结∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙18参考文献∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙18附录1 主要元器件清单∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙19附录2 电路原理图及印刷板图∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙20附录3 程序清单∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙211.系统设计1.1设计任务及要求1.1.1 设计任务设计一个8路数据采集系统，系统框图如图所示。
多路信号采集器的硬件电路设计
图 ４ 接收模块时序图
４ 采集存储控制程序设计
４．１ 采样主控程序设计：
此 次 系 统 我 们 使 用 ４８Ｍ 晶 振 ， 每 路 信 号 采 样 率 不 低 于
１２．５ｋｈｚ， 一 共 相 当 于 １６ 路 模 拟 量 ， 所 以 控 制 点 为 ４８Ｍ ÷
（１６１２．５ｋｈｚ）＝２４０ 点， 所以主控计数器中有 ２４０ 个计数点可以用
２．２ 信号调理设计 在本系统中， 由于模拟输入信号的电压范围 是 ０～１０Ｖ，所 以 此 次 设 计 使 用 ＬＭ３２４ 运 算 放 大 器 组 成 的 比 例 电 路 将 输 入 信 号 变换成 ０～２．５Ｖ 电压。然后输入模拟开关经过跟随器后， 再输入 Ａ／Ｄ 转换器。４ 路 数字信号使用一个 ５Ｖ 的稳压管， 将输入数字 信号中大于 ５Ｖ 的高电平 信 号 钳 制 在 ５Ｖ， 起 到 了 调 压 的 作 用 。 如果是低于 ５Ｖ， 那么电压将不改变。 ２．３ 输入通道设计 存储测试系统常常需要多通道同时采集。此次设计中根据 被 测 信 号 的 特 点 选 用 ＡＤＧ５０６ 模 拟 开 关 进 行 各 通 道 的 切 换 ， 该 模拟开关具有开关速度快、泄漏小等特点， 从而用最简单的硬件 电路完成多路信号的存储测试。 ２．４ 采集芯片选用： 此次设计采用 ＡＤ 公司的 ＡＤ７４９２ 采集芯片， ＡＤ７４９２ 为 １２ 位高速、低功耗、逐次逼近式 ＡＤ 转换器。它可在 ２．７Ｖ－ ５．２５Ｖ 的 供 电 电 压 下 工 作 ， 采 样 频 率 最 高 为 １．２５ＭＳＰＳ， 从 而 为 正 确 采 集 回 速 变 、缓 变 信 号 提 供 保 障 。 ２．５ 存储电路设计 此系统中， 我们共有 １ 路速变模拟信号， ８ 路缓变模拟信 号， ４ 路数字信号。首先， 对于单路速变信号而言， 其最低采样频 率为 ４０ｋＨｚ， 系统要求 的 最 低 记 录 时 间 为 ０．７５Ｓ 此 次 设 计 中 ， 用 了一个模拟开关和一个 ＡＤ７４９２ 循环进行数 据采集， 将 １ 路速 变信号和 ８ 路缓变信号交叉安排在 ＡＤＧ５０６ 上， 这样在每次速 变信号采集后， 紧接着采集 ８ 路缓变信号， 经过循环交叉采集 后， 便使得速变信号采样率是缓变信号采样率的 ８ 倍， 所以速变
基于STM32的多路模拟量数据采集设计说明
1绪论
1.1研究背景及其目的意义
近年来，数据采集及其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，它可以广泛的应用于各种领域。
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，并且测试任务是由测试设备高速自动控制完成的。由于该种数据采集测试系统具有高速性和一定的灵活性，可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和测试任务，因而得到了初步的认可。大概在60年代后期，国内外就有成套的数据采集设备和系统多属于专用的系统。
20世纪90年代至今，在国际上技术先进的国家，数据采集系统已成功的运用到军事、航空电子设备及宇航技术、工业等领域。由于集成电路制造技术的不断提高，出现了高性能、高可靠的单片机数据采集系统（DAS）。数据采集技术已经成为一种专门的技术，在工业领域得到了广泛的应用。该阶段的数据采集系统采用模块式结构，根据不同的应用要求，通过简单的增加和更改模块，并结合系统编程，就可扩展或修改系统，迅速组成一个新的系统。
关键词：数据采集，STM32，模数转换
The Designof Multi-channel Data Acquisition System Basedon STM32
ABSTRACT
This paper introduces the hardware design and software design of data acquisition based on STM32. The data acquisition system is an indispensable link between analog and digital domains. It plays a very important role. The focus of this article is the data acquisition system, and the focus of the hardware part of the system is the single-chip microcomputer chip. Data collection and communication control use a modular design and use STM32 MCU to realize themsleves. The hardware part is a single-chip microcomputer as the core, and it also includes a display module and the serial interface. The system is directly controlled by the program STM32 chip. Three-measured voltage uses a dedicated DMA channel data acquisition and the data transmission to get the STM32 built-in ADC analog digital conversion module, and it realizes the data acquisition through the digital conversion, and converts the data through the STM32 , GPIO to control LCD screen and display the collected results. Software part of the application of Csoftware use the data acquisition system, analog digital conversion system, data display, and data communications and other procedures to design.
