作品 1
作者:何建彬管畅王薇(北京大学)
摘要
为实现8路数据的采集和单向传输, 在发送端和接收端各用一片可以精确设定波特率的89C52单片机, 控制数据采集、通信和结果显示;通信方式为FSK 调制, 锁相解调;为提高通信可靠性, 采用二维奇偶校验码和连续发送/三中取二接收。此外, 在软件中进行了功能扩展, 用户可以通过键盘操作实现数据通道的切换和精确的波特率分挡, 使整个系统控制更趋于智能化。
一、方案的选择和论证
根据题目基本要求, 可将其划分如下几部分:
·8路模拟信号的产生与A/D变换器;
·发送端的采集与通信控制器;
·二进制数字调制器;
·解调器;
·3dB带宽30-5OkHz的带通滤波器作为模拟信道;
·时钟频率可变的测试码发生器;
·接收端采集结果显示电路。
此外, 为完成发挥部分的要求和实现系统功能扩展, 还需增加的部分有:
·用伪随机码形成的噪声模拟发生器;
·加法电路;
·通信编码与软件纠错。
1.8路模拟信号的产生与A/D变换器
被测电压为0-5V通过电位器调节的直流电压;A/D变换器采用专用芯片ADC08 09,分辨率为8位, 最大不可调误差小于± 1LSB。
2. 发送端的采集与通信控制器
用单片机作为这一控制系统的核心, 接收来自ADC0809的数据, 并利用单片机内置的专用串行通信电路将数据进行并-串转换后输出至调制器; 单片机通过接口芯片与键盘相连, 由键盘控制采集方式是循环采集
或选择采集, 同时也可以利用键盘进行其他扩展功能的切换。此外, 为便于通道监视和误码率测试, 我们在发送端扩展了采集数据的显示功能。
在单片机的选择方面, 考虑到题目基本要求码元速率为16kbps, 发挥部分要求尽量提高传输速率, 因此单片机的串口应可以比较精确地设定波特率, 且波特率可变。若采用89C51单片机, 由内部定时器作为波特率发生器, 其变化受限, 不够灵活,16kbps以上只有约30kbps一挡, 步进过大;而89C52单片机内置专门的波特率发生器, 可以以较小的步进精确设定波特率, 一方面满足了题目的要求, 另一方面也便于在发挥部分进一步提高波特率。
3. 二进制数字调制器
常用的二进制数字调制方式有:对载波振幅调制的振幅键控(ASK)、对载波频率调制的移频键控(FSK)和对载波相位调制的相移键控(PSK)。这几种调制方式比较:首先从频带利用率来说,ASK和PSK丘都是2B(B为被调制二进制基带信号的带宽),FSK则相对大一些, 要2B十|f1-f2|, 其中 f1、f2为自FSK的2个载波频率。从误比特率来看,PSK的误比特率在相同信噪比的情况下, 要比FSK和ASK 低 3Db。这样看来用PSK似乎是最好的, 能够达到最好性能。但是PSK有相位模糊问题, 需要对源二进制信号进行差分编码, 然后再进行调相, 才能解决相位模糊问题。这样一来在解调端还要进行差分码的译码, 不仅电路上更加复杂, 而且差分译码时
会引起误码扩散, 导致误码率上升。FSK有一种特殊情况, 就是当(f1-f2)=n(1/2)Tb(Tb为比特率), 能够产生一种恒定包络、连续相位的调制信号 MSK。它的优点是能量主要集中在频率的较低处。综合考虑三种调制方式的特点, 并结合电路的复杂度情况, 最终选择用FSK调制方式。考虑到要尽量提升码元率, 并且在16kbps时能满足MSK蜒的条件, 最终选择2个载波频率为32kHz和48kHz。并且用单片函数发生芯片XR2206为核心构成FSK调制电路, 它在进行FSK调制时相位是连续变化的。
4. 解调器
采用锁相环FSK解调方式, 锁相环相当于一个中心频率能够跟踪输入信号频率变化的窄带滤波器。利用锁相环的跟踪功能, 使载波和相位同步提取不仅频率相同, 而且相位差也很小。它的窄带滤波特性, 可以改善同步系统的噪声性能, 做到低门限鉴频。它的记忆特性, 可以使输入信号中断后, 在一定的时间内保持同步。
选用集成锁相环MM74HC4046组成FSK解调电路, 其最高频率能达到12MHz, 完全能满足要求。但使用时应注意正确选择LPF参数和VCO部分的外接电阻参数, 以控制锁定频率范围。
