1、 研究目的
（1）、 建立基于單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模型、選用適宜的硬件電路和軟件方法，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各模塊進行研究，為更近一步的研究基于單片機的數(shù)據(jù)采集積累經(jīng)驗。
（2）、我選擇《多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)》這個課題作為畢業(yè)設計，其主要目的是想通過此次課程設計進一步學習和鞏固模電、數(shù)電、單片機及其相關的知識，并能在設計過程中綜合運用所學的知識內(nèi)容，進一步熟悉和掌握單片機的內(nèi)部結構及其外圍電路的設計，掌握基本專業(yè)軟件的使用，掌握基本電路的運用，掌握收集資料、消化資料和綜合資料的能力，提高綜合運用所學知識解決相關問題的能力，為即將進入社會參加工作打下堅實的基礎。
2、研究意義
人們對數(shù)據(jù)信息采集的原始方法基本是通過筆和紙來記錄，這種方法是簡單易行、方便可靠。但是這種方法的缺陷也比較突出，速度慢、對人力資源的要求高、采集時間長等。這些缺點都將限制數(shù)據(jù)采集在各領域的應用。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的市場需求量大，特別是隨著技術的發(fā)展，可用數(shù)據(jù)器為核心構成一個小系統(tǒng),而目前國內(nèi)生產(chǎn)的主要是數(shù)據(jù)采集卡，存在無顯示功能、無記憶存儲功能等問題，其應用有很大的局限性，所以開發(fā)高性能的，具有存儲功能的數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品具有很大的市場前景。
科學技術的飛速發(fā)展和普及，基于單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也應運而生，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到廣泛的應用，涉及到工業(yè)、醫(yī)療器械、通訊等各個領域，為獲取有效信息打下了良好的基礎。盡管現(xiàn)在以微機為核心的可編程數(shù)據(jù)采集的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展，而且組成一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡，就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，但這并不會對基于單片機為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生影響。相較于數(shù)據(jù)采集板卡成本和功能的限制，單片機具多功能、高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價格等優(yōu)點，因此能夠開發(fā)出能滿足實際應用要求的、電路結構簡單的、可靠性高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這就使得以單片機為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領域得到了廣泛的應用。所以，基于單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)研究具有重大意義。
三、本課題在國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢
單片機與FPGA、DSP等高速器件相比，運行速度有較大差距，因此基于單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣速率與基于DSP的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣速率有較大差距，但隨著一些高速單片機和一些高速器件的出現(xiàn)，這方面的差距會減小。在一些生產(chǎn)和實驗過程中，要求將采集數(shù)據(jù)通過較長距離的通信將數(shù)據(jù)傳輸出去并遠程控制采樣方式以便及時地了解生產(chǎn)和實驗情況。很多數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作時所處的環(huán)境較惡劣如：高溫、高壓、高酸、高堿等，這些都會對數(shù)據(jù)采據(jù)集系統(tǒng)的運行和壽命產(chǎn)生影響，需進一步提高單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的抗惡劣環(huán)境的能力。基于單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)正朝著高精度、高采樣速率、遠距離通信、低功耗、高性價比、高可靠性和抗惡劣環(huán)境方向發(fā)展。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是通過采集傳感器輸出的模擬信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并進行分析、處理、傳輸、顯示、存儲和顯示。它起始于20世紀中期，在過去的幾十年里，隨著信息領域各種技術的發(fā)展，在數(shù)據(jù)采集方面的技術也取得了長足的進步，采集數(shù)據(jù)的信息化是目前社會的發(fā)展主流方向。各種領域都用到了數(shù)據(jù)采集，在石油勘探、科學實驗、飛機飛行、地震數(shù)據(jù)采集領域已經(jīng)得到應用。我國的數(shù)字地震觀測系統(tǒng)主要采用TDE-124C型TDE-224C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。近年來，又成功研制了動態(tài)范圍更大、線性度更高、兼容性更強、低功耗可靠性的TDE-324C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)采集對拾震計輸出的電信號模擬放大后送至A/D數(shù)字化，A/D采用同時采樣，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)DSP數(shù)字濾波處理后，變成數(shù)字地震信號。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備24位A/D轉(zhuǎn)化位數(shù)，采樣率有50HZ、100HZ、200HZ。
由美國PASCO公司生產(chǎn)的“科學工作室”是將數(shù)據(jù)采集應用于物理實驗的嶄新系統(tǒng)，它由3部分組成：（1）傳感器：利用先進的傳感技術可實時采集技術可實時采集物理實驗中各物理量的數(shù)據(jù)；（2）計算機接口：將來自傳感器的數(shù)據(jù)信號輸入計算機，采樣速率最高為25萬次/S；（3）軟件：中文及英文的應用軟件。 受需求牽引，新一代機載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為滿足飛行實驗應用也在快速地發(fā)展。如愛爾蘭ACRA公司2000年研發(fā)推出的新一代KAM500機載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。到了2006年，本系統(tǒng)采用16位（A/D）模擬數(shù)字變換，總采樣率達500K/S，可以利用此方式組成高達1000通道的大容量的分布式采集系統(tǒng)。 |
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