【正文】 大慶師范學院 本科生畢業(yè)論文 基于虛擬儀器的壓力監(jiān)測系統(tǒng)研究 院 （系） 物理與電氣信息工程 專 業(yè) 電子信息工程 (自動化方向 ) 研 究 方 向 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 學 生 姓 名 王超 學 號 202101071823 指導教師姓名 王傳英 指導教師職稱 講師 2021 年 5 月 20 日 大慶師范學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） I 摘要 面對大量的數(shù)據(jù)，人工處理已遠遠無法滿足時代的要求，依靠微電子技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、存儲和顯示，成為適應(yīng)時代步伐的唯一有效捷徑。本系統(tǒng)采用模數(shù)轉(zhuǎn)換、微處理器、存儲器等芯片來實現(xiàn) 8 路數(shù)據(jù)的采集，將采集的信號進行存儲，按時間上傳到上位機 PC，通過不同模式的選擇進行數(shù)據(jù)采集、查詢、打印和顯示等。在文中較系統(tǒng)的介紹了從模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換過程和討論了轉(zhuǎn)換過程中的技術(shù)參數(shù)等問題，并進行了系統(tǒng)存在的一些誤差分析。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集部分和顯示控制部分。數(shù)據(jù)采集部分主要負責數(shù)據(jù)的采集，將從調(diào)理電 路送過來的信號進行量化，把模擬量變成數(shù)字量。顯示部分主要是把采集來的數(shù)據(jù)進行顯示，并控制各通道數(shù)據(jù)采集的次序，它采用 8279 作為鍵盤顯示接口器件，用硬件完成對顯示器和鍵盤的掃描，用開關(guān)矩陣控制各通道數(shù)據(jù)采集的次序，用 LED進行數(shù)據(jù)的顯示。 關(guān)鍵詞 ： 單片機，數(shù)據(jù)采集，查詢，上位機通信 大慶師范學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） II ABSTRACT The face of large amounts of data, manual processing far can not meet the requirements of the times, relying on microelectronics technology to achieve data acquisition, storage and display, as the pace of the times the only effective shortcut. The system uses analogdigital conversion, microprocessor, memory and other chips to achieve the 8channel data acquisition, storage signals will be collected by time uploaded to the host puter PC, by the choice of different modes of data capture, query, print and display, etc.. In the paper a more systematic introduction of the analog signals to digital signals from the conversion process and discuss the technical parameters of the conversion process and other issues, in the end, we also conducted a systematic analysis of the existence of a number of errors. Data acquisition system is divided into the data collection and display control section. The data collection is mainly responsible for data collection, sent over from the signal conditioning circuit to quantify, the analog into digital. Showing some of the major is to show the data gathered, and control the order of the channel data acquisition, which uses 8279 as the keyboard and display interface device, plete with hardware, monitor and keyboard scanning, with the switch matrix control the order of the channel data acquisition with LED display data. KEY WORDS: signal chip microputer 、 acquisition、 PCmuncation 大慶師范學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） III 目 錄 摘要 ..................................................................... I 第 1 章 前 言 ............................................................. 2 設(shè)計的研究意義 ................................................... 2 系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ............................................. 2 設(shè)計的主要任務(wù) ................................................... 1 第 2 章數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體功能介紹和說明 ..................................... 3 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 .................................................. 3 系統(tǒng)各部分的功能 ................................................ 4 信號調(diào)理部分 ................................................... 4 數(shù)據(jù)處理部分 ................................................... 6 第 3 章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計 .............................................. 9 主要芯片介紹 .................................................... 9 8051AH 的功能特點 .............................................. 9 ADC0809 的功能特點 ............................................ 11 LF398 芯片介紹 ................................................ 13 功能模塊電路設(shè)計 .................................................... 14 數(shù)據(jù)采集模 塊電路設(shè)計 .......................................... 