5. 3dB带宽为30-5OkHz的带通滤波器
方案一:有源运放滤波器方案。电路采用阻容元件, 体积小, 有大量现成的表格可供设计时查阅, 但其干扰较大, 对元器件的数值误差敏感, 某些情况下在负反馈回路中可能产生正反馈, 甚至引起自激, 调试起来也较麻烦。
方案二:开关电容滤波器方案。开关电容滤波器克服了方案一的缺点, 使用时钟频率控制通阻带, 通带波动小, 过渡带窄, 阻带衰减大。使用专用芯片如LMF100, 可以获得O.1Hz-100kHz的可调中心频率, 以及带外 -60dB/十倍频程的衰减, 是实现题目要求的带通滤波的最佳方案。
由于没有买到开关电容滤波专用芯片, 我们实际还是选择有源滤波器方案, 采用的阻容元件均具有高精度、低温漂特性, 并且经过严格挑选。
6. 时钟频率可变的测试码发生器
由于该测试码主要用于测试传输速率, 对于码型没有特别要求, 可以采用频率可调的方波信号(0101…码) 。用精确波形发生器/压控振荡器芯片ICL8038, 以及简单的外围电路即可构成线性误差小于0.1%, 输出频率范围0.001Hz-300kHz 的V/F转换电路, 较好地满足了生成测试码的要求, 但此电路频率稳定度较差。
7. 接收端采集结果显示电路
使用一片89C52作为数据采集-显示系统的核心, 利用89C52内部集成的专用串行通信电路实现数据采集和串/并转换, 并可以通过波特率编辑器响应发送端波特率的变化。
8. 通信编码与软件纠错
由于模拟信道的噪声比较严重, 为正确通信, 有必要使用一定的编码方式进行检错和纠错。综合考虑系统CPU资源的占用情况, 我们选择简单有效的二维奇偶校验码作为基本校验码, 但二维奇偶校验码有明显的局限性:不能检出→帧数据中构成矩形的4个错码元。为进一步提高通信可靠性, 我们在发送端多次发送同一帧数据, 接收端在连续接收到的3帧数据中, 如果发现有2帧完全相同, 则认为该数据发送正确, 称为"三中取二"的方式, 其效果相当于一个低通滤波器。用这种方法可以有效地提高通信的可靠性, 但需要注意
的是, 如果接收端在某一帧的连续发送过程中始终没有接到其正确帧, 则拒收本帧, 也即这种纠错方式不能确保所有帧的有效传递。
综上所述, 我们在发送端和接收端采用双CPU方案, 用两片可以糕确设定波特率的89C52单片机分别控制数据采集、通信和采集结果显示。发端与收端之间为单向数据传输系统, 采用 FBK 调制、锁相环解调。为提高通信的可靠性, 通信编码用二维奇偶校验码, 并采用连续发送 /三中取二接收的通信方式。用有源运放带通滤波器作为模拟信道滤波器。用ICL8038 构成测试码发生器。
二、系统原理框图
三、单元电路分析与计算
1. XR2206FSK调制电路
XR2206是单片函数发生器集成电路, 可产生高质量、高稳定、高精度的正弦波、方波、三角波等波形, 可使用外部电压获得调频或调幅波形输出。工作频率可由外部选择, 其范围为0.01Hz－1MHz。
2. M74HC4040 FSK解调电路
MM74HC4046是通用的CMOS锁相环集成电路, 其内部主要由相位比较器 P1 、P2、压控振荡器(VCO)、线性放大器、源极跟随器、整形电路等构成。图5-1-2是制6构成的FSK解调电路, 在确定峭外围元件参数时, 必须根据器件有关的技术资料。本系统FSK两个载波频率分别为fmin=32kHz和 fmax=48kHz, 中心频率
f0=4OkHz, 由器件手册中的fmin-R2/Cl曲线可以定出R2和C1的值, 由曲线 (fmax/fmin)-R2/R1可以确
定R2/R1的值, 从而得出R1的阻值。
4046前级比较器LM393用于将输入模拟调频信号转换为0-5V数字电平, 提供4046的输入;后级用μA741构成一个2阶低通滤波器, 截止频率约2OKHz, 用于滤除解调输出信号中的高频成分。最后再用LM393对信号进行整形, 输出幅度为0-5V的数字信号。
3: 带遗漏波器的设计
为在通带内获得最大平坦, 选择Butterworth型带通滤波器, 指标为 fc1=30kHz,fch=50kHz, 阻带衰减斜率≥35dB/十倍频。具体计算如下:
(l)阶数计算可只计算低通部分。由阻带衰减斜率≥35dB/十倍频可得: ω/ωc=10处幅度衰减≥38dB/十倍频, 根据Butterworth型低通幅度函数可得:
解得:n≥2, 因此滤波器需要3阶。
(2) 电路选择电路可以采用单重反馈、单位增益、单运放一次实现的低、高通三阶节, 但该三阶节灵敏度偏高, 元件值误差和温度变化会严重影响滤波特性。本设计采用一阶节和二阶节级连方式来实现高、低通滤波器, 灵敏度降低, 特性比较稳定。原理图如图5-1-3所示。
(3) 阻容元, 件值的计算根据系统传输函数和Butterworth三阶多项式的表达形式, 计算得(具体计算过程略):
低通滤波器:C1=20nF,C2=40nF,C3=10nF,R1=R2=R3=160Ω
高通滤波器:C1=C2=C3=10nF,R1=520Ω,R2=270Ω,R3=1kΩ
(4)Pspice仿真结果用Oread Pspice对该带通滤波器进行仿真, 得到其理论带宽为27-55kHz, 中心频率为39kHz, 带外衰减超过-5OdB/十倍频程, 基本满足题目要求。
4. 测试码发生器
ICL8038可变频率发生器, 其输出信号频率与8脚输入电压之间呈近似的线性关系, 由9脚输出占空比为1:1的方波作为测试码, 输出频率范围约为20 Hz-16kHz, 即输出码率可以达到3Okbps。由于模拟信道带宽只有2Okbps, 在FSK调制方式下, 该输出码率范围完全符合测试要求。
5.A/D 转换电路
模数转换电路采用ADC0809与发送端单片机89C52的连接。0809是8位A/D转换芯片, 具有8位分辨率, 最大不可调误差小于±1LSB。本电路中由于考虑到传输数据时要增加帧头, 为了与数据区分, 设帧头为EA, 输入电压为5V 时,A/D 转换后对应的数据为E1, 则需要调整基准源至5.689V, 可用精密基准源LM336 提供该电压。从ADC0809的数据手册上查到, 该芯片的供电电源最大可达6.5V, 本电路中用5.75V, 用可调精密电压源LM317供电。
6. 单片机和键盘显示器的接口电路
我们采用的双CPU方案在发送端和接收端分别有一个8052最小系统, 包括:89C52, EPROM27128,RAM62256, 地址锁存74LS373, 地址译码74LS138等。发送端采用4×4键盘作为
输入控制, 用于切换采集方式和实现其他扩展功能。两端同时用8个数码管显示地址和数据, 以供误码率监视。单片机与键盘/显示器的接口采用8279键盘/显示器控制芯片, 实现对键盘的自动扫描、防抖动 , 并对显示器进行自动刷新。
7. 伪随机码发生器和加法电路 (用于发挥部分)
由n级移位寄存器构成的伪随机码(M码)发生器, 其线性序列的最大长度为 M=2n-1, 题目要求M码周期为127=27-1位码元 , 所以应采用7级移位寄存器;又根据M码生成多项式f(x)=x7+x3+1, 确定反馈方程为
F=Q3⊕Q7。
图5－1－4为伪随机码发生器和加法器电路:用两片4级双向移位寄存器 74194级连成7级移位寄存器。用 mo=Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7项控制移位寄存器的工作方式, 以排除零状态。寄存器的7路输出中任何一路都可以作为模拟噪声源。在噪声输出端用5kΩ电位器调节其峰-峰值在O-1V之间变化, 噪声通过一级射随器隔离后送运放NE5534的同相输入端, 实现与信号的相加。
8. 数据通道的切换
用模拟开关S1和S2分别在发送端和接收端实现数据通道的切换。 S1 控制噪声信号是否加入通信通道, 但控制信号通过模拟信道或直接传输至信宿(此功能用于使原系统具有误码率测试功能),S1、S2都由键盘控制。
四、系统软件设计
1. 软件功能
①发送端可设定8路循环采集或者指定一路采集, 数据采集速率为5Oms一次, 显示刷新为 500ms一次。
②软件过滤错误数据, 并支持一定的纠错功能。
