基于89C52的多通道数据采集卡的设计毕业设计开题报告.doc

基于89C52的多通道数据采集卡的设计毕业设计开题 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 .doc 毕业设计开题报告 基于89C52的多通道数据采集卡的设计 一、 选题的目的和意义 数据采集技术是一种流行且实用的电子技术。它广泛应用于信号检测、信号处理、仪器仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 等领域。近年来，随着数字化技术的不断发展，数据采集技术也呈现出速度更高、通道更多、数据量更大的发展态势。 数据采集是为了对温度、压力、流量、速度、位移、光强度、声音等物理量进行在线测量和控制，通过传感器把上述物理量转换成模拟物理量的电信号(即模拟电信号)，然后将模拟电信号经过处理并转换成计算机能识别的数字量，送进计算机处理、存储、传输和显示。数据采集技术在自动测试、自动控制、通信、信号处理等领域中得到广泛的应用。例如数据遥测系统、脉冲编码和调制通信、自动测试系统、数据采样控制系统、瞬态数据记录系统、视频信号处理系统等等。 在现实中要通过计算机对现实世界中的信息进行处理和显示，首先必须将计算机和现实世界联系起来，这需要将真实世界中的各种信号(称为模拟信号)转化为计算机可以识别、存储的信号(称为数字信号)，这一过程即是数据采集。数据采集技术是以前端的模拟信号处理、模拟信号数字化、数字信号处理和计算机控制技术等高科技为基而形成的一门综合技术。它在许多领域得到了广泛的应用。数字技术促进了上述这些领域的发展，而反过来又对数据采集系统提出了愈来愈高的要求。一个大型的数据采集系统由以下几个部分组成:数据测量、数据采集、数据传送、数据存储、数据处理、数据分析和数据显示等。 随着计算机技术的发展和计算机技术在信号处理中的广泛应用，现代的测量系统在数字信号处理方面的能力也大大加强了，形成了所谓的数字化测量技术(数字化测量就是借助于各种类型的传感器检测外部世界的各种信号，并转换成电信号，然后进行信号调理和A,D转换，使之转换成为能够在数字系统中进—步处理的数字信号。具体来说，就是将电压、电流、温度、压力等物理信号转化为数字量并传递到计算机中。作为信息源头的传感器对计量测试技术的发展有着重要作用;目前，传感器正不断朝着多功能性和智能性方向发展。 在当今网络化时代，以Internet为代表的计算机网络通信的发展和应用取得了前所未有的突破和成功，网络化测量、采集和(对网中仪器设备的)控制技术正随着网络技术的发展而迅速发展。网络化、分布式的数据采集优势体现在: 采集范围扩大，处理能力增强，信息索取更加方便，并且能够适应场合变更的需要。凭借这些优良的性能，网络化测量和控制已经成为数据采集技术发展的必然趋势。传感器技术、计算机技术和网络技术的长足发展以及由此所产生的测量需求成为数据采集技术发展的不竭动力，并对数据采集技术提出了更新、更高的要求:测量的方法、可测量的种类和范围应不断拓宽和更新，准确度要提高，可靠性要增强，并能够适应各种不同的实验环境需要。简而言之，数据采集技术的发展离不开传感器和计算机控制技术，网络化测量、采集和控制是其发展的必然趋势。国内现在有不少数据测量和采集的系统(这些数据测量和采集系统的研制成功解决了部分用户需要，但是也有一部分系统存在功能单一、采集通道少、采集速率低、操作复杂，并且对测试环境要求较高等问题。本文在研究单片机技术、单片机数据采集及单片机通信技术的基础上，设计并实现了基于单片机的多通道数据采集系统，该系统具有构造简单、性能稳定、造价低廉、便于维护等特点，可广泛应用于工业控制、仪器、仪表、机电一体化、智能家居等诸多领域。 