基于微控制器数据采集卡设计本科毕业设计(论文)开题报告.docVIP

燕 山 大 学 本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称： 基于微控制器的数据采集卡的设计 学院（系）： 电气工程学院 年级专业： 2011级测控技 术与仪器 学生姓名： 姚志军 指导教师： 杨丽丽 完成日期：2015年3月24日 一、综述本课题国内外研究动态、说明选题的依据和意义 1、国外数据采集装置的现况 在国外,从上世纪70年代末,首先在军用方面固态数据记录仪上研制发展到今天,随着多项技术的不断发展,存储芯片逻辑控制时序复杂以及读写速度慢等问题得以解决,以及断电后存储数据得以保存、集成化程度高、低功耗和价格合理等优点也促使其在多个领域得以应用[1]。数据釆集存储装置的数据存储容量己经从M级到G级,在某些海量数据存储应用领域甚至发展到了以T为单位,存储介质的使用包括静态存储器(SRAM)、动态存SDRAM和FLASH存储器等,其应用领域也在不断扩展,从军事上的应用逐步发展到了到民用领域,并且在武器系统、无人机、卫星、航空、航天、深海探测等方面也有很多的应用,另外,一些在特殊、恶劣环境要求下的记录仪产品也不断出现[2]。 在国外,以美国的CALCULEX公司、法国的ETEP公司等为代表的一些公司引领其发展趋势,在多种高性能数据采集存储装置的研制和设计方面处于相对领先的地位,具有一定技术优势和影响力[3]。 其中,CALCULEX是世界领先的高速数字仪器记录器的前端电子生产商,其研制的数据记录仪接口产品以及支持软件通过提供最低成本的途径来进行数据的采集和存储。该公司拥有记录仪有 CSR-2050、CSR-2100、CSR-2300(V2)、CSR-2300(V3)和CSR-6601等系列化产品,以CSR-6601为例,这是一款高速、多通道的数字视频和数据记录仪,拥有800 MB /秒的持续带宽,存储容量高达4T,该产品相关的具体的指标如下[4]: (1)模块块存储容量达4TB (2)800MB/S的持续数据读写操作 (3)系统控制器双I/O选择 ETEP公司成立于1979年,在数据釆集和存储系统研制方面具有35年的行业经验,是恶劣环境下信号釆集领域的领导者,提供的釆集记录装置种类众多,涵盖航空、航天、武器和无人机系统。S800是其研制的一款高速、串行前端数据端口(串行FPDP)机载数据记录仪,数据传输速率从50MB/S到800MB/S范围变化,存储容量有从512GB到8TB不等可供选择,目前支持1.0625G/s、2.125 G/s.、2.5 G/s三种不同的速率,若采用光纤电缆传输,其距离可以达到10公里以上[5]。 另外,美国Agilent公司生产的一款U2300A系列USB模块化多功能数据采集装置,其相关技术指标如下:采用高速USB 2.0接口,支持12-16位的釆样精度,拥有模拟输入通道数目为64个,200K到1M可供选择的单通道的采样率[6] 。 国内研究现状 与国外各种复杂、高可靠、高性能的数据采集存储系统相比,由于我国数据采集记录装置的研究和设计起步较晚,在诸多技术层面相对比较落后,一些性能参数指标相对较低。直到20世纪70年代末,才开始在航天、航空和军用领域研制一些弹载、航天用数据记录仪,并且大多数是作为整套系统的配套测试单元使用,主要用于记录各类飞行器和武器系统在研制过程中,在飞行试验中系统的过载、压力、振动、电池电压、图像和转速等信息状态参数[7]。 在国内,近些年来,中北大学在数据记录仪方面的研究取得了一系列科研成果,在国内数据釆集存储方面处于相对领先的地位,所设计的数据采集存储器的信号采样频率范围从Hz提高到MHz,数据存储量大小也从MB扩大到了GB,采用的主控处理平台由从单一的单片机系统,己经逐渐发展到FPGA与DSP等多平台联合使用,这些都大大提高了数据记录仪的性能和可靠性,无论是在高过载、高冲击、高低温等各种恶劣环境下,还是在各种飞行试验、炮击等试验中,这些数据采集存储装置都能发挥其应有的采集存储功能并都能取得良好的试验结果,为我国在载人航天工程、探月工程的进行提供了可靠的数据采集存储保证[8]。 山西科泰微技术有限公司设计生产的一系列数据记录产品广泛应用于航天、航空、船舶、兵器、石油勘探、地震监测等多个领域,它们具有灵活可靠、尺寸小、方便携带、多个采集通道、较高的采样频率、抗高过载能力强等诸多特点[9]。以其研制的一款DRV300船用数据保护容器为例,能够记录存储船舶发生事故前后相当一段时间如声音、位置、物理状况、命令和操纵等关键信息,能够承受在使用中的诸如冲击、振动、穿刺、碰撞、高低温和