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1、多路数据采集系统的设计刘晓波张丕状王晓升(中北大学电子测试技术国家重点实验室山西太原030051)摘要：本文采用MSP430F149单片机作为控制器的核心器件，设计了一种通用的多路数据采集系统，可以通过USB接口对数据进行快速传输。该采集系统是由传感器、信号调理、数据采集硬件、通用计算机、软件等要素构成。为了满足系统要求，硬件采用模块化、开放性设计，由软件来配置、控制。它具有8通道模拟量输入、8通道开关量输入/输出、日历时间等功能。整个系统由微处理器、日历时钟芯片、增益放大器、中文液晶显示、大容量存储器、USB等器件组
2、成。关键词：数据采集，USB接口，单片机，A/D转换中图分类号：TN702文献标识码：BDesignonmulti-channeldataacquisitionsystemXiaoboLiu，PizhuangZhang，XiaoshengWang(NationalKeylaboratoryforElectronicMeasurementTechnology,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China)Abstract:Thispaperusethesingle-chipMSP4
3、30F149asthecoredeviceofthecontrollertodesignagenericmulti-channeldataacquisitionsystem,itcantransmitdatarapidlyviatheUSBinterface.Theacquisitionsystemiscomposedofsensors,signalconditioning,dataacquisitionhardware,general-purposecomputers,softwareandotherelements
4、.Inordertomeetthesystemrequirements,thehardwareisdesignedmodularlyandopenlyundertheconfigurationandcontrolbysoftware.Ithassomefunctionssuchas8-channelanaloginput,8-channeldigitalinput/output,calendartimeandsoon.Thesystemconsistsofamicroprocessor,acalendarclockch
5、ip,gainamplifier,Chineseliquidcrystaldisplay,large-capacitymemory,USBdevices.Keywords:dataacquisition,USBinterface,microprocessor，A/Dconvert0引言随着现代电子技术的飞速发展，数据采集技术也日新月异，采集速度和精度不断提高，而功耗和体积却在不断下降，特别是小型化、便携式解决方案在数据采集中开始占据越来越大的比重，并越来越多地倾向于低电压、低功耗、微型化设计，广泛应用在工业、农业、商业
6、、交通、物流、仓储等行业。因此，根据当前数据采集发展的实际情况，研制开发符合生产需要的多功能智能化的数据采集器具有现实意义。本文采取了软件与硬件相结合的开发方法设计8路数据采集器，整个系统采用电池供电，具有体积小、功耗低、可靠性高、即插即用等特点，非常适合于野外数据采集；也可以采用稳压电源，在工业控制领域进行实时采集监控。系统具有很好的实用价值和推广价值。1系统方案整个硬件系统主要由传感器、放大电路、多路开关、采样/保持器、AD转换器、按键、存储、时钟、USB、I/O扩展、单片机等部分组成。其中采样/保持器、AD转换器
7、及单片机是使用MSP430F149来实现的。系统主要完成的功能有：对微弱信号的放大、滤波、隔离、对信号进行处理使之转换成AD转换器所要求的信号范围、多路选择、信号采样/保持、AD转换、数据存储、数据收发等，其中单片机与PC的通信采用USB标准,如图1.1所示。图1.1整体硬件系统框图2硬件电路的设计数据采集系统由多路开关、放大电路、AD转换电路、单片机、时钟、存储、USB等部分组成。2.1低通滤波电路在设计含有ADC的系统时，必须在转换器前使用一个抗混叠滤波器，以提高数据转换系统的性能指标，选用TI公司的THS4052
8、。它是一种70MHz低成本高速电压反馈放大器。工作电压可设为士5V，失真度、转换速率、稳定时间都能满足要求。低通电路设计为12dB/OCT的巴特沃次(最平坦特性)滤波器，对频率高于31.25KHz的信号滤波。电路截止频率为fL=1/2R1C1=31.25KHz，，Q值为0.5。一片THS4052内是双通道输入，因此8路模拟信号通道
