毕业设计（论文）-设计一个含有有源带通滤波器的数据采集系统

本 科 毕 业 设 计 论 文 题 目 设计一个含有有源带通 滤波器的数据采集系统 系 别 电气与信息工程系 专 业 测控技术与仪器 班 级 测控XXX 学 号 XXXXXX 学生姓名 XXX 指导教师 XXX 2014年5月摘要摘 要随着信息领域各种技术的发展，在数据采集方面的技术也取得了长足的进步，采集数据的信息化是目前社会的发展主流方向。各种领域都用到了数据采集，在石油勘探、地震数据采集领域已经得到应用。随着测控技术的迅猛发展，以嵌入式计算机为核心的数据采集系统己经在测控领域中占到了统治地位。数据采集系统是将现场采集到的数据进行处理、传输、显示、存储等操作。数据采集系统的主要功能是把模拟信号变成数字信号，并进行分析、处理、存储和显示。国内大大小小很多公司多开发了数据采集器和卡之类的产品，这使信息的数字化提供了极大的方便。该设计就是利用单片机作为控制核心，系统分为带通滤波模块，A/D转换模块，采集数据模块以以及显示模块。整个数据采集系统以单片机为控制核心器件，由ADC0808数模转换器对输入的被测物理量进行数据采集，将采集的数据送至单片机处理，最后将处理后的数据通过液晶显示器及示波器显示被测信号。关键词：51单片机，带通滤波器，数据采集，A/D转换I 西安交通大学城市学院本科生毕业设计（论文）IIABSTRACTABSTRACTAlong with the development of information field various technologies, the technology in the aspect of data collection has also gotten rapid advance, gather the informative process of data is now society develop the direction of main stream. Various fields have used data collection , in petroleum exploration and seismic data collection field have gotten application. As measuring to control technical swift development, with embedded computer for key data collection system Ji go through in measure to control field in have taken dominance position. Data collection system is to carry out the data that the collection on-the-spot goes to to handle , transmits and shows , stock etc. operation. The major function of data collection system is simulated signal become digital signal, and analyse handling , stock and show. Domestic size many companies have developed data collection ware and the product that blocks and so on , this makes the digitlization of information have offered maximum convenience.This design is as the core control chip, the system is divided into the bandpass filter module, A/D conversion module, data acquisition module and display module. The data acquisition system based on single-chip microcomputer to control the core device, the ADC0808 digital to analog converter on the input measured data collection, the collected data sent to the microcontroller processing, and finally the processed data through theLiquid crystal displayand the oscilloscope display of the measured signal.KEY WORDS: The 51 single chip microcomputer, Bandpass filter,Data acquisition, A/D conversionIII西安交通大学城市学院本科生毕业设计(论文)绪论目录1 绪 论11.1 数据采集系统的意义11.2 