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数据采集控制系统的设计与分析

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巍　信息科学　１５　
数据采集控制系统的设计与分析　
李亚　
（中国矿业大学计算机学院，江苏徐州２２１１１６）　
摘要数据采集控制系统的设计与分析，利用ＣＰＬＤ／ＦＰＧＡ，模数转换器ＡＤＣ和数模转换器ＤＡＣ构成数据采集系统，并对系统的模块划分　及软件中的算法进行主要说明和分析。同时对于该系统的理论应用进行再扩展。　
关键词数据采集控制系统；ＣＰＬＤ／ＦＰＧＡ；模数转换器；数模转换器；ＢＣＤ￣ＩＩ法；状态机　
中圈分类号ＴＰ　文献标识码Ａ　文章编号１６７３—９６７１一（２０１０）０６２—００１５—０１　
１系统的设计要求　
数据采集和控制系统是对生产过程或科学实验中各种物理量进行实　时采集，测试和反馈控制的闭环系统。他在工业控制，军事电子设备，　ＡＬＥ＜￣‘　ＳＴＡＲＴ－：￣＇Ｏ＇　医学监护等有许多领域发挥着重要作用。数据采集和控制系统多种多　Ｏ￡如　ｒ∞ｏ（《　样，但其基本工作过程相似：汇集被控对象各种被测模拟量，把它们转　ＣＥｌ《《；　
换成数字信号，经过加工处理后，再转成相应的模拟量，实现所需的　Ａ瞰　ＳＴａｇｇ．￣＇Ｏ＂　
控制。上述过程有数据采集控制器统一管理和调度。本设计要求用一　Ｏ￡《　１　Ｌ｛》ｃ暂辑　片ＣＰＬＤ／ＦＰＧＡ，模数转换器ＡＤＣ和数模转换器Ｄ／／Ｃ构成一个数据采集系　雠Ｎ《　ｉ’　
统，并用ＣＰＬＤ／ＦＰＧＡ实现数据采集中对Ａ／Ｄ转换，数据运算，Ｄ／Ａ转换以　及有关数据显示的控制。系统的组成框图如图１所示，其功能如下：①　系统按一定速率采集输入电压ｕ１，经ＡＤｃ０８ｏ９转换为８位数字量ＤＡＴＡ。　她￡　Ｓ蕈Ａ　
②输入数据与通过预置按键输入数据采集控制期内的标准数据相减，球　Ｏ　姆　ｔＯＣｇ＜￣ｑＹ　镊　《　
ｃ￡　ｋ　
的待机行为的差值±ＡＵ（数字量）；差值之绝对值送至ＤＡＣ０８３２５￣换　为△ｕ，它和特定的极性判别电路共同输出±ＡＵ。③数据采集和处理均　图２　ＡｃＤｃｌ８０９工作时的状态转换图　
在数据采集系统控制器的管理下有序进行。工作苏旅游时钟信号ＣＬＫ的　２）转换后数据的ＢＣＤＥｔ￣转换处理：　
速率决定。　
为了方便后续的电压数据显示，我们硬件输出电压表示成ｌ２位的　ＢＣＤ码形式。必须设计一个１２位的ＢＣＤ码加法程序。二进制ＢｃＤ码相加　时，由最低４位相加起，且每４位相加的结果超过ｌＯ时需进位操作。因此　实现本功能的程序段的设计思路是：在读到ＡＤＣ０８０９的Ｄ［７…憔换数据　后，先用查表的指令算出高低４位的两个电压值，并分别用１２位的ＢｃＤ码　表示；接着设计一个１２位的ＢＣＤ码加法器，将得到两个ｌ２位的ＢＣＤ码相　
加即可。　
３系统扩展思路　
在消化上述给定设计的基础上，设计并制作一个可以实时地对温度　和压力这两项参数进行自动测试和调控的压力、温度测控仪。输入有压　力信号ｕｐ和温度信号ｕｔ，分别用４位半和４位十进制数字显示。测控仪输　
出两路反馈控制信号：Ｕｃｏｎ和电流Ｉｃｏｎ。　
图１数据采集系统组成框图　
１）多路模拟开关分尸的采集压力，温度信号以及校准信号。　２系统设计方案　
２）公用的　换器分尸的把对应于北侧的压力，温度的模拟电压　２．１系统总体设计方案　
转换为特定编码形式的数字量，供给控制和数据处理电路（简称温压控　根据系统设计要求，数据采集系统控制器ＳＪＣＪＫＺＱｎ￣＂有四个模块组　制仪控制器）。　
成：Ａ／Ｄ转换控制模块ＡＤＺＨＫＺ，数据运算与处理模块ｓＪＹｓＣＬ，Ｄ／Ａ￥￣　３）处理后的数字量由ＤＡｃ再转换成相应的模拟量，以控制模拟系统　控制模块ＤＡｚＨｌ（Ｚ以及有关键盘输入与数据显示控制模块ＪＰｘｓＩ（ｚ。在整　的工作。又因为模拟控制电路输出电流信号，所以测控仪具备电压，电　个数据采集系统控制器ＳＪＣＪＫＺ中，Ａ／Ｄ转换控制器ＡＤＺＨＫＺ主要实现对　流两种反馈控制方式。　
ＡＤＣ０８０９进行模数转换的控制和转换后数据传送的控制及数据存储；数　４）键盘和开关用来设置工作状态，输入数据或欲实现的功能。　
据运算与处理模块　ｓＣＬ主要实现对ＡＤＣ０８０９进行模数转换后的数据与　通过键盘输入的控制标准数据进行对比运算，并求出其差值；Ｄ／Ａ转换　控制模块ＤＡＺＨＫＺ主要是先将数据运算与处理模块ＳＪＹＳＣＩ输出的差值送　往ＤＡＣ０８３２进行数模转换；键盘输入与数据显示控制模块ＪＰｘｓＫＺ则负责　Ａ，Ｄ转换数据以及Ｄ，Ａ转换数据的显示控制。　２．２　Ａ，Ｄ转换控制模块ＡＤＺＨＫｚ的设计　
１）ＡＤ（　彤袋眸澈的控制：　
参考文献　
对于ＡＤｃ０８０９模数转换的控制程序断的ＶＨＤＬ设计，根据ＡＤＣ０８０９的　
【１１丁晓贵刘桂江基：ＦｓｏＰｃ的远程数据采集系统设计．计算机技术与发展．２０１０，１．　Ａ／Ｄ转换控制要求，我们可以用一个状态机来实现，其状态转换如图２所　
【２】陈少佳，扬雷．基ＴＡＲＭ的工业信号采集系统硬件设计．微计算机信息．２０１０，２．　示。　
【３】基ｆｆ：ＣＰＬＣ／ＦＰＧＡ的ＶＨＤＩ语言电路优化设计．现代电子技术．２０１０，３．　

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/d3cb765b2b160b4e767fcfae.html