數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘要:設(shè)計(jì)一種基于STM32和CPLD的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、傳輸、顯示和存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)采集過程由CPLD控制,采用Verilog HDL語言設(shè)計(jì)輸入通道選通和A/D采集控制程序,進(jìn)行數(shù)據(jù)的濾波、放大、轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)的采集;在STM32中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、傳輸,并在PC機(jī)中開發(fā)上層數(shù)據(jù)管理軟件,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)顯示的要求,電路設(shè)計(jì)方法簡單、可靠性高,能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。
關(guān)鍵詞:STM32;CPLD;實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)管理
0 引言
隨著自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟和發(fā)展,以及它們和傳統(tǒng)工業(yè)的結(jié)合,加工設(shè)備的自動(dòng)化程度有了大幅度的提高,各種控制設(shè)備與控制技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用,大大提高了加工制造的效率,當(dāng)然這種高效的生產(chǎn)對(duì)檢測量的精確性和實(shí)時(shí)性也提出了更高的要求,而依靠傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法(即由操作工人憑借簡易測量工具進(jìn)行測量)已無法滿足這種要求。
目前,生產(chǎn)設(shè)備的參數(shù)采集手段主要有便攜式檢測儀和在線檢測系統(tǒng),采用便攜式儀器需要花費(fèi)大量的人力和時(shí)間,采集到的數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)反映設(shè)備加工的狀態(tài),具有一定局限性;一般的在線檢測系統(tǒng),檢測數(shù)據(jù)相對(duì)單一,不能滿足多成分分析的需要;對(duì)于一些大型的在線檢測系統(tǒng),雖然能滿足實(shí)時(shí)檢測和精度要求,但系統(tǒng)體積龐大、投資多、難以推廣使用,并且國內(nèi)很多在線檢測系統(tǒng),對(duì)檢測到的數(shù)據(jù)缺乏綜合利用和管理,不能很好地為工藝和裝置的優(yōu)化節(jié)能及節(jié)能減耗改造服務(wù)。因此開發(fā)出具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、傳輸?shù)裙δ艿脑诰€數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是十分必要的。
1 系統(tǒng)的整體方案與工作原理
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是基于CPLD和STM32的弱信號(hào)采集電路,可用于各種弱信號(hào)檢測的應(yīng)用研究中,整個(gè)系統(tǒng)由信號(hào)濾波、信號(hào)放大、數(shù)據(jù)采樣處理和主計(jì)算機(jī)傳輸接口等組成。信號(hào)濾波防止信號(hào)產(chǎn)生“混疊現(xiàn)象”;信號(hào)放大對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)理,使信號(hào)在A/D轉(zhuǎn)換能夠轉(zhuǎn)換的電壓范圍內(nèi),以滿足采樣的要求;數(shù)據(jù)采樣處理完成模擬信號(hào)的采樣保持和數(shù)字化;與主計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)接口,將數(shù)據(jù)上傳給計(jì)算機(jī),滿足信號(hào)檢測的實(shí)時(shí)性,進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、顯示等。數(shù)據(jù)采集電路板硬件功能模塊構(gòu)成如圖1所示。
2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
整個(gè)系統(tǒng)由信號(hào)預(yù)處理、信號(hào)采集和數(shù)據(jù)傳輸三大模塊組成,其中信號(hào)預(yù)處理進(jìn)行信號(hào)濾波、信號(hào)放大,預(yù)處理模塊由MC1558,MC1556等組成;信號(hào)采集進(jìn)行信號(hào)選通、A/D轉(zhuǎn)換;信號(hào)采集模塊由AD508、A/D轉(zhuǎn)換芯片、CPLD組成;數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行數(shù)據(jù)的軟件濾波、通過通信口與上位機(jī)進(jìn)行通信,數(shù)據(jù)傳輸由STM32芯片、信號(hào)輸出接口模塊組成。
評(píng)論