二、国内外研究现状 2.1数据采集与处理的发晨趋势 数据采集系统的任务，就是采集传感器输出的模拟信号转换成计算机能识别的数字信号，并送到计算机，然后将计算得到的数据进行显示或打印，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控制某些物理量(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对速度的要求。当计算机技术应用到各个领域中并取得不俗表现后，测量技术又经历了一场全面数字化的变革。传统的数据采集过程包括了:测、处、管、控四个部分，应用了计算机技术之后，这四个环节的工作在时间和空间上的界限就不再那么明显了，换句话说当数据采集电路通过传感器将测量值采集、量化之后，通过计算机接口传入计算机中利用软件来完成对大量测量数据的处理，而这一切，都因为计算机在数字信号处理方面无可比拟的优势丽能够瞬间完成，数据采集硬件和软件的集成也就产生了数据采集系统的概念。作为一个整体而言，数据采集系统的发展将受到多方面的影响，比如:测量技术、传感器技术、软件技术、网络技术以及在实践中不断提出的新要求，这些因素都将在很大程度上影响数据采集系统的发展。测量技术在其发展过程中,会不断产生新的测量需求，对测量数据的多样性及准确性的要求也正在逐步提高(作为信息源头的传感器对计量测试技术的发展有着重要作用。在2l世纪，传感器在多功能性和智能性方向的发展仍将对测量技术的发展产生深刻的影响。 现代控制技术的发展对测量技术不断提出了新要求，具体表现在: (1)随着科技的快速发展，现代生产的自动化程度在提高，技术难度在增加，采用的控制技术、控制系统的组成和方式都在不断变化，各类控制系统和装置没有完善的检测手段是不可能适应要求的。 (2)从当前世界自动化技术的发展趋势看，现代控制技术趋子全程化。即在生产(或制造)过程的全部时间领域内实现在线控制和管理。这意味着过程控 制系统将提供工厂设备在其生产周期内的完整数据，以保证对每日的操作运行的优化。 (3)现代控制技术应用人工智能技术(模糊逻辑，人工神经网、专家系统、模式识别、遗传算法和小波分析)对生产过程参数进行测量，以提高控制精度，保证品质。 (4)传统的工业控制技术主要是对设备和生产过程的控制。今天，除了复杂生产过程仍然是人们研究应用的重要对象以外，现代控制技术的应用已经扩展到企业产品的设计过程、管理过程以及企业甸的资源分配和优化，如现代物流、供需链管理、电子商务等。 可见，现代控制技术对计量测试技术的发展至关重要。现代控制技术的长足发展以及它所产生的测量需求已成为测量技术发展的不竭动力，正不断地促进和推动着计量测试技术的发展。 2.2国内外数据采集嚣的应用现状 (1)国外数据采集器的现状 随着国外徽电子技术、计算机技术，测控技术和数字通信技术的发展，目前国外数据采集技术己经有了很大的发展[03。从近来国外公司展示的新产品可以看出，主要的发展可以概括为体积小、功能多样和使用方便等三个方面。此外，数据采集器的应用特点还反映在如下几个方面: 1)它既是一台数据采集器，又是一台功能较全的机器状态分析仪，不仅有常用的时域分析和频域FFT分析，而且还可以做倒谱、细化、包络谱和时频域分析等功能; 2)它既是采集器，又可以兼做其它仪器来用。如法国迈威公司的MO?L0lG数据采集器啊，就可作为一台动平衡仪来用，它不但可以做单一平面的动平衡，还可以做六个平面的动平衡; 3)储存量大，‘从低频到高频频率测量范围宽，能适应机器从低速到高速的各种监测范围需要旧: 4)可利用振动传感器或过程传感器或电量传感器等输入多种物理量，如振动加速度、位移、相位、转速、温度、压力、流量、电压、电流和功率等，形成多参数监测系统; 5)数据采集器配套的软件是以通用窗口的软件为基础，功能较强。一套软件可同时支持数种不同型号与不同档次的数据采集器; 6)数据采集器已经安装了LCD背光显示屏，并尽量减少了操作键，元器件高度集成化，并减轻了机器的重量，采用防水防撞击的密封外壳，能适应恶劣的工业环境。 (2)国内数据采集器的现状 上世纪80年代末到90年代初，我国一些仪器厂已研制出了多种数据采集器，其中单通道的有SP201、sC247型，双通道的有EG3300，YE5938型，超小型的有911、902和921型。