数据采集系统设计 第一章 绪论

《数据采集系统设计 第一章 绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据采集系统设计 第一章 绪论（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计数据采集系统设计数据采集系统设计 (Data Acquisition System Design)(Data Acquisition System Design) 冯志刚 自动化学院 测控技术与仪器教研室2SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计课时分配及参考书32学时课堂讲授 1-8 周一 1-2，周五 3-4节教材数据采集与处理技术 马明建主编 西安交 通大学出版社参考书1、数据采集与分析技术周林,殷侠主编西安 电子科技大学出版社2、数据采集与处理技术祝常红 主编 电子工业出版社3SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计课时分配及参考书

2、4SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计成绩评定方法学位课、考试课出勤 （10分） 三次考勤未到者取消考试资格作业（10分）三次未交者取消考试资格期末考试（80分）5SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计6SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计被测 对象传 感 器信 号 调 理计算机或含 有微处理器 的仪器、控 制器等存储反馈、控制显 示接口 （数字化）分析 结果粮仓温度检测控制粮仓 温度AD5 90电流- 电压 AD0 809单片 机开启 风扇7SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计8SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计9SAUACC数据采集系统设计数据采集系

3、统设计10SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计11SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计12SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计13SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.1 1.1 数据采集的意义与任数据采集的意义与任务务 1.2 1.2 数据采集系统的基本功能数据采集系统的基本功能1.3 1.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式1.4 1.4 数据采集系统软件数据采集系统软件第第1 1章章 绪绪 论论 1.5 1.5 数据处理的类型和任务数据处理的类型和任务14SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计第第1 1章章 概概 论论1.1 1.1 数

4、据采集的意义与任务数据采集的意义与任务 1. 数据采集的定义 指采集温度、压力、流 量等模拟量，转换成数 字量，由计算机进行存 储、处理、打印的过程 。 相应系统称为数据采集系统。 数据采集 15SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.1 1.1 数据采集的意义与任务数据采集的意义与任务2. 2. 数据采集的意义 在生产过程中，对工艺参数进行采集、监测，为提高质量，降低成本，提供信息。在科学研究中，用来获取微观 、动静态信息。解决靠人不能解决的问题。作用意义：16SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.1 1.1 数据采集的意义与任务数据采集的意义与任务17SAUACC数据采集

5、系统设计数据采集系统设计3. 数据采集系统的任务有采集传感器输出的模拟信号，并转换成数字信号，然后送入计算机。系统计算机对数字信号进行处理。1.1 1.1 数据采集的意义与任务数据采集的意义与任务提高工作效率，取得较好的经济 效益。结果 ：18SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.1 1.1 数据采集的意义与任务数据采集的意义与任务 5. 构成数据采集系统的依据 保证系统具备采样精度的条件下，有 尽可能高的采样速度，以满足实时处理、 控制的要求。4. 评价数据采集系统性能优劣的标准 标准有系统的采样精度。系统的采样速度。19SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计第第1 1章章

6、概概 论论1.2 1.2 数据采集系统的基本功能数据采集系统的基本功能 数据采集系统一般具有以下功能： 1. 采集数据按照采样周期，对模拟、数字、开关信号采样 。 2. 模拟信号处理模拟信号 指信号幅值随时间连续变化 的信号。 20SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计特点： 在规定的一段连续时间内，其幅值 为连续值。优点 ：便于传送。缺点 ：易受干扰。信号 类型由传感器输出的电压信号由仪表输出的电流信号010mA420mA1.21.2 数据采集系统的基本功能数据采集系统的基本功能21SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计信号 处理将信号采样将转换的数字信号作标度变换3. 数字信号

7、处理 数字信号 指在有限离散瞬时上取值间 断的信号。 特点：时间和幅值都不连续的信号。 1.21.2 数据采集系统的基本功能数据采集系统的基本功能 数字信号22SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计优点： 抗干扰能力强缺点： 需要一套转换电路，增加成本。传送方式并行传送串行传送信号处理： 将数字信号采入计算机后，进 行码制转换。如 BCDASCII ， 便于在屏幕上显示。1.21.2 数据采集系统的基本功能数据采集系统的基本功能23SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.21.2 数据采集系统的基本功能数据采集系统的基本功能24SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计4. 开

