精密测试数据采集系统设计

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1、河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计测控08级综合课程设计说明书设计题目：精密测试数据采集系统设计姓名：徐斌学号：310804040325专业班级：测控08-3班指导教师：王红星老师河南理工大学2011.1235河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计目录精密测试数据采集系统设计2设计任务书31数据采集系统概述41.1数据采集系统的基本概念41.2数据采集系统的组成41.3数据采集系统的特点62测量放大器集成芯片AD52272.1测量放大器72.2AD522型放大器72.2.1AD522引脚说明72.2.2AD522的器件特性83采样定理与抗混滤波93.1采样定理9

2、3.1.1采样定理93.3.2采样定理中的两个条件的物理意义103.2频率混叠103.2.1频混的产生103.2.2频混的消除113.4有源滤波器113.4.1三种常用有源滤波器的比较123.4.2切比雪夫滤波器133.5低通切比雪夫滤波器的设计143.5.1传递函数的计算143.5.2电路设计164模/数转换器204.1A/D转换器芯片ADC0809204.2AT89C51简介224.3.硬件连接244.3.软件实现255利用RS-232C实现上位机与下位机的通信275.1RS-232C简介275.2MAX232芯片285.3串行通信的硬件连接295.4软件实现29设计总结34参考文献3

3、535河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计精密测试数据采集系统设计摘要数据采集系统用于将模拟信号转换成计算机可以识别的数字信号。将传感器测得的微弱电信号经过放大、滤波，以8051单片机为核心，配以A/D0804模数转换器件，使用四位一体七段LED数码管来进行显示，LED采用动态扫描显示，并且通过RS232协议将信息送到PC上位机中进行显示。关键字数据采集；切比雪夫低通滤波器；8051单片机；ADC0809；RS232；35河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计设计任务书设计题目精密测试数据采集系统设计设计目标针对国际电工电压标准±5V的规定，要求能根据信号源电压的

4、范围进行调理和计算，并能根据采样定理设计满足要求的滤波器，然后针对处理后的电压值进行A/D转换，数据标定以及数码显示。设计内容1.利用运算电路把不同电压范围的信号处理到±5V范围。2.根据采样定理，利用有源滤波器对信号进行抗混滤波设计。3.利用ADC0809等器件对数据进行A/D转换，采用C语言编写A/D转换过程。4.编写C语言上位机通信程序（采用RS232协议）实现对底层数据的采集与处理。设计要求1.采用切比雪夫有源滤波器；通带增益Kp为1信号电压范围：-1.5V——2.5V；频率成分：信号频率50——300Hz，干扰频率550——650Hz；滤波器类型：切比雪夫有源滤波器，通带增益Kp

5、=1.2.正确描述抗混滤波原理和采样定理；3.要求列出详细的调理电路计算分析和元器件的选择过程。电路设计采用集成仪器运算放大器。说明书中应写明所采用的器件、器件特性及工作原理。4.系统描述滤波器设计和器件选择过程；5.编写数据采集系统单片机工作原理及有关器件的选择原则和目的；6.编写串口通信程序完成数据采集；7.说明书中完整画部分电路图和程序描述。35河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业综合课程设计1数据采集系统概述1.1数据采集系统的基本概念数据采集（DataAcquisition）就是将要获取的信息通过传感器转换为信号，并经过信号调理、采样、量化、编码和传输等步骤，最后送到计算机系统

6、中进行处理、分析、存储和显示。相应的系统称为数据采集系统。一个数据采集系统通常是由传感器（sensor）、信号调理电路（signalconditioningcircuit）、A/D转换器（analog-digitalconverter，ADC）及微型计算机等4个主要部分组成。信号调理电路包括信号放大、隔离、模拟滤波、多路转换等。数据采集系统的任务，就是采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的计算和处理，得到所需的数据。同时，将计算机得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的见识，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。

7、1.2数据采集系统的组成数据采集系统主要有硬件和软件两部分组成，其中硬件部分又可分为模拟部分和数字部分。计算机数据采集系统的硬件基本组成如下图1-1所示。图1-1计算机数据采集系统的硬件基本组成从图1-1可以看出，计算机数据采集系统一般有传感器、前置放大器、滤波器、多路模拟开关、采样/保持（Ｓ/Ｈ）器、模数（Ａ/Ｄ）转换器和计算机系统组成。以下介绍各个组成部分的功能。（1）传感器35河南理工大学机械学院测控技术与仪器专业