【正文】 this article.The system has low cost, low power consumption, recognition performance is strong and intelligent degree in higher advantages, which has relatively broad application prospects.KEY WORDS: ARM,S3C44B0X,Data Acquisition System,AD7663II畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。并提供了原理圖和總體電路圖，并編寫了程序代碼，最后提出了關(guān)于高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計的觀點。本文介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，對本系統(tǒng)的主要芯片進行了選型尤其是模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7663的接口電路。對信號進行高速和高精度的采集以及對采集數(shù)據(jù)處理的研究和設(shè)計是本課題的主要任務(wù)。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）基于ARM的高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 摘 要近年來，隨著計算機技術(shù)、電子技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，如何對數(shù)據(jù)進行采集和處理顯得越發(fā)重要，數(shù)據(jù)采集的速度和精度是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展的兩個主要方向。單片機、ARM、DSP 等各種微處理器的廣泛應(yīng)用，為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了一個有效的平臺。本文基于ARM7S3C44B0X處理器的高速、高精度、多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，利用ARM7S3C44B0X豐富的功能接口和較高的工作頻率，實現(xiàn)對信號的采集和數(shù)據(jù)處理的功能。將系統(tǒng)化分成各個功能單元并對各個功能模塊進行分析。該系統(tǒng)具有成本低、功耗低、識別性能強及智能程度高等優(yōu)點，具有較為廣闊的應(yīng)用前景。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評價：一、撰寫（設(shè)計）過程學(xué)生在論文（設(shè)計）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計方案的合理性□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格完成畢業(yè)論文（設(shè)計）期間的出勤情況□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格三、論文（設(shè)計）水平論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格建議成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日評閱教師評閱書評閱教師評價：一、論文（設(shè)計）質(zhì)量論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格二、論文（設(shè)計）水平論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格建議成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）評閱教師： （簽名） 單位： （蓋章）年 月 日教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評價：一、答辯過程畢業(yè)論文（設(shè)計）的基本要點和見解的敘述情況□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達情況□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài)□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格三、論文（設(shè)計）水平論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格評定成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名）年 月 日教學(xué)系意見：系主任： （簽名）年 月 日目　錄前　言 1第1章 緒論 3 課題的背景及研究意義 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 4 論文的主要內(nèi)容 5第2章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計 7 數(shù)據(jù)采集的相關(guān)原理 7 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基本構(gòu)成 7 數(shù)據(jù)采樣原理 8 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體方案 9 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計目標 9 系統(tǒng)的整體設(shè)計 9第3章 數(shù)據(jù)采集模塊的硬件設(shè)計與實現(xiàn) 13 多路開關(guān)及信號調(diào)理模塊設(shè)計 13 信號調(diào)理模塊 13 多路開關(guān)的選擇 14 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 15 信號驅(qū)動放大器信息 15 基準電壓源ADR421 16 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選擇 16 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7663介紹 19 存儲模塊設(shè)計 20 存儲模塊電路設(shè)計 20 硬件和存儲器設(shè)置 23 鍵盤模塊設(shè)計 23 鍵盤線路模塊設(shè)計 24 寄存器的設(shè)置 24 顯示模塊的設(shè)計 25 LCD接口電路的設(shè)計 25 LCD控制寄存器的設(shè)置 27 時鐘電路的設(shè)計 28 ARM處理器的選擇 29 S3C44B0X的結(jié)構(gòu)介紹 29 S3C44B0X芯片介紹 30 S3C44B0X芯片引腳介紹 31第四章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計 36 主程序流程 36 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序 39 鍵盤程序掃描程序 41結(jié)　論 45謝 辭 46參考文獻 47附　錄 49外文資料翻譯 55前　言隨著數(shù)字化時代的來臨，數(shù)字信號的處理技術(shù)已經(jīng)滲透到人們生活的方方面面，化工、醫(yī)學(xué)、工業(yè)及科研等各個領(lǐng)域中，都必須對相應(yīng)的信號進行檢測與處理。數(shù)據(jù)采集可以說是數(shù)字信號處理的核心，數(shù)據(jù)采集的好壞將直接影響未來的工作。