8、关信号的处理 开关信号 由按钮、行程开关等器件触 点产生的信号。 信号处理： 根据开关的状态执行相应的操作 。 5. 二次数据计算 概念一次数据 二次数据 从传感器采集的数据 。对一次数据作计算得 到的数据。1.21.2 数据采集系统的基本功能数据采集系统的基本功能25SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.21.2 数据采集系统的基本功能数据采集系统的基本功能二次数据平均、累计 傅里叶变换、积分变换 变化率、差值 最大值、最小值6. 屏幕显示 将数字、图形、图表等显示在屏幕上 。 7. 数据存储 按时间间隔，将数据存储在外部存储器 。26SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计8

9、. 打印输出按时间间隔，打印输出数字、图形。 9. 人机联系操作人员用键盘或鼠标与系统对话， 完成运行方式的设置。 1.21.2 数据采集系统的基本功能数据采集系统的基本功能27SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.3 1.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式 系统组成硬件软件结构形式微型计算机数据采集系统集散型数据采集系统第第1 1章章 概概 论论28SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式1. 微型计算机数据采集系统系统的结构如下图所示。29SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.31.3 数据采集

10、系统的结构形式数据采集系统的结构形式传感器微型计算机数据采集系统放大 器采 样 / 保 持 器传感器传感器传感器A / D 转 换 器计算机显示器打印机绘图机 定时与逻辑控制传感器传感器接 口被 测 物 理 量数字信号开关信号多路开关30SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计系统 组成传感器 将非电量转换为电信号。 多路开关 分时切换各路模拟量与采样保持器的通路。 程控放大器 对模拟信号进行放大。 采样/保持器 保持模拟信号电压。A/D转换器 将模拟信号转换为数字信号。 接口电路 将数字信号进行整形电平调整。1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式31SAUACC数据采

11、集系统设计数据采集系统设计时序图如图1.2所示。1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式(1)(2)(3)(4)(5)一个工作周期多路开关放大器采样保持AD转换数据总线图1.2 数据采集系统工作时序1.2s6stAD启动脉冲32SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计系统特点结构简单，易实现 对环境要求不高 系统成本低 集散型的基本单元 模板齐全，易组成系统 1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式33SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式 磁性测量试验装置 在原来的磁性测量试验系统基础上，

12、设计了数据采 集装置和上位机数据处理软件，实现了磁场和磁通 量的数字化测量。34SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式两路 模拟 信号模 拟 开 关单片机电 平 转 换上 位 PC 机V / F 变 换滤波 放大1. 输入02V差分，放大到010V，转换为010 KHz。 2. 单片机测频原理：利用单片机内部的两个定时 /计数器来进行频率的测量。 可得输入变化1mv对应一个计数。35SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式电源 220+15,-15,+5模拟开关，输入切

13、换滤波、放大V/F变换单片机TTLRS232电平变换36SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式37SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式 液体火箭发动机地面试验台健康监控系统38SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式 液体火箭发动机地面试验台健康监控系统液体推进剂火箭发动机试验台数据采集、数据处理试验台故障 检测试验台故障诊 断干预策略 报警提示大屏幕可视化系 统故障控制 推理解释 诊断结论试验台健康 评

14、价传感器检修建议 故障预测 健康指标故障正常传感器故障诊 断故障检修建议 数据重构 诊断结论传感器故障 检测网络数据库网络接口39SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式40SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式41SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式42SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式43SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计2

15、. 集散型数据采集系统 系统结构如下图所示 1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式44SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式集散型数据采集系统模拟量 输入模拟量 输入模拟量 输入数字量 输入数字量 输入数字量 输入RS-485RS-485生 产 现 场生 产 现 场生 产 现 场数据 采集站数据 采集站数据 采集站通信接口上位机45SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计数据采集站一般是由单片机数据采集装 置组成，位于生产设备附近，可独立完 成数据采集和预处理任务，还可将数据 以数字信号的形式传送给上位机。 数据采集站与上位机之间通常采用异步 串行传送数据。数据通信通常采用主从 方式，由上位机确定与哪一个数据采集 站进行数据传送。 1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式它由若干个“数据采集站”和一台上位机 及通信线路组成。 46SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计系统特点适应能力强 可靠性高 实时性好 对硬件要求不高1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式47SAUACC数据采集系统设计数据采集系统设计1.31.3 数据采集系统的结构形式数据采集系统的结构形式