高精度多路数据采集系统的设计
高精度多路数据采集系统的设计作者：徐建丽来源：《现代电子技术》2010年第03期摘要:随着信息技术的发展,现代的电子测控系统对数据采集器提出了更高的要求。
介绍一种基于串行A/D的数据采集系统的设计方案,结合TI公司的10位串行A/D芯片TLC1549,通过提升它的测量分辨率,使之达到12位的精度;用电子开关扩展其输入通道,实现了八路信号的数据采集,进而设计出了高精度、高分辨率、多通道的数据采集系统,并给出了硬件接口电路设计以及软件系统流程设计。
关键词:串行A/D;数据采集器;高分辨率;TLC1549中图分类号:TP316 文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)03-099-03Design of High Precision Multi-channel Data Acquisition SystemXU Jianli(Huai′an College of Information Technology,Huai′an,223003,China)Abstract:With the development of information technology,the higher requirement is needed in the electronic measurement and control system. A method of data collector design based on serial A/D is presented,using the TLC1549 as the main IC and realizing a high revolution ,high precision data collector which adopts the upgrade of its resolution to meet the accuracy of 12 b and expands its electronic switch input channels to achieve the eight-way signal data acquisition. The circuit and soft flow of the system are given.Keywords:serial A/D;data collector;high revolution;TLC1549A/D转换在电子测控系统中被广泛使用,温度、压力等非电量的测量,电压、电流等电量的测量,一般都是通过单片机(或其他控制芯片)控制A/D转换实现。
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。
高精度多路温度采集模块硬件电路设计
．
Ｓ ｍｐ ｉ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃｒ ｕ ｔｄ ｓ ｇ ｍｏ ｉ ｉ ｇ ｔ ｅ ｅ ｒ ｒ ｎ ｕ ｒ ｎ ｅ ｉ ｇ ｔ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ａ ｃ ｒ — ｉ ｌ ｙ ｎ ｈ ｉｃ ｉ ｅ ｉ ｎ， ｄ ｆ ｎ ｈ ｒ ｏ ，ａ ｄ ｇ ａ ａ ｔ ｅｎ ｈ ａ ｕ ｅ ｎ ｃ ｕ ａ ｆ ｙ
３００） ００ ０
摘 要： 介绍了一种高精度多路温度采集模块 ， 论述了该系统 的实现方 案的基础 上， 进行 了信号输入 测量 电路 、 Ａ Ｄ转换电路及热 电偶冷端温度补偿电路的系统 硬件 电路 的设计 ， ／ 并采取独立供电措施及信号 光耦 隔离设计 来 增加 系统 的抗干扰性能及稳定性 。设计 中采用精 度高 、 具有片 内 Ｐ Ａ 的模数转 化器 Ｃ ５ ２ ， 现了多信号智 Ｇ Ｓ５２实 能输入 ， 简化了电路设计 ， 结合 软件程序进行误差修正 ， 保证 了测 量精度 。对温 度采集模 块的性能进 行了测试 ， 实验结 果表 明 ： 系统设计 比较合理 ， 精度较高 ， 到预期效果 。 达
ｎ ｌｎ ｕ ａｕ ｅ ｎ ｉ ｕｔ Ａ Ｄ ｃｎ ｅｓ ｎｃ ｃｉ， ｏｄｊｎ ｔ ｎｔｍｐ ｒｔｒ ｏ ｅ ｓ ｔ ｎ ａ ｉｐ ｔ ｍｅ ｓｒｍｅ ｔ ｒ ｉ， ／ ｖ ｒｉ ｉ ｕｔ ｃ ｌ ｃｉ ｃｃ ｏ ｏ ｒ ｕ ｏ ｅ ｅａｕｅｃｍｐ ｎ ａｉ ｏ
多路模拟信号采集电路毕业论文
多路模拟信号采集电路毕业论文1 绪论1.1 课题来源及研究的目的和意义近年来，数据采集与处理的新技术、新方法，直接或间接地引发其革新和变化，实时监控(远程监控)与仿真技术(包括传感器、数据采集、微机芯片数据、可编程控制器PLC、现场总线处理、流程控制、曲线与动画显示、自动故障诊断与报表输出等)把数据采集与处理技术提高到一个崭新的水平。
