目前，数字信号处理广泛应用于通信、雷达、声纳、语音与图像处理等领域，信号处理算法理论己趋于成熟，但其具体硬件实现方法却值得探讨。FPGA是近年来广泛应用的超大规模、超高速的可编程逻辑器件，由于其具有高集成度、高速、可编程等优点，大大推动了数字系统设计的单片化、自动化，缩短了单片数字系统的设计周期、提高了设计的灵活性和可靠性，在超高速信号处理和实时测控方面有非常广泛的应用。本文对FPGA的数据采集与处理技术进行研究，基于FPGA在数据采样控制和信号处理方面的高性能和单片系统发展的新热点，把FPGA作为整个数据采集与处理系统的控制核心。主要研究内容如下： FPGA的单片系统研究。针对数据采集与处理，对FPGA进行选型，设计了基于FPGA的单片系统的结构。把整个控制系统分为三个部分：多通道采样控制模块，数据处理模块，存储控制模块。 多通道采样控制模块的设计。利用4片AD7506和一片AD7862对64路模拟量进行周期采样，分别设计了通道选择控制模块和A/D转换控制模块，并进行了仿真，完成了基于FPGA的多通道采样控制。 数据处理模块的设计。FFT算法在数字信号处理中占有重要的地位，因此本文研究了FFT的硬件实现结构，提出了用FPGA实现FFT的一种设计思想，给出了总体实现框图。分别设计了旋转因子复数乘法器，碟形运算单元，存储器，控制器，并分别进行了仿真。重点设计实现了FFT算法中的蝶形处理单元，采用了一种高效乘法器算法设计实现了蝶形处理单元中的旋转因子乘法器，从而提高了蝶形处理器的运算速度，降低了运算复杂度。理论分析和仿真结果表明，状态机控制器成功地对各个模块进行了有序、协调的控制。 存储控制模块的设计。利用闪存芯片K9K1G08UOA对采集处理后的数据进行存储，设计了FPGA与闪存的硬件连接，设计了存储控制模块。 本文对FFT算法的硬件实现进行了研究，结合单片系统的特点，把整个系统分为多通道采样控制模块，数据处理模块，存储控制模块进行设计和仿真。设计采用VHDL编写程序的源代码。仿真测试结果表明，此FPGA单片系统可完成对实时信号的高速采集与处理。
上传时间： 2013-04-24
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MCS51系列单片机在工程数据采集中的应用:随着现代科学技术的发展，单片机已深入应用到社会发展的各个领域，如家电制造业、工程数据采集、智能仪表等。因而各芯片制造厂商纷纷推出不同系列的单片机，以满足不同
上传时间： 2013-08-06
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分,5'1Zk硬件和软件的角度介绍了智能电压数据采集装置各部分的原理、功能，给出了串行通讯的程序流程图及部分程序。经调试证明，该程序简单、可靠，具有较高的应用价值。
上传时间： 2013-07-07
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本课题完成了基于FPGA的数据采集器以及IIC总线的模数转换器部分、通讯部分的电路设计。其中FPGA采用Xilinx公司Spartan-Ⅱ系列的XC2S100芯片，在芯片中嵌入32位软处理器MicroBlaze;ⅡC总线的模数转换采用Microchip公司的MCP3221芯片，通讯部分则在FPGA片内用VHDL语言实现。通过上述设计实现了“准单片化”的模拟量和数字量的数据采集和处理。 所设计的数据采集器可以和结构类似的上位机通讯，本课题完成了在上位机中用VHDL语言实现的通信电路模块。通过上述两部分工作，将微处理器、数据存储器、程序存储器等数字逻辑电路均集成在同一个FPGA内部，形成一个可编程的片上系统。FPGA片外仅为模拟器件和开关量驱动芯片。FPGA内部的硬件电路采用VHDL语言编写；MCU软核工作所需要的程序采用C语言编写。多台数据采集器与服务器构成数据采集系统。服务器端软件用VB开发，既可以将实时采集的数据以数字方式显示，也可以用更加直观的曲线方式显示。 由于数据采集器是所有自控类系统所必需的电路模块，所以一个通用的片上系统设计可以解决各类系统的应用问题，达到“设计复用”(DesignReuse)的目的。采用基于FPGA的SOPC设计的更加突出的优点是不必更换芯片就可以实现设计的改进和升级，同时也可以降低成本和提高可靠性。
上传时间： 2013-07-12
