采集系统方案

多路采集系统设计方案一．需求分析1.采集系统输入信号路数：3路以上2.采集系统硬件结构：3种结构方式（①并行式②多路式）3.输入信号类型（模拟还是数字）4.输入信号质量（精度要求，是否需要信号调理）5.处理器要求6.输出信号传输方式7.传输协议二．方案设计1.总体方案设计采集系统是由控制器件结合外围电路所构成，基本组成如图1所示：传感器采集器控制器通讯模块图1总体方案采集系统硬件主要包括传感器、采集器、控制器、通讯模块等。基于控制单元的数据采集系统的工作过程可分为以下几个步骤：数据采集是将被测量的信号由采集器进行采集，并转换为能够被控制器所识别的信号并输入给控制器；控制器对采集的数据进行处理，并将处理结果输出到通讯模块。2.技术方案设计1)并行采集方案。这种方案的硬件结构由多个AD转换器构成。对每路输入信号都有独立的采集转换电路，每一路占有一个通道，结构框图如图2所示。传感器1传感器n传感器2传感器4传感器3…AD采集器1AD采集器2AD采集器3AD采集器4AD采集器n…控制器通讯模块图2并行采集方案这种方式通常用于高速数据采集和需要同时采集多路数据的情况。其优点是通道数增加时，最高采样频率不会受到影响，并可同时采集多路信号，保持了各信号之间的同步关系。缺点是成本较高、体积较大。2)多路采集方案。该方案中，输入信号由多路开关可选择地将各路信号送入AD转换器进行转换。结构框图如图3所示。传感器1传感器n传感器2传感器4传感器3…多路采集器控制器通讯模块图3多路采集方案这种转换方式较上一种方式慢，并且得到的各通道信号是断续的。在通道数增加时，采集频率受到影响。当采样保持电路用同一个信号控制时，既可保证同一时刻采集到各通道参数，又可保证信号间的同步关系。这种方式主要用于对采集频率要求不高的多路信号的采集。三．器件选型器件选型中，最主要的是传感器选型和AD采集器选型，同时作为处理核心的处理器也不可忽视，并且有些处理器内部自带采集器！综合文献所述，数据采集系统大致可分为四类：(1)基于通用微型计算机（如PC机）的数据采集系统这种系统主要功能是将采集来的信号通过外部的采样和AD转换后的数字信号通过接口电路送入PC机进行处理，然后再显示处理结果或经过DA转换输出。它主要有以下几个特点：①系统较强的软、硬件支持。通用微型计算机系统所有的软、硬件资源都可以用来支持系统进往工作②具有自主开发能力。系统的成本较高，但二次开发时，软硬件扩展能力较好。（2）基于单片机的数据采集系统它是由单片机及其一些外围芯片构成的数据采集系统，具有如下特点：①系统不具有自主开发能力。因此，系统的软硬件开发必须借助开发工具。②系统的软硬件设计与配置规模都是以满足数据采集系统功能要求为原则，因此系统的软硬件应用，配置比接近于1，具有最佳的性价比；系统的软件一般都有应用程序。（3）基于DSP数字信号微处理器的数据采集系统DSP数字信号微处理器从理论上而言就是一种单片机的形式，DSP数字信号微处理器与通用微处理器相比，除了它们的机构不同以外，其基本差别是：DSP数字信号微处理器有能力响应和处理采样模拟信号得到的数据流，如乘法和累加求和运算（4）基于混合型计算机采集系统这是一种近年来随着8位单片机出现而在计算机应用领域中迅速发展的一种系统结构形式。它是由通用计算机（PC机）与单片机通过标准总线（例如RS-485标准）相连而成。单片机及其外围电路构成的部分是专为数据采集等功能的要求而配置的，主机则承担数据采集系统的人机对话、大容量的计算、记录、打印、图形显示等任务。在实际电路设计中，应该根据需要，综合多方面的因素，选择合适的器件！