“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。
从严格意义上说，数据采集系统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。
总之，不论在哪个应用领域中，数据的采集与处理越及时，工作效率就越高，取得的经济效益就越大。
数据采集系统的任务，具体地说，就是传感器从被测对象获取有用信息，并将其输出信号转换为计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的处理，得出所需的数据。
同时，将计算得到的数据进行显示、储存或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来进行某些物理量的控制。
数据采集系统性能的好坏，主要取决于它的精度和速度。
在保证精度的条件下，应有尽可能高的采样速度，以满足实时采集、实时处理和实时控制的要求[1]。
现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)的出现是超大规模集成电路(VLSI)技术和计算机辅助设计(CAD)技术发展的结果，是当代电子设计领域中最具活力和发展前途的一项技术，它的硬件描述语言的可修改性、高集成性、高速低功耗、开发周期短、硬件与软件并行性决定了它的崛起是必然的趋势。
现场可编程门阵列FPGA器件是Xilinx公司1985年首家推出的，它是一种新型的高密度PLD，采用CMOS-SRAM工艺制作，其部由许多独立的可编程逻辑模块(CLB)组成，逻辑块之间可以灵活的相互连接。
多路高精度模拟量采集电路的软硬件设计与实现
多路⾼精度模拟量采集电路的软硬件设计与实现多路⾼精度模拟量采集电路的软硬件设计与实现摘要：介绍了基于CAN总线通信协议的多路⾼精度模拟量采集电路的软硬件设计与实现。
采⽤了A/D转换芯⽚AD1674，通过软件分时的⽅法采集24路12位模拟量信号，特别适⽤于航天器地⾯测试；同时模拟量采集电路使⽤了CAN总线通信⽅式，实现了采集卡的灵活控制和数据交换。
软件采⽤了C语⾔编写，提⾼了开发的效率。
关键词：单⽚机；模拟量采集；CAN总线；AD16740 引⾔数据采集技术是电⼦学科的重要分⽀，是传感器、信号获取、存储与处理等相关技术结合的产物。
随着我国⼯业⽔平的提⾼，现场的数据采集显得越来越重要，许多被测参数，如温度、流量、压⼒、液位、速度等都是连续变化的模拟量，对其测量精度、采集速度、数据稳定性和远程通信质量的要求也越来越⾼。
⼀个良好的数据采集卡能够在复杂环境下为数据采集带来很多便利。
同样，在航天领域，模拟整星环境对航天器有效载荷输出的模拟量进⾏实时采集，是航天器地⾯检测中的⼀项重要任务。
本采集卡采⽤12位的A/D转换芯⽚AD1674，可以满⾜⼀些对采集精度要求较⾼的场合。
在通信⽅⾯，本采集卡使⽤CAN总线进⾏采集数据的传输，CAN控制器选⽤SJA1000[1]。
CAN总线具有良好的抗⼲扰能⼒，能够满⾜⼯业现场的需求，⽽且应⽤成本较低，该总线应⽤⼴泛，简单⽅便，能很好地实现系统的集散控制。
本⽂分别从硬件和软件两⽅⾯对系统设计进⾏详细的介绍。
硬件⽅⾯对主要芯⽚的应⽤电路和抗⼲扰措施作简单介绍；软件⽅⾯则重点介绍模拟量数据采集模块和模拟量数据上传模块。
1 系统硬件设计和抗⼲扰措施本模拟量采集卡为24路12位模拟量采集系统，使⽤基于SJA1000的CAN总线通信⽅式，可以通过拨码开关来选择本卡地址，采集通道的选择是通过软件控制模拟开关完成的[2]。
本⽂设计的模拟量遥测电路有4部分组成：CAN总线接⼝协议电路、单⽚机AT89C51电路、模拟量采集电路（芯⽚为AD1674）和模拟量开关电路。
实现多路模拟量采集的方法
实现多路模拟量采集的方法在电气测控系统中，常常需要采集各种模拟量信号、数字量信号，并对它们进行相应的处理。
一般情况下，测控系统中用普通MCU(如51、32等单片机或控制型DSP)是可以完成系统任务的。
当要采集的信号量特别多时(特别是各种信号量、状态量),仅仅靠用普通MCU 资源就往往难以完成任务。
此时，只能采取多MCU 联机处理模式,或者靠其它芯片扩展系统资源来完成系统的监测任务。
这样做不仅增加了大量的外部电路和系统成本，且大大增加了系统的复杂性，因而系统的可靠性就会受一定的影响,这显然不是设计者所愿意看到的。
如果一个系统需要大量的模拟量数据采集，由一个主控制带上自己系统所需的模拟量采集板卡也是一个不错的选择。
模拟量采集板卡往往具有多路高精度AD 输入，通过非常可靠的ModBus 协议，能够扩展出数千路模拟量。
