【正文】 模擬信號的輸入輸出通道和數(shù)字信號的輸入輸出通道。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入又稱為數(shù)據(jù)的收集；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出又稱為數(shù)據(jù)的分配。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分類 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，用途和功能也各不 相同，常見的分類方法有以下幾種：根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能分類：數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分配；根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)適應環(huán)境分類：隔離型和非隔離型，集中式和分布式，高速、中速和低速型；根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制功能分類：智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，非智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；根據(jù)模擬信號的性質(zhì)分類：電壓信號和電流信號，高電平信號和低電平信號，單端輸入 (SE)和差動輸入 (DE)，單極性和雙極性；根據(jù)信號通道的結(jié)構(gòu)方式分類：單通道方式，多通道方式。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務，具體地說，就是采集傳感器輸出的模擬信號并轉(zhuǎn)換成計 算機能識別的數(shù)字信號，然后送入計算機，根據(jù)不同的需要由計算機進行相應的計算和處理，得出所需的數(shù)據(jù)。與此同時，將計算得到的數(shù)根進行顯示和打印，以便實現(xiàn)對某些物理量的監(jiān)視 。 1， 4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 從硬件力向來看，白前數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種：一種是微型計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；另一種是集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 微型計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由傳感器、模擬多路開關(guān)、程控放大器、采樣 /保持器、 AD 轉(zhuǎn)換器、計算機及外設等部分組成。集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計算機 網(wǎng)絡技術(shù)的產(chǎn)物，它由若干個“數(shù)據(jù)采集站”和一臺上位機及通 信線路組成。數(shù)據(jù)采集站一般是由單片機數(shù)據(jù)采集裝置組成。位于生產(chǎn)設備附近，可獨立完成數(shù)據(jù)采集和 預 處理任務，還可將數(shù)據(jù)以數(shù)字信號的形式傳送給上位機。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計的基本原則 對于不同的采集對象，系統(tǒng)設計的具體要求是不相同的。但是，由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成的，因此，系統(tǒng)設計的一些基本原則是大體相同的 。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 微電子技術(shù)的一系列成就以及微型計算機的廣泛應用，不僅為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應用開拓了廣闊的前景，也對數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 (1)新型快速、高分辨率的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部件不斷涌現(xiàn)，大大提高了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能。 (2)高性能單片機的問世和各種數(shù)字信號處理器的涌現(xiàn)，進一步推動了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應用。 (3)智能化傳感器 (Smarts nor)的發(fā)展，必將對今后數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。 (4)與微型機配套的數(shù)據(jù)采集部件的大量問世，大大方便了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在各個領(lǐng)域里應用并有利于促進數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)的進一步發(fā)展。 (5)分布式數(shù)據(jù)采集是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展的一個重要趨勢 2 系統(tǒng)功能介紹 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖所示 。本系統(tǒng)執(zhí)行的過程如下：傳感器把采集的非電量信號轉(zhuǎn)換成電壓（ 05V）或電流（ 420mA）的標準信號，通過信號調(diào)理電路把模擬信號送到單片機內(nèi)部的 A/D 轉(zhuǎn)換器， CPU 根據(jù)設定的采樣周期，對多 路通道信號進行循環(huán)采集，并讀取 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號，進行分析計算后將實測值送到液晶上指定的位置顯示，同時通過鍵盤控制把有用的數(shù)據(jù)及采樣時間存儲在 ROM 中。最后通過串行通訊把 ROM 中的數(shù)據(jù)傳送到 PC 機，利用 VB 提供良好的界面 和 串口通信 功能 。 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 2． 1 方案的論證 ． 1 模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇 A/D 轉(zhuǎn)換器的種類很多，就位數(shù)來分，有 8 位， 10 位， 12 位和 16 位等。位數(shù)越高分辨率就越高，價格也就越貴。 A/D 轉(zhuǎn)換器的型號很多，在精度和轉(zhuǎn)換速度上差異很大。 （ a）雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器：雙積分式是一種間接式 A/D 轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點是轉(zhuǎn)換 精度高，速度快缺點是轉(zhuǎn)換時間長，一般要 40～ 50ms，適用于轉(zhuǎn)換速度不快的場合。 （ b）逐 次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器：逐次逼近式的屬于直接式 A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換精度高，速度高，價格適中，是目前種類最多，應用最廣的 A/D 轉(zhuǎn)換器，典型的8 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器有 ADC0809。 鑒于方案（ b）的轉(zhuǎn)換速度比方案（ a） 快，價格適中，各類繁多，應用廣泛，故本設計采用 ADC0809。 2． 的選擇 單片機是屬于 Embedded System(嵌入系統(tǒng) )，此系統(tǒng)的是把 CPU 加上一些少量的內(nèi)存和輸出入組件 (I/O)，都嵌入在一顆芯片內(nèi)，再使用特定的組譯和編譯軟件編輯程序，利用燒錄器把程序儲存到單芯片，如此加上一 些簡單的周邊電路，即可變成一個控制系統(tǒng)。本設計中選用 87C51 其中內(nèi)部已內(nèi)建程序存儲器ROM，不必再去外擴程序存儲器，使用更加方便。 2． LED 數(shù)碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，單色，分段全彩管可用大樓，道路，河堤輪廓亮化， LED 數(shù)碼管可均勻排布形成大面積顯示區(qū)域，可顯示圖案及文字，并可播放不同格式的視頻文件。通過電腦下 flash、動畫、文字等文件，或使用動畫設計軟件設計個性化動畫，播放各種動感變色的圖文效果 。 LED 的優(yōu)點： 、低熱量 所以在本系統(tǒng)中采用低功耗的 LED4561A 2． . 電壓 /頻率轉(zhuǎn)換器 電壓頻率轉(zhuǎn)換器 VFC（ Voltage Frequency Converter）是另一種實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的器件，將模擬電壓量變換為脈沖信號，該輸出脈沖信號的頻率與輸入電壓的大小成正比。 所以在本系統(tǒng)中采用 性能價格比高、外圍電路簡單、可單電源供電、低功耗的 LM331。 3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件 設計 3． 1 數(shù)據(jù)的采集部分 傳感器的分類及特點 傳感器根據(jù)被測物理量的不同分為溫度傳感器，壓力傳感器，濕度傳感器，流量傳感器等 。 傳感器把采集的非電量信號轉(zhuǎn)換成電壓（ 05V）或電流（ 420mA）的標準信號，本系統(tǒng)采用 溫度傳感器。 溫度傳感器測量物體溫度的方法可分為接觸式和非接觸式。接觸式測溫法是將傳感器置于與被測物體相同的熱平衡中，使傳感器與物體保持同一溫度的測溫法。實現(xiàn)這種方法有兩種途徑，一是利用介質(zhì)受熱膨脹的原理來檢測溫度，二是利用敏感元件電氣參數(shù)隨溫度變化的特性來檢測溫度。非接觸式測溫法不必將傳感器與物體接觸而檢測物體輻射熱的測溫法。實現(xiàn)這種測溫方法可利用物體的表面熱輻射強度與溫度的關(guān)系來檢測溫度。 3． 2信號放大電路 正弦信號發(fā)生模塊主要采用集成函數(shù)發(fā)生器 ICL8038， ICL8038函數(shù)發(fā)生器是采用肖特基勢壘二極管等先進工藝制成的單片集成電路芯片，具有電源電壓范圍寬、穩(wěn)定度好、精度高等優(yōu)點，外部只需接入很少的元件即可工作，可同時產(chǎn) 生方波、三角波和正弦波。 ICL8038及外圍電路如圖 2所示，由 8腳輸入外部控制電壓