具有采集静态信号的有SMC-9012型。所配套的软件包基本上包括了设备维修管理和基本频谱分析两大部分，能够适虑机器设备的一般状况监测和故障诊断，基本己经达到了国外数据采集器的初期水平。但是，国内数据采集器与目前国外数据采集器相比，在技术上仍然存在着一定的差距，主要表现在: 1)由于受国内振动等传感器水平的限制，分析频率范围不宽，给一些高速的机器或轴承的诊断等带来了一定的困难; 2)由于数据采集器的内存不大，数据采集器本身的信号处理功能不强，在现场只能做一些简单诊断，精密诊断需要离线到计算机上去傲，现场精密诊断功能较弱; 3)设备的软件水平仍在设备维修管理和基本频谱分析上徘徊，机器故障诊断专家系统还需完善，软件人机界面有待改进。数据采集是整个工厂自动化的最前端，测试精度、速度与实现该功能的成本是数据采集三个重要因素，数据采集也正朝着这几个方向发展(高速、实时数据采集在运动控制、爆炸检测、医疗设备、快速生产过程(如石油化工过程)和变电站自动化等领域都有非常重要的应用这些行业中，对高速数据采集的需求远远超过目前实际可以实现的程度。用户的需求促进了技术的发展和新产品的出现，因此，数据采集仍然会有长足的发展。 三、研究内容 本论文研究的是具有结构简单、性能稳定，利用AT89C52单片机作为主控芯片设计一种用于工业控制系统的多通道数据采集卡。该采集卡具有1个键盘/显示接口，2个16位定时/计数器和1个全双工异步串行通信口。在硬件电路上它主要由单片机、A/D转换器、键盘/显示电路、通讯电路等组成。单片机选用AT89C52，A/D转换器采用美国MAXIM公司的MAX197芯片，键盘采用4×4的矩阵式按键，显示模块采用数码管显示，通讯模块采用RS232通讯电路，采用MAX232作为PC机和单片机之间电平的转换，此外电路中还要运用复位电路，电源电路等一些辅助电路。 四、时间安排 1-2周 开题报告 3-4周 方案论证，确定设计方案 5-14周 方案实施 15-16周 撰写，打印论文 17-18周 答辩 五、参考文献 [1] 徐爱卿，孙涵芳，盛焕鸣. 单片微型计算机应用和开发系统[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社 ，1992. [2] 邬宽明.单片机外围器件实用手册 数据传输接口器件分册[M]. 北京:北 京航空航天大学出版社 ，1998. [3] 张毅刚，彭喜元，孟升卫，刘兆庆. MCS-51单片机实用子程序设计(第 二版)[M]. 哈尔滨工业大学出版社， 2003. [4] 王兆安，黄俊.西安电力电子变流技术(第四版)[M].西安:西安交通大 学，2003. [5] 胡汉才.单片机原理及接口技术(第2版)[M].北京: 清华大学出版社 2004. [8] 吴秀清 周荷琴. 微型计算机原理与接口技术[M].合肥:中国科技大学出 版社,2003. [9] 阎石. 数字电子技术基础(第四版)[M].北京:高等教育出版社，1998. [10]童诗白，华成英.模拟电子技术基础(第三版).北京:高等教育出版社， 2001. [11]李广第，朱月秀，王秀山.单片机基础(修订本)[M].北京:北京航天航 空大学，2003. [12]李全利，迟荣强(单片机原理及接口技术[M](北京:高等教育出版社， 2004. [13] Rao Guthikonda( Microprocessors and microcomputer system[M](Van Nostrand Reinhold Company，1982. [14]陈光东(单片微型计算机原理和接口技术[M]. 武汉:华中理工大学出版 社，1999. [15]何立民(单片机应用文集[M](北京:航空航天大学出版，1991. [16]谢声斌(数字电路与逻辑设计教程[M](北京:清华大学出版社，2005.