基于pc104总线构架的数据采集与控制系统

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1、目录第一章绪论11.1课题研究意义和背景11.2国内外研究历史现状11.3课题要求，问题及解决方法21.3.1课题需要解决的问题31.3.2问题解决方法3第二章系统方案及原理42.1系统方案总框图42.2压力传感器42.3温度传感器52.3压电传感器9第三章系统设计133.1PC104数据采集卡选用133.2热电偶选用及信号调理电路设计153.2.1低通滤波电路163.2.2低通滤波电路163.2.3非反相放大电路163.3压电加速度传感器选用及信号调理电路设计183.3.1电荷放大器203.3.2一阶高通有源滤波器223.4压阻压力传感器选用及信号调理电路设计233.5接口驱动电路设计263

2、.5.133064介绍263.5.2OC门升压27第四章系统实现29第五章总结315.1研究工作总结：315.2下一步工作设想31参考文献34致谢词36第一章绪论1.1课题研究意义和背景近几十年来随着通信技术突飞猛进的发展和数据采集系统在现代社会的广泛应用，大家对数据采集的主要几种指标，如分辨率，采样速率，精度，控制方式和抗干扰能力等方面都提出了越来越高的技术要求。特别是工业现场的嵌入式计算机的数据采集系统，由于工业现场环境的复杂性和多样性等原因，提出对数据采集系统的硬件和软件设计需要更高要求，小型化。便携性，具有较高抗振动冲击能力，兼容性和散热性，高可靠性和可维护性等。设计基于PC/104总

3、线构架的数据采集与控制系统，来实现小型化与便携，较高抗振动冲击能力，兼容性和散热性，高可靠性和可维护性的要求。Pc104总线以针孔堆栈方式组成，具有结构紧凑，抗震性好等优点，可以工作在恶劣的工作环境下，与PCI标准兼容，适用于高速数据传输。而且他还具备高可靠性以及多操作系统支持等优点，使他在雷达，声纳，工业控制等数据采集系统获得广泛应用。基于PC104总线的数据采集仪和数据分析系统正是一种具有现场实时数据采集、处理功能的自动化设备。具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动传输功能，为现场数据的真实性、有效性、实时性、可用性提供了保证。这套系统的使用将会改变制造过程质量数据检测中手工记载

4、的费时费力，易出差错等问题。管理人员通过数据分析系统对采集的数据直接进行过程能力分析和控制图分析，实现对过程质量的保证。1.2国内外研究历史现状数据采集，又称数据获取，是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口。数据采集技术广泛引用在各个领域。比如摄像头，麦克风，都是数据采集工具。被采集数据是已被转换为电讯号的各种物理量，如温度、水位、风速、压力等，可以是模拟量，也可以是数字量。采集一般是采样方式，即隔一定时间（称采样周期）对同一点数据重复采集。采集的数据大多是瞬时值，也可是某段时间内的一个特征值。准确的数据量测是数据采集的基础。数据量测方法有接触式和非接触式，检测元件多种多

5、样。不论哪种方法和元件，均以不影响被测对象状态和测量环境为前提，以保证数据的正确性。数据采集含义很广，包抱对面状连续物理量的采集。在计算机辅助制图、测图、设计中，对图形或图像数字化过程也可称为数据采集，此时被采集的是几何量（或包括物理量，如灰度）数据。在互联网行业快速发展的今天，数据采集已经被广泛应用于互联网及分布式领域，数据采集领域已经发生了重要的变化。首先，分布式控制应用场合中的智能数据采集系统在国内外已经取得了长足的发展。其次,总线兼容型数据采集插件的数量不断增大,与个人计算机兼容的数据采集系统的数量也在增加。国内外各种数据采集机先后问世，将数据采集带入了一个全新的时代。在计算机广泛应用

6、的今天，数据采集的重要性是十分显著的。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。各种类型信号采集的难易程度差别很大。实际采集时，噪声也可能带来一些麻烦。数据采集时，有一些基本原理要注意，还有更多的实际的问题要解决现代工业生产和科学研究对数据采集的要求日益提高，在瞬态信号测量、图像处理等一些高速、高精度的测量中，需要进行高速数据采集。现在通用的高速数据采集卡一般多是PCI卡或ISA卡，存在以下缺点：安装麻烦、价格昂贵；受计算机插槽数量、地址、中断资源限制，可扩展性差；在一些电磁干扰性强的测试现场，无法专门对其做电磁屏蔽，导致采集的数据失真。今朝我国的高速数据采集技术至关比力掉队，是我国信息技术进一步发

7、展的瓶颈，研究和发展该技术对于与我国的军用和民用领域都具备重要的价值和广漠的应用前景。在高速数据采集领域，系统要求的采样速度高、采集精度高、数据传输量大，于是系统的抗干扰、数据的传输、数据的储存问题就成为了系统构建必需克服的关键问题。传统的数据采集系统往往采用单片机或者数码旌旗灯号处理器(DSP)作为节制器，节制模／数转换器(ADC)、储存器、串行接口和其它外围电路的工作。但因为单片机本身的指令周