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1、数据采集模块现场数据采集与处理模块设计篇一 : 现场数据采集与处理模块设计 南京理工大学 硕士学位论文 现场数据采集与处理模块设计 姓名：罗爱 申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：庄志洪 20090601 硕士论文机舱监测报警系统的开发设计与实现 摘要 数据采集与处理模块是机舱监测系统中的一个重要组成部分，其完成数据的采集、处理、显示和报警等功能。本文以此为背景展开研究工作。 设计了一种基于的具有独立和组网工作模式的数据采集与处理模块方案，并采用位高精度实现对模拟信号的采样。 在分析及其相关外围接口电路的实现基础上，完成了数据采集模块电路板的设计和调试。 基于开发的硬件平台，完成了
2、软件编写和调试。实现了数据采集、主机通信、数据处理和显示、报警等功能，支持、和通信。 采用，开发了主机配制软件，实现主机对数据采样模块通信参数、模拟通道设黄参数的配置功能。采集模块采用协议上传采样数据。 该数据采集与处理模块一方面可以作为机舱监测报警系统的嵌入式模块使用，作为总线上的一个节点，完成基本的数据采集和到主机的通信功能。另一方面，其可以独立使用，并完成主机所能完成的工作。在组网工作方式中，一旦主机和线路出现故障，其也能自动转入独立工作模式。关键词：数据采集与处理， ， ， ， ， ， ， ， ：， 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标
3、注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明确的说明。 研究生签名：年月日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。 一、 研究生签名：年月日 硕士论文现场数据采集与处理模块设计绪论 选题背景 船舶自动化的概念由发达国家在世纪年代提出，对机舱设备实现集中控制、集中监测和遥控
4、，实现机舱无人值守。其主要功能为可实现对主机、辅机、滑油、燃油、锅炉、冷却水等主要系统的工作状态及参数的监测，并进行指示、报警、和记录等相应的处理，使常规系统的性能发生了质的变化，不仅可以实现误差的修正和补偿等功能，而且可以显著提高仪器的灵敏度和精度，同时还可以实现灵敏度的自动切换、超限报警等所谓智能化的功能。这种智能化系统实际上是一个专用的微型计算机系统，在现场采集过程自动化、采集数据处理以及功能的多样化方面，都取得了巨大的进展，并应用于现代工业的各个领域，包括化工、勘探、船舶等。高性能数据采集系统，一方面需要选用更高性能的传感器、采集和控制电路，另一方面需要更先进也更为复杂的处理算法，这就
5、需要更先进的硬件处理平台。在数据采集系统中采用技术，已经成了一种必然的趋势。相对于其它处理器来讲，以数字信号处理器为核心的数字信号处理器系统具有显著的特点，特别是在完成数字信号处理算法上具有以下的优势： 计算速度快，可高速地完成数据处理算法。 系统集成度高，体积小，功耗低。 系统与其它以现代数字技术为基础的系统都兼容性好，接口方便。 某些具备特殊功能可以供不同需要的开发者选用。如串行通信口、片内语音处理功能、片内或集成、与特定外部设备接口等等。 由为核心处理器组成的现代数据采集与处理系统主要由硬件和软件两大部分组成。 硬件部分主要包括、模拟量数字量输入输出通道、人机联系部件与接口电路、标准通信
6、接口等部分。模拟量输入输出通道主要由转换器、转换器和有关的模拟信号处理电路等组成。人机联系部件的作用是沟通操作者与仪器之间的联系，它主要由系统面板中的键盘和显示器等组成。标准通信接口电路用于实现数据采集与处理系统和计算机的联系，以便可以接受计算机的程控命令。 硕士论文现场数据采集与处理模块设计软件部分主要包括信号采集程序、接口管理程序和数据处理程序三大部分。）信号采集程序实现数据采集任务完成，包括对采集通道的采样控制，数据的存储等。接口管理程序面向系统中与键盘，液晶的接口以及各种通信接口进行预定功能的设置，对处理后的数据以数字、字符、图形等形式显示等。数据处理程序主要完成数据的运算、数据的校正
7、补偿等任务。 目前，数据采集与处理系统正向更高层次的数字化、网络化、信息化、智能化方向发展，具有以下特点： 系统具有典型模块化结构。就硬件而言，可以分解成不同的功能模块。就软件而言，可分为通用的结构支持软件和模块化设计的应用软件。数据采集与处理系统不再是与被采集对象一一对应的配套关系而是可以独立作为通用设备。 数据处理功能主要依靠软件实现。不同的采集对象，只需要根据要求在应用软件设计上体现出相应的处理算法、程序和设定参数等，而不必大规模地进行新的系统硬件设计，从而大大节省了新产品的开发研制费用，提高了性能价格比。 容易与其它设备或主机的通信传输或控制。通信接口的标准化从结构上使数据可以方便地传
8、输，以实现网络化控制管理，为系统扩展提供了广阔的空间。 在数据采集与处理系统中，传感器作为前端将非电量信号转换成电量信号的设备扮演着非常重要的角色。电量一般指物理学中的电学量，如电压、电流、电阻、电容、电感等；非电量则是指除电量之外的一些参数，如压力、流量、尺寸、位移量、重量、力、速度、加速度、转速、温度、浓度、酸碱度等。按被测物理量划分，传感器常见的有：温度传感器、湿度传感器、压力传感器、位移传感器等。 在本文所设计的数据采集与处理系统中所用到的传感器主要应用在船舶机舱监测领域。在船舶上使用的传感器主要包括热电阻、热电偶等温度传感器，以及用来测发动机和船舱各区域的压力变送器，而开关量的输入输
9、出使用继电器。 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。从其测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响一般采用三线制或四线制。 由于热电阻的测量精度比热电偶的高，所以大部分温度监测点都采用热敏电阻进行监测，热电阻的类型为，等。由于铂是贵金属，因此，在一些测量精度要求不高且温度较低的场合，普遍采用铜热电阻进行温度的测量，它的测量范围一般为一。 绪论硕士论文 而对于发动机而言，由于其工
10、作温度通常在度以上，一般超过了热电阻的监测范围，因此选择用热电偶进行温度数据测量。 常用的热电偶的分度号主要有、等几种。对多路信号的采集，既可以采用同步采样方式，也可采用异步采样方式。 同步采集系统的方式如图所示，各通道都是独立的，所有的采样保 数据采集与处理模块方案设计硕上论文持器和转换器都是同步进行的，各通道的和可以统一控制，亦可独立控制，根据具体情况而定。图为通过实现对模拟输入接口控制的原理图。 由于要支持每个通道可接入多种类型信号输入，因此需要加入信号转换接，以完成电流、电阻到电压信号的转换。采样电阻时需要恒流源。当对路模拟通道进行智能巡检时，巡检到某一通道采样时，对的数据寄存器信号类型码和通道号进行选通。 图模拟输入接口功能框图 数据采集模块的硬件设计硕士论文 本设计中路模拟通道选择采用两片双选的模拟电子开关完成，电流源通道选择采用一片选的模拟电子开关完成，与
