文档介绍：第卷第期海军工程大学学报
年月
文章编号一一一
基于与单片机的多路高精度数据采集系统设计
李庆‘,开科‘,于敬芬
武汉理工大学信息工程学院,武汉武汉理工大学自动化学院,武汉
摘要结合与单片机设计了一种多路高精度数据采集系统,最高可达位转换精度。所采集数据
具备良好的实时性,可采集通道数目多,同时系统具备较强的抗外界干扰能力,结构简单,可靠性好。该系统
具有较强的可移植性,能够广泛应用于多路、高精度、低频数据采集的场合。
关键词数据采集系统单片机
中图分类号文献标志码
一

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一

目前,应用中的高精度数据采集系统在转换之前有单级或几级前置放大,用于把传感器输出
的微弱模拟信号放大到满足转换要求。由于前置放大容易引起低频干扰和放大器漂移,因此系统
采集的数据存在一定误差。应用这些系统对多个信号进行采集时,常规思路是使用多路模拟开关来选
择需要检测的信号,由控制模拟开关及芯片,完成转换数据的处理。
本文基于复杂可编程逻辑器件与单片机设计了一种多路高精度数据采集系统。突
出的特点是资源丰富,工作频率高。选用单片机作为系统的,可以大大降低系统成本。本设
计将与单片机有效结合起来,采用芯片实现对航天器燃料箱内的多个参数进行实
时、精确的检测。片内具备模拟前端,传感器信号可直接输人到芯片。由于不需要独立的前置
放大和多路模拟开关电路,系统抗外界干扰能力大大提高。该系统结构简单,运行稳定,便于维护。
系统原理
本设计中与单片机一同构成系统的控制核心,整个系统结构如图所示。在燃料箱内自底
部至顶部的垂直高度上,平均划分为个区段,每一区段设置检测各参数的传感器。由于分段采样,一
方面所采集参数的精度将显著提高,另一方面若某区段的传感器发生故障,其它区段的检测仍然可以继
收稿日期一一修回日期一一。
作者简介李庆于,女,副教授,硕士。
第期李庆等基于与单片机的多路高精度数据采集系统设计
续,不会致使系统立即瘫痪。
首先,各传感器对参数进行采集,并将其转换为相应的
模拟量信号。该信号送人单元实现信号放大,并完成
信号从模拟量向数字量的转化。然后,转换得到的多路数
字量均送人中。一方面对进行逻辑
控制,并接收转换后的数据,另一方面根据单片机的要求将
相应通道的数字信号发送到单片机。最后,单片机将
传来的数据传送到上位机,并将上位机要求检测的通道号
传递到。单片机与上位机之间的通信采用串行方式, 图系统结构框图
在保证数据传输速度的同时,有效降低了系统的成本与
之间采用并行方式,使得数据传输速度和稳定性得到
保障。
硬件实现

是公司生产的位艺一△串行模数转换器,适用于低频高精度测量,具有完整的模拟
前端。从传感器获得的信号可以直接输入芯片,通过编程在片内实现从至共档逐渐倍增的增
益放大。该芯片包含个片内寄存器,其中常用的为通信寄存器、模式寄存器和数据寄存器。芯片上电
或复位之后,首先进人写通信寄存器状态,写入的数据决定了对芯片接下来的操作是读还是写,以及对
哪一个寄存器进行操作。完成了相应的后续操作,芯片就回到写通信寄存器状态。模式