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在现代工业测控领域，人们对数据采集的要求越来越高；不仅要求高速、高精度还要求采集设备便携化、网络化和智能化，此外还需要友好的人机界面。传统的8/16位单片机因资源极度受限，难以满足上述要求；而PCI或ISA数据采集卡，则存在着安装麻烦、价格昂贵且电磁兼容性差等缺点。32位嵌入式微处理器的出现很好地解决了上述矛盾，本文的研究正是基于ARM的嵌入式数据采集系统的设计。 本文以齿轮箱或机械转轴的振动信号为采集对象设计了基于ARM处理器和嵌入式Linux的数据采集系统。该系统硬件平台以S3C2410主控板和自行研制的振动信号调理板为核心，在此基础上扩展了UART、RS485、USB、TCP/IP以及单总线通信接口，适应多种条件下的数据传输。同时系统提供了LCD显示和触摸屏输入模块，具备良好的人机交互功能。软件方面，搭建Linux交叉开发环境，实现了基于Linux操作系统的Bootloader的移植。最后，根据课题需要，完成了A/D采样和单总线驱动程序的设计。 本嵌入式数据采集系统存储容量大，硬件接口丰富，软件资源配置灵活，设计方案具有很好的通用性和可扩展性。
上传时间： 2013-05-28
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随着嵌入式的广泛应用，对传统的数据采集系统的改造，开发新型的嵌入式采集系统，目前已成为研制的热点。起重机采集系统类似于飞机上的“黑匣子”，能自动记录起重机运行数据，并能以文件的形式存储起重机的运行数据，而且可以通过USB通信接口实现数据的转移。与传统的采集数据相比，此系统有采集速度快，性能稳，功耗低，读取数据方便的优点。只需插入U盘，几分钟内就可以将数据取走，避免了传统将电脑带入现场采集数据的缺点。在起重机采集系统的项目开发过程中，本人的主要工作是实现数据采集模块的设计，通过构建基于ARM微处理器和开源Linux操作系统的平台，实现起重机运行数据的U盘存储。 本研究首先对课题研究的背景和整个系统做了概述；其次详述了系统的硬件设计和Linux移植到AT91RM9200平台的方法；然后详细讨论了系统的软件设计即基于Linux的U盘驱动的实现以及Mass Storage类协议及其子类UFI命令集，并采用单批量传输协议实现了部分UFI子类命令以实现对U盘逻辑扇区读、写等操作的驱动程序；在U盘上采用目前主流操作系统（Windows，Linux等）所支持的FAT32文件格式，实现了文件的读写等API函数，并在此基础上按文件系统的实现层次对其进行设计与优化，实现了起重机运行数据的可靠存储；最后对课题研究做了总结。
上传时间： 2013-07-09
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近些年来，随着以计算机技术、通信技术为主的信息技术的快速发展和Internet的广泛应用，嵌入式系统也受到了越来越多的重视，日益广泛的应用与工业控制、移动通讯、家用电器以及消费电子设备中。 而数据采样在现代工业中发挥着非常重要的作用，工业设备的监测和控制都离不开数据的采集。但传统的基于单片机系统的数据采样模块因为无法或很难完成操作系统的嵌入、文件的管理、各种接口的连接、与Internet的互联、大容量存储器的扩展等功能，所以在许多领域的应用受到限制。针对这些问题，设计开发了基于Linux操作系统的嵌入式数据采集模块。 本文在综合分析了现有数据采集系统存在问题的基础上，新设计的嵌入式数据采集系统采用板卡式结构提高了系统的可扩展性和灵活性；采用嵌入式Linux内核作为系统的运行、调度的核心，提高了系统的软件可移植性和稳定性；采用基于ARM9核的32位嵌入式微处理器，作为控制、处理和通信的核心，提高了整个硬件系统的处理能力、控制灵活性以及抗干扰能力，并降低了功耗。系统有强大的网络通信能力，为接入Internet提供了可能。 基于ARM的嵌入式数据采集与处理系统结构清晰、通用性好、可扩展性强，可为各种嵌入式应用提供一套完整的硬、软件解决方案，在工业测量与控制领域具有较为广阔的应用前景。
上传时间： 2013-04-24