14 查詢打印模塊電路設(shè)計 .......................................... 18 第 4 章 數(shù)據(jù)采集與通信系統(tǒng)軟件設(shè)計 ....................................... 20 單片機數(shù)據(jù)采集的分析與設(shè)計 ...................................... 22 單片機與 PC通信的分析與設(shè)計 ..................................... 24 查詢，打印功能的實現(xiàn) ............................................ 26 第 5 章 誤差分析 ......................................................... 30 第 6 章 結(jié)論 ............................................................. 30 參考文獻 ................................................................ 32 謝詞 .................................................................... 32 附錄 .................................................................... 33 大慶師范學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 2 第 1 章 前 言 設(shè)計的研究意義 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)就是將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換成計算機能識別的數(shù)字信號，然后送入計算機進行相應(yīng)的計算和處理，得出所需的數(shù)據(jù)。并將計算得到的數(shù)據(jù)進行顯示或打印，以便實現(xiàn)對某些物理量的實時監(jiān)控。在生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域， 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)幾乎無處不在，凡是有自動監(jiān)測及控制的地方都會有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的身影出現(xiàn)；從簡單到復雜，從空中、地面到地下，凡是能想象到的地方都有使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的需求。因此，對本課題的研究有極其廣闊的發(fā)展前景和巨大的經(jīng)濟價值。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于 20 世紀 50 年代，由于數(shù)據(jù)采集測試系統(tǒng)具有高速性和一定的靈活性，可以滿足眾多傳統(tǒng)方法不能完成的數(shù)據(jù)采集和測試任務(wù)，因而得到了初步的認可。到了 70 年代中后期，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展過程中逐漸分為兩類，一類是實驗室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，另一類是工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。就使用的總線而言，實驗室數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)多采用并行總線，工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)多采用串行數(shù)據(jù)總線。隨著微型機的發(fā)展，誕生了采集器、儀表同計算機溶為一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由于這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能優(yōu)良，超過了傳統(tǒng)的自動檢測儀表和專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因此獲得了驚人的發(fā)展。隨著計算機的普及應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到了極大的發(fā)展，開始出現(xiàn)了通用的數(shù)據(jù)采集與自動測試系統(tǒng)，該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有兩類，一類以儀器儀表和采集器、通用接口總線和計算機等構(gòu)成。例如，國際標準 ICE625（ GPIB）接口總線系統(tǒng)就是一個典型的代表。這類系統(tǒng)主要用于實驗室，在工業(yè)生產(chǎn) 現(xiàn)場也有一定的應(yīng)用。第二類以數(shù)據(jù)采集卡、標準總線和計算機構(gòu)成，例如：STD 總線系統(tǒng)。這種接口系統(tǒng)采用積木式結(jié)構(gòu)，把相應(yīng)的接口卡裝在專用的機箱內(nèi)，然后由一臺計算機控制。第二類系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用較多。這兩種系統(tǒng)中，如果采集測試任務(wù)改變，只需將新的儀用 電纜接入系統(tǒng)或?qū)⑿驴ㄔ偬砑拥綄Ｓ玫臋C箱即可完成硬件平臺的重建，顯然，這種系統(tǒng)比專用系統(tǒng)靈活得多。 系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 時至今日，由于集成電路制造技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠性的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在國際上技術(shù)先進的國家，數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)在軍事、 航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、工業(yè)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。目前有的 DAS（ Data acquisition systems— 數(shù)據(jù)采集 大慶師范學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 1 系統(tǒng)）產(chǎn)品精度已達 16 位，采集速度每秒達到幾十萬次以上，數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為一種專門的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。該階段數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用更先進的模塊式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的應(yīng)用要求，通過簡單的增加和更改模塊，并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可擴展或修改系統(tǒng)，迅速地組成一個新的系統(tǒng)。該階段并行總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向高速、模塊化和即插即用方向發(fā)展，典型系統(tǒng)有 VXI 總線系統(tǒng)， PCI 總線系統(tǒng)等，數(shù)據(jù)位已達到32位總 線寬度，采樣頻率可以達到 100MSps。由于采用了高密度，屏蔽型，針孔式的連接器和卡式模塊，可以充分保證其穩(wěn)定性及可靠性，但其昂貴的價格是阻礙它在自動化領(lǐng)域普及的一個重要因素。串行總線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和智能化方向發(fā)展，