[2017年整理]多路数据采集系统的设计.docVIP

多路数据采集系统的设计 刘晓波 张丕状 王晓升 (中北大学 电子测试技术国家重点实验室 山西 太原030051) 摘要：本文采用MSP430F149单片机作为控制器的核心器件，设计了一种通用的多路数据采集系统，可以通过USB接口对数据进行快速传输。该采集系统是由传感器、信号调理、数据采集硬件、通用计算机、软件等要素构成。为了满足系统要求，硬件采用模块化、开放性设计，由软件来配置、控制。它具有8通道模拟量输入、8通道开关量输入/输出、日历时间等功能。整个系统由微处理器、日历时钟芯片、增益放大器、中文液晶显示、大容量存储器、USB等器件组成。 关键词：数据采集，USB接口，单片机，A/D转换 中图分类号：TN702 文献标识码：B Design on multi-channel data acquisition system Xiaobo Liu， Pizhuang Zhang，Xiaosheng Wang ( National Key laboratory for Electronic Measurement Technology, North University of China ,Taiyuan 030051,China) Abstract: This paper use the single-chip MSP430F149 as the core device of the controller to design a generic multi-channel data acquisition system, it can transmit data rapidly via the USB interface. The acquisition system is composed of sensors, signal conditioning, data acquisition hardware, general-purpose computers, software and other elements. In order to meet the system requirements, the hardware is designed modularly and openly under the configuration and control by software. It has some functions such as 8-channel analog input, 8-channel digital input / output, calendar time and so on. The system consists of a microprocessor, a calendar clock chip, gain amplifier, Chinese liquid crystal display, large-capacity memory, USB devices. Key words: data acquisition, USB interface, microprocessor，A/D convert 0 引言 随着现代电子技术的飞速发展，数据采集技术也日新月异，采集速度和精度不断提高，而功耗和体积却在不断下降，特别是小型化、便携式解决方案在数据采集中开始占据越来越大的比重，并越来越多地倾向于低电压、低功耗、微型化设计，广泛应用在工业、农业、商业、交通、物流、仓储等行业。因此，根据当前数据采集发展的实际情况，研制开发符合生产需要的多功能智能化的数据采集器具有现实意义。 本文采取了软件与硬件相结合的开发方法设计8路数据采集器，整个系统采用电池供电，具有体积小、功耗低、可靠性高、即插即用等特点，非常适合于野外数据采集；也可以采用稳压电源，在工业控制领域进行实时采集监控。系统具有很好的实用价值和推广价值。 1 系统方案 整个硬件系统主要由传感器、放大电路、多路开关、采样/保持器、AD转换器、按键、存储、时钟、USB、I/O扩展、单片机等部分组成。其中采样/保持器、AD转换器及单片机是使用MSP430F149来实现的。系统主要完成的功能有：对微弱信号的放大、滤波、隔离、对信号进行处理使之转换成AD转换器所要求的信号范围、多路选择、信号采样/保持、AD转换、数据存储、数据收发等，其中单片机与PC的通信采用USB标准,如图1.1所示。 图1.1 整体硬件系统框图 2硬件电路的设计 数据采集系统由多路开关、放大电路、AD转换电路、单片机、时钟、存储、USB等部分组成。 2.1 低通滤波电路 在设计含有ADC的系统时，必须在转换器前使用一个抗混叠滤波器，以提高数据转换系