数据采集系统的应用及国内外研究现状11.3 本论文设计完成的任务21.3.1 原始数据21.3.2 技术要求21.3.3 设计内容22 数据采集系统的设计思路32.1 系统设计目的32.2 数据采集系统简介32.2.1数据采集系统的分类32.2.2数据采集系统种类及功能介绍32.3数据采集系统的工作原理42.4本章小结53数据采集系统的硬件设计73.1 51单片机73.1.1 AT89C51单片机简介73.1.2 51单片机管脚说明73.1.3单片机的应用及学习93.1.4键盘电路103.2有源带通滤波器113.2.1有源滤波器介绍113.2.2 调理电路123.3 A/D转换器123.4液晶显示12864153.4.1 128x64引脚说明164数据采集系统的软件设计174.1 仿真软件的介绍174.1.1 protues简介174.1.2 keil51简介174.1.3 Multisim简介184.2主程序流程图195 软件的调试与仿真215.1 protues仿真215.2 Multisim仿真226结论及展望276.1结论276.2不足及展望27致 谢29参考文献31附录33附录一 外文翻译33附录二 系统设计电路图49附录三 系统设计程序51 1 绪 论1.1 数据采集系统的意义近年来，数据采集系统的市场需求量越来越大，特别是随着技术的发展，数据采集及其应用技术受到人们越来越广泛的关注，数据采集系统在各行各业也迅速的得到应用，如在冶金、化工、医学、和电器性能测试等许多场合需要同时对多通道的模拟信号进行采集、预处理、暂存和向上位机传送、再由上位机进行数据分析和处理，信号波形显示、自动报表生成等处理，这些都需要数据采集系统来完成。但很多数据采集系统存在功能单一、采集通道少、采集速率低、操作复杂、并且对操作环境要求高等问题。人们需要一种应用范围广、性价比高的数据采集系统 ，有源带通滤波器具有良好的幅频特性它的输入阻抗高，输出阻抗极低，因而具有良好的隔离性能，所以各级之间均无阻抗匹配的要求，并且在信号的分析与测量中得到广泛应用。数据采集系统的任务，就是采集传感器输出的模拟信号转换成计算机能识别的信号，并送入计算机，然后将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对，某些物理量的监测，其中一些数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量，无论在哪个应用领域中，数据采集与处理越及时，工作效率就越高，取得的经济效益就越大，对社会的贡献也越大。1.2 数据采集系统的应用及国内外研究现状在计算机广泛应用的今天，数据采集的在多个领域有着十分重要的应用。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。利用串行或红外通信方式，实现对移动数据采集器的应用软件升级，通过制订上位机(PC)与移动数据采集器的通信协议,实现两者之间阻塞式通信交互过程。在工业、工程、生产车间等部门，尤其是在对信息实时性能要求较高或者恶劣的数据采集环境中更突出其应用的必要性。例如：在工业生产和科学技术研究的各行业中，常常利用PC或工控机对各种数据进行采集。现在常用的采集方式是通过数据采集板卡，常用的有A/D卡以及422、485等总线板卡。卫星数据采集系统是利用航天遥测、遥控、遥监等技术，对航天器远地点进行各种监测，并根据需求进行自动采集，经过卫星传输到数据中心处理后，送给用户使用的应用系统。数据采集与处理一直是生产实践研究与应用领域的一个热点和难点。随着电子制造工艺水平的飞速提高及数据分析理论的进一步完善与成熟，目前国内外对数据采集系统的高性能方面的研究上取得了很大的成就，伴随着高性能微处理器的采用和用户技术要求的不断提高，数据采集系统也越来越完善。在国外，数据采集已发展的相当成熟，不少小型便捷，操作简单，使用灵活的数据采集系统已被广泛应用，无论工业生产还是生活中，都有着十分重要的作 13 数据采集系统的硬件设计用。就目前国内的情况来看，数据采集系统有着广泛的应用市场与研究空间。随这几年数据采集技术的不断发展，虽然比国外还是有一段距离，但是在各行各业得到了广泛的使用与研究，并且在我国的国内市场上，也出现了由我国自主研究的各类数据采集器，北京测振仪器厂研制的HZ-9609数据采集器/振动分析仪，它采用中文显示，直观醒目，操作简单方便，采用先进的微电脑技术，工作可靠，采用高性能电池，体积小，重量轻，便于现场使用，采用频谱分析技术和故障诊断技术，是进行数据采集，完成设备状态分析和故障诊断技术，是进行数据采集，完成设备状态分析和故障诊断的得力助手，它可以与微机通讯，建立设备状态数据库，对连接设备进行更精细的状态分析，采用电压加速度传感器，可测量振动信号的加速度，速度和位移，还可测量电压信号和转速信号，采样频率为1Hz-10KHz。1.3 本论文设计完成的任务1.3.1 原始数据1） 带通滤波器的中心频率为500Hz，带宽为50Hz2） 被测信号的幅度范围：100mV 2V1.3.2 技术要求1） 能够输出正弦波，并且输出信号的频率和幅度可调2） 具有良好的人机界面1.3.3 设计内容1） 采用proteus软件设计含有有源带通滤波器的数据采集系统2） 在本设计中，包含硬件与软件俩个部分，其中硬件设计分为两个部分波形显示电路和频率显