第8组-数据采集系统报告

数据采集系统第8组B04040429金逸超B04040520许扬扬B04040702史文雯摘要......................................................................................................................................................................21.系统方案选择和论证.......................................................................................................................................21.1设计要求................................................................................................................................................21.2系统基本方案........................................................................................................................................21.2.1各模块方案选择和论证..............................................................................................................22.单元电路设计.................................................................................................................................................52.1A/D转换.................................................................................................................................................52.2数据发送................................................................................................................................................62.3接收端码型转换....................................................................................................................................72.4FSK调制和解调....................................................................................................................................82.5显示模块...............................................................................................................................................93．系统的软件设计..........................................................................................................................................103.1传输模式一.........................................................................................................................................103.2传输模式二.........................................................................................................................................114．系统测试......................................................................................................................................................124．1测试仪器..........................................................................................................................................124.2指标测试...........................................................................................................................................124.2.1数字信号异步传输.................................................................................................................124.2.2FSK调制解调......................................................................................................................124.3误差分析..............................................................................................................................................125.总结...............................................................................................................................................................13参考文献............................................................................................................................................................13摘要本设计采用两片52单片机分别控制发送端和接收端的数据采集、通信和结果显示。通过ADC0809模数转换器实现被测直流电压的数字转换，通信方式既可以选择异步串行通信，也可以调制成FSK信号进行通信（采用FSK调制解调专用芯片CMX469）。在接收端用的数码管显示被测电压值。1.系统方案选择和论证1.1设计要求在发送端采集被测直流电压信号，经过处理将采集的直流变为数字信号，再采用异步串行传输方式传输被测数据。在接收端接收数字信号后显示出被测直流信号的电压值。1.2系统基本方案根据题目要求，系统可以划分为发送部分和接收部分，包括数据采集与通信控制模块，调制解调模块和显示模块。1.2.1各模块方案选择和论证（1）数据采集与通信模块方案一：采用AD0809模数转换器和STC89C52单片机控制数据采集。AD0809采用单+5V电源逐次逼近式AD转换，工作时钟为640kHz，转换时间约100us，失调误差为±1LSB，精度和速度都能符合要求，将被测的直流信号转换成8位二进制码数字信号。STC89C52单片机是目前市场上应用最广泛的单片机，使用方便，性价比高，并且支持ISP在线下载，而且保密性较一般的单片机都好，因此选用它来进行数据的采集和通信控制。被测直流信号A/D变换发送码型处理接收码型处理显示异步串行传输解调调制图一、系统基本方案方案二：采用A/D转换器和EEPROM进行数据转换。A/D转换器将被测的直流信号转换成8位二进制码数字信号，通过EEPROM来实现二进制码和BCD码的转换。采用LPC932进行信号的传输（电路如图）。EEPROM是电可擦除，使用不方便，LPC932与硬件的衔接不是很好，价格也比较昂贵。图二、数据采集方案二电路图(2)调制解调模块方案一：采用ASK调制，ASK的原理最为简单，频带带宽为2B,频带的利用率较低，误码率高，不可取。方案二：PSK调制，PSK的频带带宽为2B，误码率低，但PSK存在有相位模糊问题。方案三：FSK的带宽为2B+|f1-f2|,利用率较ASK,PAK大一些。在相同信噪比的情况下，误码率比PSK高。FSK能够将能量集中在频率的较低处，结合三种调制方式的特点和电路的复杂程度，选择FSK调制方式。FSK调制电路的方式很多：方案一：图3为一种常用的FSK调制解调方案。但电路比较烦琐，精度也不高，容易受干扰。方案二：CMX469A是FFSK／MSK全双工无线MODEM芯片，内部集成了载波检测、RX时钟恢复电路和振荡电路，并具有很好的信噪比以及低电压、低功耗等特性，能够接收、发射FFSK／MSK信号，同时可提供收发时钟，功能十分强大。并且它工作的外围电路十分简单，配合单片机程序的编写即可实现符合题目要求的FSK信号的传输。基于以上分析，我们选择CMX469A芯片进行FSK调制解调。图三、常用的FSK调制解调下面的图4和图5分别为cmx469的发送时序和接收时序图4、CMX469发送时序图振荡器L模拟开关L开关控制震荡器H模拟开关H恒幅电路FSK信号带通滤波整形锁相判别图5、CMX469接收时钟图（3）显示模块显示模块用来显示被测直流信号的电压值方案一：采用LED（数码管）显示LED（数码管）是light-emittingdiode的缩写，具有高亮度，低能耗，低压，低损耗，防晒，防潮，防火，高刷新率，对外界环境要求低，易于维护，操作简单等优点，能提供宽达160°的视角，可以在较远的距离上看清楚，编译简单，资源占用少。但是它的显示存在信息量少，显示不直观，不易理解的缺点。本系统要显示的数字比较简单，因此采用led数码管进行动态显示。方案二：采用LCD（液晶屏）显示LCD（液晶屏）是LiquidCrystalDisplay的缩写，它具有汉字显示的功能，信息量丰富且直观易懂，轻薄短小，耗电量低，无辐射危险，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强，但编程工作量大，控制器资源占用较多，成本偏高，并且在使用时不能有静电干扰，容易烧坏显示芯片，不易维护。2.单元电路设计2.1A/D转换模数转换电路