我使用的是成都亿佰特的一款AD 采集板卡，效果还不错，它的modbus 寄存器定义如下：地址字节变量名称类型说明400012保留只读400022保留只读400032保留只读400042保留只读400052保留只读400062保留只读400072保留只读400082保留只读400092保留只读400102保留只读400112保留只读400122保留只读400132AI1输入量只读单位0.001mA400142AI2输入量只读400152AI3输入量只读400162AI4输入量只读400192保留读/写400202保留读/写400212保留读/写400222保留读/写400232保留读/写400242保留读/写400252保留读/写400262保留读/写400272保留读/写400282保留读/写40029保留读/写400302保留读/写400312通道1参考电压读/写400322通道2参考电压读/写400332通道3参考电压读/写400342通道4参考电压读/写400352ModeBus地址读/写400362波特率读/写400372校验位读/写400382下限寄存器读/写0-65535 400392上限寄存器读/写400402通道1转换值只读400412通道2转换值只读400422通道3转换值只读400432通道4转换值只读波特率代码表校验位码表012000（默认）无校验124001偶校验248002奇校验3（默认）96004192005384006576007115200如上图所示，这种板卡的测量精度还是很不错的，由于厂家已经做好了相关硬件与软件的设计，通过Modbus协议，便可“拿上就用”，省时省力。
基于单片机的多路模拟量数据采集系统设计 -张安鑫(毕业设计任务书)
指导教师年月日
负责教师年月日
（二）基本要求
（1）学习51系列单片机的工作原理。
（2）学习掌握51单片机的指令系统和C51程序设计。
（3）设计控制电路和编制好程序。
（4）进行模拟实验。
（5）撰写论文15000字左右，翻译3学伟.数据采集系统的发展与应用.电测与仪表. 2004. 08期
沈阳航空航天大学
毕业设计（论文）任务书
二级学院自动化学院
专业自动化
班级6407203
学生张安鑫
指导教师乔志华
负责教师乔志华
毕业设计(论文)任务书
毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目
基于单片机的多路模拟量数据采集系统设计
毕业设计（论文）时间2010年3月1日至2010年6月30日
毕业设计（论文）进行地点自动化学院实验中心
毕业设计（论文）内容及要求：
(一)主要内容
单片机数据采集系统是计算机在工业控制中最为普遍的应用系统¸它的任务是采集生产过程中的各种工况参数经过处理后送入内存储器,CPU再对这些参数数据进行分析,运算和处理。
本系统由上位机和下位机组成，上位机负责开关量数据的显示和系统的管理，下位机由单片机控制板构成，负责离散量数据的采集。上位机可以采用VB编程，下位机采用AT89S52系列单片机、光电耦合器、锁存器和缓冲器等芯片组成，采用C语言编程实现。实现多路开关量数据采集功能。
高精度多路温度采集模块硬件电路设计
２００８．幸１２ｆｉＪ危子测斌Ｄｅｃ．２００Ｂ镶１２翔ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＴＥＳＴＮｏ．１２．－－ｊＬＣ了同精度多路温度采集模块硬件电路设计李海真１，孙运强１，许鸿鹰２（１中北大学信息与通信工程学院通信教研室太原０３００５１；２天津创世科技有限公司天津３０００００）摘要：介绍了一种高精度多路温度采集模块，论述了该系统的实现方案的基础上，进行了信号输入测量电路、Ａ／Ｄ转换电路及热电偶冷端温度补偿电路的系统硬件电路的设计，并采取独立供电措施及信号光耦隔离设计来增加系统的抗干扰性能及稳定性。
设计中采用精度高、具有片内ＰＧＡ的模数转化器ＣＳ５５２２，实现了多信号智能输入，简化了电路设计，结合软件程序进行误差修正，保证了测量精度。
对温度采集模块的性能进行了测试，实验结果表明：系统设计比较合理，精度较高，达到预期效果。
关键词：温度采集模块；ＣＳ５５２２；高精度；硬件电路中图分类号：ＴＰ２１１文献标识码：ＡＨａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎｏｆｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓａｍｐｌｅｍｏｄｕｌｅｗｉｔｈｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎＬｉＨａｉｚｈｅｎｌ，ＳｕｎＹｕｎｑｉａｎ９１，ＸｕＨｏｎｇｙｉｎ９３（１ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００５１；２ＴｉａｎｊｉｉｎＣｈｕａｎｇｓｈｉＬｉｍｉｔｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｈｅｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓａｍｐｌｅｍｏｄｕｌｅａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｃｈｅｍｅ，ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｃｄｅｓｉｇｎｅｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔ，ｗｈｉｃｈｉｓｃｏｎｓｉｓｔｏｆ：ｓｉｇ—ｎａｌｉｎｐｕｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔ，Ａ／Ｄｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ，ｃｏｌｄｊｕｎｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔ，ａｌｓｏｐｒｏｖｉｄｅｄｐｏｗｅｒｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｏｐｔｉｃａｌｌｙｃｏｕｐｌｅｄｉｓｏｌａｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｔＯｉｍ－ｐｒｏｖｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｉｍｍｕｎｉｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｕｓｅｄｔｈｅｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒＣＳ５５２２ｗｉｔｈａｉｎｔｅｒｉｏｒＰＧＡ，ａｃｈｉｅｖｉｎｇｔｈｅｍｕｌｔｉｐｌｅｓｉｇｎａｌｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｌｙｉｎｐｕｔ．Ｓｉｍｐｌｉｆｙｉｎｇｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎ，ｍｏｄｉｆｙｉｎｇｔｈｅｅｒｒｏｒ，ａｎｄｇｕａｒａｎｔｅｅｉｎｇｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａ—ｃｙ．Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｌｌｅｃｔｔｉｎｇｍｏｄｕｌｅｗａｓｔｅｓｔｅｄ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓ：ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｗａｓｒｅａｓｏｎａｂｌｅｗｉｔｈｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｉｔａｇｒｅｅｓｗｅｌｌｗｉｔｈｔｈｅａｎｔｉｃｉｐａｔｅｄｏｂｊｅｃｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓａｍｐｌｅｍｏｄｕｌｅ；ＣＳ５５２２；ｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ；ｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔ０引言温度是表征物体冷热程度的物理量，是工业生产中一个非常重要的参数。
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利用CAN总线通信协议进行数据的传输操作，电路上电后，对SJA1000进行初始化，数据传输波特率为125 kb/s，用中断方式，每接收到上位机一帧数据传送请求信息，就引发一次微处理器中断，在中断服务程序中读取该组帧信息并传送到上位机界面[8]。
3 验证结果
此模拟量遥测电路板已经做过全面的测试，测试结果表明：采集模拟量数据的精度可以达到±0.02 V，符合航天器有效载荷对测试设备的要求。目前，此电路板已经批量地应用在地面测试设备中，大大地提高了测试效率和测试精度。
2.1 模拟量数据采集模块
在A/D采集过程中，运用了软件滤波方式以提高模拟量信号的采集精度。具体方法如下：每次选通一个通道时，先软件延时2 ms，等信号稳定后，开通AD1674以查询的方式开始读取采集数据，连续采集10次，去掉最大值和最小值后，取平均值，然后再关掉此通道，开下一个通道，依次类推，24路通道循环采集。这样可最大限度地消除电路板本身由电路干扰带来的影响[6-7]。
2 软件设计
