数据采集系统的开发与设计

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1、华中科技大学硕士学位论文数据采集系统的开发与设计姓名：田应军申请学位级别：硕士专业：水利水电工程指导教师：刘昌玉20070614华中科技大学硕士学位论文摘要数据采集是测量和计算机控制的主要工具和手段，它广泛应用于电气测量、自动控制和大型设备故障诊断等领域。针对不同的应用领域和功能要求设计数据采集系统也一直是工程实践中的重点和难点。本论文针对25Hz轨道电路，分析了数据采集系统的功能要求和性能指标，提出以TMS320LF2407ADSP芯片为中央处理器、片内ADC模块为数据转换器和RS-485为网络通讯手段的解决方案。本论文设计了以TMS320LF240

2、7A为核心处理器的硬件平台。对其中的电源电路、时钟电路和仿真接口电路设计作了详细说明，并讨论了片内ADC模块中的采样时间预定标和自校准模式的优势。通过分析比较实际应用中使用较广泛的三种有源滤波电路（巴特沃斯、切比雪夫和贝塞尔滤波电路）的优缺点，选择了巴特沃斯低通有源滤波器作为信号的前置滤波。在同步采样控制中，采用实时采样方式，通过测量同步信号的频率，分频后控制ADC的采样频率，实现了多路信号的同步采样。DSP与PC机的通讯以RS-485为基础，分析了RS-485总线在组网过程中因地线的不正确连接引发的共模干扰和EMI问题，并提出了解决方法。在CCS平台下

3、，设计了数据采集系统中DSP的程序。分析了ADC的误差来源，阐述了校正失调和增益误差的方法。采用了FFT对交流信号进行处理。在本论文的研究基础上开发出数据采集系统，经过现场测试，证明该系统具有很高的稳定性和高效性。关键词：数据采集;DSP;轨道电路;RS-485I华中科技大学硕士学位论文AbstractDataacquisitionisthechieftoolinmeasurementandcomputer-controlandiswildlyusedinmanyfields,suchaselectricmeasurement、automaticcont

4、rolandfaultdiagnosis.Thedesignofdataacquisitionsystemthatmeetsdifferentapplicationfieldsanddifferentfunctiondemandsisalwaysthekeypointinengineeringfield.Accordingtothe25Hzrailwaycircuit,thispaperanalyzesthefunctionalrequirementsandqualificationsofdataacquisitionsystem.Thedesignof

5、dataacquisitionsystembasedondigitalprocessorcontroller、on-chipADCandRS-485communicationtechnologyisputforward.Inthispaper,thehardwarebasedonTMS320LF2407Aispresented.ThedesignofDSPminimumsystemcontainsthepowersystem、clocksystemandemulationinterfacecircuit.ThedominanceofADCclockpre

6、scalerandself-calibrationareexpatiated.Byanalyzingtheadvantageanddisadvantageofthreewideusedactivefiltercircuits(Butterworth,ChebyshevandBesselfiltercircuits)inpracticalapplication,theactivelow-passButterworthfilterischosenasapre-filter.Insynchronousdataacquisitioncontrolling,the

7、multiple-channelsynchronoussamplingimplementedbycontrollingADCwithdividedfrequencyofsynchronoussignalinreal-timesampling.TheprobleminthecommunicationbetweenDSPandPCbasedonRS-485ispresented,andthesolutionofcommon-modedisturbanceandEMIwhicharegeneratedbyincorrectgroundconnectioniss

8、tated.TheprogramonDSPisdesignedontheplat