大数据采集系统课程设计.docx

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大数据采集系统课程设计

DAS课程设计总结

题目：

数据采集处理和控制系统设计

专业班级：

电子08—3班

学生：

谢臣胜

学号：

08052319

指导教师：

莉

2011年11月

1设计题目：

温度监测系统

•假设现在要在南教楼一楼安装中央空调，考虑环保节能，在各个教室同时安装温度检测系统，检测教室中温度的实时变化，为中央空调的工作提供参考信息。

•基于这些需要，南教楼一楼共20个教室，在每个教室中前中后三个位置安装温度传感器，将采集到的温度信息通过信号调理、多路选择、采样保持和模数转换送到监控室的计算机存储并绘制实时温度曲线。

2设计要求：

•设计温度监测系统的系统框图；

•说明各个组成部分需要选用的具体器件；

•说明选择的温度传感器的类型或型号，输出的参数围；

•说明其他各个组成部分的组成电路或者选用的芯片型号；

•在构成系统的过程中，考虑各部分的特性，以误差最小为原则。

系统框图

温度传感器1

信号调理

信号调理

:

:

1、温度传感器：

铜热100电阻传感器，测量围是-50度到150度，输出电阻围是78.75欧姆到163.75欧姆。

2、信号调理：

先用以下电压跟随器将电阻传感器输出的电阻值转化成电压信号。

图中的R是指传感器输出的78.75欧姆到163.75欧姆可变电阻。

在电压跟随器的同相输入端输入一适合的稳定电流，比如0.1安的电流，这样可将可变电阻值转化为7.875v到16.375v的电压值。

I

+

-V0

RR

因为经电压跟随器转化的电压还不是标准电压，所以还需经以下信号调理电路处理，将电压转化成标准电压。

3、多路模拟开关：

考虑到一共二十个教室，每个教室三个温度传感器，一共六十个温度传感器。

所以在多路模拟开关选择中，选择四片16选一多路模拟开关，即芯片CD4067芯片。

每个通道的选择用74LS38译码器进行译码选择。

真值表

DCBA

INH

选通

0000

0

S0

0001

0

S1

0010

0

S2

0011

0

S3

0100

0

S4

0101

0

S5

0110

0

S6

0111

0

S7

1000

0

S8

1001

0

S9

1010

0

S10

1011

0

S11

1100

0

S12

1101

0

S13

1110

0

S14

1111

0

S15

XXXX

1

无效

4、采样保持器：

有上述可知，一共有六十个通道，考虑到教室温度变化不会很快，故采样保持器的采样速率不是要求很高，可以选用串联型S/H。

它的结构图和工作原理如下。

①当S通（S/H跟踪态）：

由于A1输出阻抗RS电阻小®Vi对CH快速充电®，由于A2也是跟随器，使Vo=Vi。

②当S断（S/H为保持态）：

由于CH无放电回路，输出保持在S断开瞬间的输入上。

③由于S断有漏电流、CH本身漏电流、A2的漏电流，流过CH®Vch会微弱变化。

5、A/D转换器:

采样保持器之后就是A/D转换器了。

可以选用A/D0809.它是8位8通道A/D转换器，它的特点是

⑴CMOS器件28脚双列直插式封装。

⑵分辨率8位。

⑶自带8个模拟量输入通道可在程序控制下选择任一通道进行A/D转换。

⑷部有三态输出数据锁存器，可直接与微机数据总线相连。

3、工作原理

⑴进行通道选择

当地址锁存允许信号ALE的上升沿到来时，由C、B、A的状态确定选择的通道。

ALE

C

B

A

选道

上升沿

0

0

0

1N0

上升沿

0

0

1

1N1

上升沿

0

1

0

1N2

上升沿

0

1

1

1N3

上升沿

1

0

0

1N4

上升沿

1

0

1

1N5

上升沿

1

1

0

1N6

上升沿

1

1

1

1N7

⑵启动A/D转换

用脉冲信号，在其上升沿复位，下降沿开始转换。

实际接口时，START可由地址译码器输出脉冲控制其转换。

⑶A/D转换结束完成后取数据

转换结束标志EOC信号：

在转换期间为低电平，转换完成后为高电平。

可用CPU查询该信号，或用EOC向CPU申请中断，然后CPU通过发出OE信号读A/D转换的结果。

（4）控制软件框图

查询式：

6、计算机对数据的处理。

数据经温度传感器的采集，信号调理电路的处理，S/H的采样保持和A/D的转换后，最终传输到计算机，经计算机的处理进行实时温度曲线的绘制，最后显示出来。

同时传送给中央空调的控制系统，实行反馈控制。

参考文献：

《数据采集系统》，马晓敏，中国石油大学在。

《数据采集与处理技术》，马建明，交通大学。