智能數據采集作為一種利用現代化智能手段采集所需數據的實用電子技術,被廣泛地運用到信號的檢測、設備的�(jiān)測、信號的處理、儀器和儀表的檢測等等很多領域。伴隨著國內�單片�的智�數據采集系統的發(fā)展和其自身的便捷高效的特�,智能數據采集系統得到越來越多的國內廠商和用戶的支持。這個領域的企業(yè)也越來越重視這方面的研究與開�(fā)�
智能數據采集作為一種極其實用的電子技�,被廣泛地運用到信號的檢�、設備的�(jiān)�、信號的處理、儀器和儀表的檢測等等很多領域。隨著信息時代的來臨,信息技術特別是數字化技術得到了不斷的發(fā)�,因而智能數據采集系統的設計也得到了不斷的改進和完善,當今的數據采集技術實現了速度的提�、數據量的增大、數據通道的增多等很多方面的發(fā)�,而基于單片機的智能數據采集系統更是憑借其緊湊的結構特點、穩(wěn)定的工作性能、良好的可擴展�、豐富的功能等優(yōu)點得到了充分的重視和廣泛的應�。因而,我們因該在充分利用和發(fā)揮基于單片機的智能數據采集系統的上述�(yōu)點的同時,對基于單片機的智能數據采集系統進行進一步的分析和研�,以實現對該系統設計的優(yōu)化和完善,進一步發(fā)揮該系統在工�(yè)生產和數據科研等當面的重要作��
在數據采集系統中,處理流程一般包括濾�、采�、存儲和處理四個環(huán)節(jié)。一個模擬信號首先經過預采樣濾波�,對信號進行調理;然后,采樣器在每一個采樣時刻讀出一個數�;再由模數轉換器ADC量化為二進制數碼,數據保存到存儲器用于數字信號處理�
國外�(fā)展趨勢:智能數據采集系統在國外已經得到廣泛的利用,其中該系統在工�(yè)行業(yè)最早應�,使得外國工�(yè)得到快速發(fā)�,工�(yè)質量和水平得到飛速提��
國內的發(fā)展趨勢:伴隨著國外單片機的智能數據采集系統的�(fā)展和其自身的便捷高效的特�,智能數據采集系統得到越來越多的國內廠商和用戶的支持。這個領域的企業(yè)也越來越重視這方面的研究與開�(fā)�
單片機是一種集成電路芯�。它應用超大�(guī)模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器 CPU、隨機存儲器 RAM、只讀存儲� ROM、多� I/O 口和中斷系統、定時器、計時器等功能(還可能包括顯示驅動電�、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D 轉換器等電路)集成到一塊硅片上,組成一個小而完善的計算機系統。而單片機的智能數據采集系統是一種集計算�、現代傳感、信息融�、人工智�、自動化及通訊等高科技技術于一體的,運用多傳感器進行數據采集,微控制器進行數據分析處理,系統的應用 PID 控制技術的數據采集系統。單片機的這種智能數據采集系統在我們的生活的各個領域都有著廣泛的應�。它的應用大到導彈的導航裝備、飛機的儀表控�、計算機網絡通訊與數據傳輸及工業(yè)的制動化,小到轎車的安全保障系統、錄像機、攝影機、全自動洗衣機的智能控制及電子玩具等。尤其是近幾年來,自動控制機器人,各大智能儀�、智能機械等的快速發(fā)展更是離不開單片機的智能數據采集系統�
隨著社會的進步,人們對智能化的要求越來越高,這就使得單片機的智能采集系統顯得越來越重要,越來越被人們依�。因此,對單片機的智能數據采集系統的進行更深入的研究就越來越有必��
總體分析
單片機的智能數據采集系統設計主要分為兩部�,一部分是硬件系統設�,它包括前段傳感�、單片機、液晶顯示器� SUB 通信接口。其�,單片機是數據采集系統中完成信號轉換的核心部�,它能夠對轉化后的數據信息進行運算整理并通過液晶顯示器進行即時展現;� USB 通信接口則是數據采集系統功能的進一步補�。它可以直接快速的將采集到的數據傳到PC,利� PC 的數據處理速度�、儲存量大的特點將數據快速的分析處理。另�,SUB 還具有可以提供電源的�(yōu)點�
另一部分是軟件設�。該系統的軟件由主程�、系統監(jiān)控軟�、定時與中斷系統程序等組�。單片機的硬件系統與軟件系統只有在緊密聯�,通力合作的相互協調的情況下才能構成一個高端的數據采集系統。在對系統進行研發(fā)的過程中,不可將兩者分開單獨進行設計研究,要根據兩者之間的關系,例�,設計硬件時要注意系統的功能及軟件的可實現�,同時,設計軟件時要考慮用硬件的工作原理和硬件的配置問題。總�,單片機的智能采集數據系統是一個極其復雜的高端系統,在探索研究的過程中要時時注意硬件與軟件是一個緊密聯系的整體,決不可將兩者單獨分析研��
硬件組成設計