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对温度、湿度、压力等数据的采集在很多工农业生产中都普遍存在着。目前大部分的数据采集系统使用8位单片机作为控制器，由于单片机自身功能的限制，它的采样速率，数据采集的方式等均受到一定的限制，而且它没有自己的操作系统，可视性和可操作性相对比较差。因此，研究一种新型的、具有高速的采样速率、多样化的数据采集方式以及操作性非常强的数据采集系统非常的有必要。 本论文采用三星公司的ARM9内核的S3C2410作为主控制器，嵌入式Linux作为操作系统，通过S3C2410的RS-485、I2C总线来控制和传输由不同类型数据采集器采集到的数据；利用嵌入式图形用户界面GUI的编程工具Qt/E(Qt/Embedded)设计的用户界面，结合开源嵌入式数据库Sqlite3，实现对各种不同数据采集器的控制和数据的采集；利用Linux系统中的Video4linux编程实现对现场的视频监视；同时利用S3C2410的GPIO和中断口设计的键盘能够像PC键盘那样方便的对用户界面进行操作，整个系统完成数据的采集、传输、存储、监视等功能。此系统不但减少了使用处理器的数量，而且采样速率，采样精度等都有比较大幅度的提高，同时通过实时的视频监视还可以及时知道数据现场的情况，这些对复杂环境下的数据采集尤为有利。 本论文的重点是完成用户界面的设计、键盘驱动及与Qt/E的键值映射、RS-485及I2C总线驱动和视频监视的实现。本论文完成了整个数据采集系统的初步设计，在油气田开采现场的数据采集中运行效果良好，虽功能尚待进一步完善，但具有一定的实用价值。
上传时间： 2013-06-12
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瞬变电磁法作为一种重要的地球物理探测方法，由于它在时间和空间上的可分性，使得这种方法简单易行，信息丰富，精度较高，低成本，见效快，从而在矿藏勘探、钻井和海洋勘探等领域得到了广泛的应用。随着接收仪器的数字化和智能化，发射功率的增大，数字模型计算正反演的应用，解释水平的提高，瞬变电磁法可解决的地质问题不断扩大，几乎涉及了物探工作的各个领域：矿产勘探，构造探测，水文与工程、地质调查，环境调查与监测以及考古等。近年来，在找水、市政工程、土壤盐碱化和污染调查、浅层石油构造填图，以及矿井突水预测等领域都取得了良好效果。 瞬变电磁法探测系统包括发射机和接收机两部分。接收机用作在噪声中提取由发射机发射的一次场信号在地下导体中感应出的二次场信息，其信息反映了地下导体的电阻率差异，通过对该信息数据的处理了解探测目标的特性从而达到探测的目的。 瞬变电磁信号具有早期信号幅度大、衰减快，而中晚期信号幅度小、衰减慢的大动态范围的特点。因此，必须设计出能适应这种瞬时变化快、动态范围大数据信号要求的高性能数据采集系统。同时，瞬变电磁探测系统的工作环境大都是在野外，因此，为适应野外工作的需要，数据采集卡尤其要有较低的功耗。 本论文在总结其他数据采集系统设计的基础上，提高采样速率和采样精度、采用分段放大技术避免放大饱和和实现对小信号的有效识别、改用ARM作为核心处理器实现对接收机的有效控制、改进USB2.0的实际传输速度、改用自适应滤波法等噪声抑制方法组合实现抗干扰和噪声滤除设计，成功设计和实现了一套基于ARM和USB2.0的瞬变电磁数据采集系统，该系统具有高性能，低功耗，抗干扰能力强，低成本的特点，已成功应用于瞬变电磁探测实践，并取得良好效果，极大的满足了瞬变电磁探测系统的需要。同时，该系统对于其他数据采集系统的设计具有一定的借鉴意义。
上传时间： 2013-06-21
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随着计算机技术的迅猛发展与后PC时代的到来，嵌入式系统已成为计算机领域的一个重要组成部分，并成为近年来新兴的研究热点。现今的嵌入式应用对嵌入式设备的性能提出了更高的要求，8/16位单片机所能提供的系统性能已经显出不足。ARM7TDMI是一种高效，低功耗的RISC处理器。而S3C44BOX就是以该内核为核心的一款芯片，它集成了许多外围设备，非常适合做嵌入式产品。 论文主要研究基于ARM处理器和μC/OS- II操作系统的嵌入式数据采集系统设计，主要内容包括以下几方面： (1)介绍了ARM7 S3C44BOX体系结构和BootLoader的概念，并在参考开源BootLoader的基础上进行了BootLoader的设计与实现； (2)深入研究了μC/OS-II的概念、特点，分析了μC/OS-II在ARM处理器上移植所需的条件，并经过剪裁后成功移植到ARM处理器上： (3)介绍了AD、多串口扩展、LCD和键盘4个模块的硬件工作原理，着重开发了这4个模块的驱动程序，并通过实验验证了多串口扩展、LCD和键盘这3个模块的工作稳定性； (4)在ARM S3C44BOX和μC/OS-II操作系统基础上，设计了多任务来实现4通道的数据采集。经过对采集数据的分析和系统的运行，可以验证本数据采集系统运行的高效性和稳定性。
上传时间： 2013-06-05
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