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。
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