在單片機的智能采集數據系統中,其硬件系統是基�。它的電路設計選擇標準化�、通用的電路,并且符合單片機應用系統的一般用�。當單片機外接電路較�、較復雜�,就要考慮硬件系統的驅動能力。此�,硬件系統的可靠性和抗電磁干擾的能力是硬件設計中不可或缺的一部分,且其可靠性和抗電磁干擾能力與硬件自身的結構材料有�,應給與充分的認識和嚴格的對待。同�,在硬件設計過程�,要盡可能的考慮到軟件的程序設計,如果軟件可以完成的功能,則就用軟件設計的方法實�,從而使得硬件的設計更加簡捷輕便�
A/D采樣模式設計
TLC1543 是采� SPI 技術的模擬數字轉換�,其特點有輸入通道�、速度�、分辨率�、性價比高,易于單片機接口�。它的控� CS,I/OCLOCK,ADDRESS 和數據輸出端DATAOUT 遵循串行外設接口� SPI 協議。單片機,TLC1543 再加上少量的外圍輔助器可以組成一個性價比較高的只能數據采集系統。由�,TLC1543 占用很少的單片機資源,所以,單片機有足夠的資源和空間完成顯示、控制功能�
TLC1543 有兩個工作周期:訪問周期和采樣周�。運行中� CS 控制使能和禁止,� CS 必須防低電平。CS是高電平時,I/OCLOCK � ADDRESS 就會同時被禁�,DATAOUT為高阻狀�(tài)。當CPU � CS 降低�,TLC1543 開始進行數據轉換,I/OCLOCK � ADDRESS 使能,DATAOUT 變回原狀�(tài)。接�,在 CPU的控制下實現模擬輸入和保持電�。同時,I/OCLOCK 端輸入時鐘時�,CPU � DATAOUT 處接受前一� A/D 的轉換結�。其�,始終序列的長度� 10 個時�,前四個時鐘通過利用 4 位地址� ADDRESS裝載地址寄存器來選擇模擬通道,后六個時鐘控制模擬輸入的采樣。所以,模擬是虛的采樣開始于第四個時鐘序�。DATAOUT 引腳脫離高阻狀�(tài)引起一� I/OCLOCK 工作過程。最終由 CS 的上升沿終止并在一定的延緩時間內使 DATAOUT 的引腳返回到高阻狀�(tài)。在這兩個工作周期后禁止 I/OCLOUCK � DATAOUT �。TLC 的工作時序如��
單片機程序設�
單片機是由C語言設計�,設備正常工作的核心程序。它的作用是:控制A/D模塊的數據采�;控制RT12864M使之時時顯示采集來的信號;實時上傳即時的數據給PC;控制芯片接受和處理SUB驅動程序的請�。單片機的程序主要分四個部分:初始化部分,數據處理部分,顯示監(jiān)控部分和USB通信部分。初始化部分主要負責當設備上電后,對設備進行初始化的配置;數據處理模塊主要是對前端采集來的數據進行簡單的預處理,解碼主機請求,并對主機的請求進行適當的處理;顯示�(jiān)控部分則是對采集的信息進行實時顯示;USB通信部分將主機與前端采集信息的硬件進行信息的反�,它是固件設計的重中之重。單片機將大的程序分為四部分的特點,大大提高可設計的可靠�,使其可讀性方�,軟件升級簡單�
驅動程序設計
驅動程序是處于軟件和硬件之間的方便兩者之間的信息交流的軟件組�。當SUB初次接入設備�,系統將會自動識別并為其安裝驅動程序,之后當鼠標鍵盤等類似的設備再接入時,操作系統將會對其進行掃描查詢,這時,用戶就不能主機的數據進行�(jiān)�,所�,安裝專用的驅動程序就顯得尤為重要�
Windows驅動程序要用的工具進行開發(fā),而且過程十分復雜。這種的工具的種類很多,在這以WINDRIVER為例。這種工具軟件能夠自動安裝SUB設備驅動程序,能夠大大減少研�(fā)者的工作難度和工作量�
應用程序設計
應用程序能夠為用戶提供用戶界�,使用戶實現對設備的�(jiān)管和控制。它的設計也要運用driverwizard�
首先,打開driverwizard,創(chuàng)建新的窗�;選擇需要的SUB設備,然后選擇generatecode,出現一個應用程序的工程源代碼�,對所建的程序進行編譯連接,得到一個能夠執(zhí)行的程序�
可編程的智能數據采集設備
數據采集設備提供一個可編程的配置接�,信令監(jiān)控系統只是維護管理固定結構的XDR�,用于自身的功能需�??删幊痰呐渲媒涌诳梢栽L問原始的數據�、解碼后的信息單元以及固定結構的 XDR 表,網絡數據采集處理設備會根據配置接口將相關� XDR及擴展自定義的字段輸出至第三方的應用程序或應用云�。從而實現網絡監(jiān)測功能和第三方應用需求的分離,如圖所��
云端統一接口的配置維�
數據采集設備的可編程配置文件,可由在云端的控制器統一管理、修改和保存,并下發(fā)到各個采集設備上。維護人員只需在云端做好配置文�,各個采集設備就可自動升級配�,輸出給第三方應用平��
采用智能數據采集設備可以實現網絡�(jiān)測功能和第三方應用的需求的分離,解決XDR或KPI的現有字段無法滿足第三方應用,以及重復建設數據采集平臺的問題�
維庫電子�,電子知�,一查百��
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