一個完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)當包括信號、傳感器或執(zhí)行機構(gòu)、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集設(shè)備和軟件等部分。除了基本數(shù)據(jù)采集的功能外，還必須針對不同行業(yè)領(lǐng)域、不同的現(xiàn)場環(huán)境實現(xiàn)多種工作模式、多種量程范圍、多種控制方法、多種數(shù)據(jù)傳送和顯示方式以及實時時鐘的功能等，因此，數(shù)據(jù)采集儀器儀表的種類繁多，更新的速度越來越快。近年來，嵌入式系統(tǒng)在通訊、工業(yè)控制等領(lǐng)域的應(yīng)用，使嵌入式技術(shù)得到了極大的發(fā)展。嵌入式微處理器的功能越來越強大，可以滿足大部分數(shù)據(jù)采集的要求，為了便于開發(fā)，有些微處理器還集成了AD和DA單元。目前嵌入式應(yīng)用技術(shù)是科研人員開發(fā)的熱點和重點之一。并介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，對本系統(tǒng)的主要芯片進行了選型。其中對五個模塊的電路設(shè)計予以詳細的分析介紹。最后提出了關(guān)于高速高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計的觀點。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，受產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本等多方面因素影響，通常需要對工業(yè)現(xiàn)場的一些參數(shù)進行監(jiān)控。在科學(xué)研究中，應(yīng)用數(shù)據(jù)采集裝置可獲得被測對象的動態(tài)信息，是研究瞬間物理過程的有力工具, 也是獲取科學(xué)奧秘的重要段之一。再通過計算機或者處理系統(tǒng)進行相應(yīng)的處理。數(shù)據(jù)采集裝置在各個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，己滲透到了工業(yè)現(xiàn)場、地質(zhì)勘測、醫(yī)藥器械、電子通信、航空航天等各個領(lǐng)域，為人類更好的獲取各種信息提供了便利的條件[1]。對于新的需求，數(shù)據(jù)采集裝置需要進行重新設(shè)計，浪費了時間和精力。因此設(shè)計一款通用的高精度數(shù)據(jù)采集裝置就顯得尤為重要。隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，要求測試和處理的信息量越來越大，而且被測對象的空間位置分散，測試任務(wù)復(fù)雜，測試系統(tǒng)龐大，測試單元數(shù)量多，各個測試單元與主控計算機的數(shù)據(jù)交換量越來越大。因此數(shù)據(jù)采集裝置網(wǎng)絡(luò)化和遠程化的要求也越來越受到重視。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢上個世紀50年代，數(shù)據(jù)采集裝置開始出現(xiàn)。目的是數(shù)據(jù)采集裝置使用中不依靠相關(guān)的測試文件，可以由對該數(shù)據(jù)采集裝置不是十分熟悉的人員進行操作。同時使得很多應(yīng)用傳統(tǒng)方法無法完成的采集任務(wù)得以解決，從而獲得了初步的認可。所使用的接口總線以GPIB為主要代表。將部分硬件由軟件代替，降低了成本和體積，而性能大大增加。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了高性能的單片數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）。數(shù)據(jù)采集技術(shù)成為一門技術(shù)。并行總線的代表為VXI和PXI，適用于本地數(shù)據(jù)采集，多應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。改革開放后，隨著計算機技術(shù)、測量與控制技術(shù)、通信技術(shù)及電子技術(shù)的飛速發(fā)展，國內(nèi)數(shù)據(jù)采集裝置有了很大發(fā)展。典型代表有單通道數(shù)據(jù)采集裝置SP201和SC247系列，雙通道數(shù)據(jù)采集裝置EG3300和YE5938系列，小型數(shù)據(jù)采集裝置902和921系列，溫度、壓力數(shù)據(jù)采集裝置SMC9012系列，大型多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)eM3000等。這些軟件包可以完成對設(shè)備的維修管理和基本頻譜分析。經(jīng)過近年來在工業(yè)現(xiàn)場的不斷應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集裝置質(zhì)量優(yōu)良，工作穩(wěn)定可靠，基本上已達到國外數(shù)據(jù)采集器的中期水平?，F(xiàn)在具有代表性的數(shù)據(jù)采集裝置基本上以數(shù)據(jù)采集卡為核心。這種數(shù)據(jù)采集卡需要插在 PC機的PCI插槽上，所以需要將被測信號從工業(yè)現(xiàn)場傳給PC機，進而由PC機控制數(shù)據(jù)采集任務(wù)。正是這一制約因素，使得信號在傳輸過程中會出現(xiàn)各種問題。為了解決這一致命的缺點，數(shù)據(jù)采集裝置開始使用現(xiàn)場總線技術(shù)，如 CAN、RS485等總線，數(shù)據(jù)采集裝置在工業(yè)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)并通過現(xiàn)場總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程PC 機處理，這種數(shù)據(jù)采集裝置的優(yōu)點是可以遠程傳輸，但較低的傳輸速度限制了此類數(shù)據(jù)采集裝置的應(yīng)用領(lǐng)域[4]。網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)采集優(yōu)勢體現(xiàn)在：采集范圍大、數(shù)據(jù)傳輸吞吐率高、遠程控制等。目前，國內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡市場由外國公司主導(dǎo)，高速和高精度數(shù)據(jù)采集方面尤為突出。(2) 系統(tǒng)向著多參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。(4) 系統(tǒng)功耗逐漸降低，可擴展性進一步提高[5]。在分析國內(nèi)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，考慮到數(shù)據(jù)的采集速度、精度和系統(tǒng)可擴展性，選用了Samsung公司的ARM7微控制器S3C44B0X，設(shè)計出一套通用性較強的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本文的主要研究內(nèi)容如下：第一章：本章首先介紹了課題研究的背景，然后介紹了本文所作的主要工作和本文結(jié)構(gòu)安排。第三章：本章主要論述采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計。第四章：本章介紹了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計，數(shù)據(jù)采集模塊功能實現(xiàn)流程及一些子程序的設(shè)計和總體程序設(shè)計。硬件部分主要完成數(shù)據(jù)采集，存儲等功能，軟件部分則完成對硬件控制、對采集數(shù)據(jù)進行處理等功能。首先，對于采樣率高到一定程度的系統(tǒng)，很難用軟件和常規(guī)的微機接口對其采樣、轉(zhuǎn)換過程進行控制。高速