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多路模拟信号采集器 何少波 2012-04-21 题目要求 设计一个8路数据采集系统 主控器能对10米以外的各路数据，通过串行传输线进行采集和显示 基本要求 1. 信号产生器 自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz~2kHz范围变化，再经频率电压娈换电路后输出相应1V~3V直流电压（200Hz对应1V，2kHz对应3V） 使用555时基电路产生可调节的正弦波发生器 电路简单，器件便宜，所需外围零件少，调节方便 2. 频率电压变换 当频率在一定区间内，经过频率/电压变换电路处理后，输出电压也在一定区间内跟频率形成函数关系 题目要求：使频率在200Hz~2kHz范围变化，再经频率电压变换电路后输出相应1V~3V直流电压（200Hz对应1V，2kHz对应3V） 方法一：使用运算放大器构成微分器，使输出电压与输入正弦波成正比关系 方法二：使用专用频率/电压变换芯片 LM331 LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片,可用作精密频率电压转换器、A/ D 转换器、线性频率调制解调等。 3. 信号调理及采样 信号电压输出（1~3V） AD采样电路（8位） 可使用专用AD采样芯片如：ADC0809 亦可使用带有AD转换功能的单片机如AVR或STC 51单片机 信号输出为1~3V，而AD采样是从0V开始的，如何匹配再从者的电压关系？？ 运算放大器构成的减法器 首先将输入信号通过减法器使最低值对应到0V 再设置减法器的放大倍数，使其输出最大值对应到AD采样的最大值 4. 数据传输 采集点1 采集点2 采集点3 主机 怎样连接各从机？ 使用总线进行多机通信 采集点1 采集点2 采集点3 主机 主机跟所有从机都挂接在同一条线路上 主机 使用串口进行多机通信 使用SPI接口 使用IIC接口 必须使用具有这种接口功能的单片机 普通单片机一般都具有这种接口 5. 自定义协议进行从机轮询数据访问 数据访问步骤… 输出从机地址，以确定跟该从机联系，别的从机不能进行干扰 主机对该从机进行发出查询指令 从机向主机返回数据 主机收到数据后进行处理，并确定下一从机地址 5. 数据显示 可使用多位数码管或LCD液晶显示屏 LCD1602,可显示32位英文及数字 LCD12864，可显示自定义位图及汉字英文等 彩色TFT液晶屏，显示内容多 发挥部分 1. 显示实时曲线及信号叠加 信号需要实时采集，在最大为2KHz的情况下，根据采样定理，采样律必须大于4KHz,即最慢应每250uS采样一次 取消频率电压变换电路，直接对正弦波信号进行采样 对多路数据进行运算叠加，取其最终运算数据 在显示屏上描绘曲线 2. 远距离数据传输 题目要求：增加传输距离到15米以上，多路信号波形显示正常 在距离增加的情况下按照一般做法进行传输可能会发生数据出错，特别是在高波特率的情况下，怎么办？？ 措施1：使用屏蔽线代替一般导线可大大降低外部噪声干扰 措施2：使用额外的总线接口技术，比如RS485 RS485使用差分形式进行数据传输，可以极大地提高传输过程中的抗干扰特性 实现简单，仅需要在232的基础上加入485接口芯片即可，但只能实现半双工形式，在本题目中满足要求 讲解完毕 谢谢