在模拟量遥测电路的软件设计中，最重要的部分为模拟量数据采集模块和模拟量数据上传模块。其他程序均为处理器最小系统初始化的常用指令。
模拟量遥测电路的软件流程图。
程序开始先初始化单片机最小系统，初始化CAN总线控制器SJA1000，然后开外中断INT0，之后程序进入循环采集24路通道模拟量的过程中，等待外中断的来临，通过CAN总线发送模拟量采集数据。
4 结束语
本文介绍了基于AD1674转换芯片和CAN总线传输的模拟电路的设计，对其硬件和软件的设计作了较为详细的阐述，其测试验证结果也符合预期。通过自主研发，整体提升了地面测试平台的性能和测试精度，提高了对航天器有效载荷进行地面测试的有效性。
5位拨码开关设定电路板的板号，软件设定相应的通信协议。单片机通过CAN总线将模拟量采集数据传送给上位机做处理。模拟量通过模拟开关AD7501选择24路模拟量中的一路，两片AD7501完成8路模拟量的差分输入，共需6片AD7501。模拟量经过放大器AD620缓冲放大后再输入到模拟量采集芯片AD1674[3]。
转换时间为10 μs；非线性误差为±1/2 LSB；满量程校准误差为0.125%；内有+10 V基准电源；单极或双极电压输入范围为0 V~ 10 V，0 V~20 V，±5 V，±10 V；利用不同的控制信号可实现8位或12位转换，转换后的数据有两种读出方式：12位一次输出和8位、4位分两次输出。设有三态输出缓冲器，可直接与8位或16位的微处理器接口；采用双电源供电：模拟部分为±12 V/±15 V，数字部分为+5 V。
多路高精度模拟量采集电路的软硬件设计与实现
摘 要： 介绍了基于CAN总线通信协议的多路高精度模拟量采集电路的软硬件设计与实现。采用了A/D转换芯片AD1674，通过软件分时的方法采集24路12位模拟量信号，特别适用于航天器地面测试；同时模拟量采集电路使用了CAN总线通信方式，实现了采集卡的灵活控制和数据交换。软件采用了C语言编写，提高了开发的效率。
AD620仪表放大器电路的放大倍数与电阻值的关Байду номын сангаас如下：
选取RG=49.4 Ω的精密电阻，放大器放大倍数G=2。输入0~5 V的模拟量，对应输出为0~10 V。
1.2 模拟量/数字量转换芯片AD1674的电路设计
AD1674是一种12位带并行微机接口的逐次逼近型模/数转换芯片。该芯片内部自带采样保持器（SHA）、10 V基准电压源、时钟源以及可与微处理器总线直接接口的暂存/三态输出缓冲器。其基本特点和参数如下：
本采集卡采用12位的A/D转换芯片AD1674，可以满足一些对采集精度要求较高的场合。在通信方面，本采集卡使用CAN总线进行采集数据的传输，CAN控制器选用SJA1000[1]。CAN总线具有良好的抗干扰能力，能够满足工业现场的需求，而且应用成本较低，该总线应用广泛，简单方便，能很好地实现系统的集散控制。本文分别从硬件和软件两方面对系统设计进行详细的介绍。硬件方面对主要芯片的应用电路和抗干扰措施作简单介绍；软件方面则重点介绍模拟量数据采集模块和模拟量数据上传模块。
1.1 仪表放大器AD620的电路设计
AD620是一种只用一个外部电阻就能设置放大倍数为0~1 000的低功耗、高精度仪表放大器。它体积小，采用8管脚的SOIC或DIP封装；供电电源范围为±2.3 V~±18 V；最大供电电流仅为1.3 mA。本电路设计采用±12 V电源供电，设计为2倍放大倍数。AD620外围电路。
1 系统硬件设计和抗干扰措施
本模拟量采集卡为24路12位模拟量采集系统，使用基于SJA1000的CAN总线通信方式，可以通过拨码开关来选择本卡地址，采集通道的选择是通过软件控制模拟开关完成的[2]。
本文设计的模拟量遥测电路有4部分组成：CAN总线接口协议电路、单片机AT89C51电路、模拟量采集电路（芯片为AD1674）和模拟量开关电路。。
本电路选择AD1674的工作方式为：单极性0 V~10 V输入；数据读出方式为8位、4位两次读出，。
1.4 硬件滤波设计
在24路模拟量通道的每一个通道的正、负线输入端之间都加上了RC滤波网络。选用R=1 kΩ，C=0.1 μF，有效地抑制尖峰脉冲及部分噪声的干扰，从而使通道的信噪比大大提高。对数字地和模拟地在适当的位置短接，可以有效防止地线干扰，保证采集电路正常工作。
关键词： 单片机；模拟量采集；CAN总线；AD1674
0 引言
数据采集技术是电子学科的重要分支，是传感器、信号获取、存储与处理等相关技术结合的产物。随着我国工业水平的提高，现场的数据采集显得越来越重要，许多被测参数，如温度、流量、压力、液位、速度等都是连续变化的模拟量，对其测量精度、采集速度、数据稳定性和远程通信质量的要求也越来越高。一个良好的数据采集卡能够在复杂环境下为数据采集带来很多便利。同样，在航天领域，模拟整星环境对航天器有效载荷输出的模拟量进行实时采集，是航天器地面检测中的一项重要任务。