③软件提供两种状态:系统工作状态一一系统正常工作, 使用软件过滤与纠错;信道测试状态一一不使用软件过滤与纠错, 用于对信道的观察、测试。
④软件实现误码率测试:系统附加测试信道,使系统本身支持误码率测试与显示。
⑤软件实时设定波特率, 从9.6kbps到38.4kbps16挡可调。
⑥通过键盘设定噪声是否加入模拟信道。
2. 通信用帧结构与协议
系统使用两种帧结构:系统结构与误码率测试结构。
系统传输帧结构为四字节:帧头, 命令/地址, 数据, 校验。
误码率测试时帧结构为一字节, 只有数据。
由于此系统为单向传输系统, 故不可能有复杂的通信协议。为提高传输的正确性, 我们使用了大量重发数据以及FEC方式, 以提高通信正确率。
3. 系统软件流程图
发送端软件流程如图5-1-5所示。
接收端工作流程与发送端基本相同, 只是接收端任务管理器的下属任务包括:接收数据、刷新显示、软件过滤纠错ON/OFF波特率设置和误码率测试。
四、系统软件设计
1. 软件功能
①发送端可设定8路循环采集或者指定一路采集, 数据采集速率为5Oms一次, 显示刷新为 500ms一次。
②软件过滤错误数据, 并支持一定的纠错功能。
③软件提供两种状态:系统工作状态一一系统正常工作, 使用软件过滤与纠错;信道测试状态一一不使用软件过滤与纠错, 用于对信道的观察、测试。
④软件实现误码率测试:系统附加测试信道,使系统本身支持误码率测试与显示。
⑤软件实时设定波特率, 从9.6kbps到38.4kbps16挡可调。
⑥通过键盘设定噪声是否加入模拟信道。
2. 通信用帧结构与协议
系统使用两种帧结构:系统结构与误码率测试结构。
系统传输帧结构为四字节:帧头, 命令/地址, 数据, 校验。
误码率测试时帧结构为一字节, 只有数据。
由于此系统为单向传输系统, 故不可能有复杂的通信协议。为提高传输的正确性, 我们使用了大量重发数据以及FEC方式, 以提高通信正确率。
3. 系统软件流程图
发送端软件流程如图5-1-5所示。
接收端工作流程与发送端基本相同, 只是接收端任务管理器的下属任务包括:接收数据、刷新显示、软件过滤纠错ON/OFF波特率设置和误码率测试。
五、系统测试
1. 功能测试
系统在发送端可以设定8路顺序循环采集与指定某一路采集的功能, 采集的同时显示当前通道号和相应电压值。调制器输出的信号峰-峰值在O-1V之间可调, 码元速率为16kbps。ICL8038测试码发生器输出频率随输入电压值可变的方波信号。接收端可以与发送端同步地显示通道号和电压值, 通过监视发送和接收端的数码显示, 即可判定误码情况。
此外, 通过正确调节LM331(VCO)的输入电压, 其输出可以给伪随机码发生电路较精确地提供96kHz的时钟, 伪随机码发生电路输出周期为127码元的类似噪声的信号。
2. 指标测试
(1) 带通滤波器特性测试
测试条件:输入正弦交流信号。
测试仪器:AFG310型函数发生器 ,TDS210型数字双踪示波器。
测试结果如表5-1-1所示。利用测得的数据进行曲线拟合, 得到该实际带通滤波器的
中心频率约为38kHz, 带宽为27-54kHz, 在测量频率范围内(远远小于10倍频程), 两边阻带的衰减已经接近或超过-35dB, 所以实际带通滤波器的频率特性与Pspice仿真结果十分接近, 满足题目要求。(2)不同信噪比下的误码率测试
测试方法:在8路顺序循环采集模式下, 同时监视某一路在发送端和接收端的显示, 监视时间1min, 记录这1min内显示的次数和误码次数。
测试仪器:TDS210型数字双踪示波器(用于测定信噪比)。
测试结果如表5-1-2所示。
当信噪(峰 -峰值)比为1时, 由于噪声过大引起串行口误触发, 数码管显示不稳定, 无法观测, 认为此时全部误码。当固定信噪(峰一峰值)比等于3, 尽量提高传输速率, 检查接收数据的误码情况。测试方法和仪器同上。选通道2 为监视对象, 信号幅度1.9V, 噪声幅度620mv, 测试结果如表5-1-3所示。
3. 结论
由上面的测试结果可以看出, 系统很好地完成了题目的各项基本要求和发挥部分的前三项内容, 通信信道具有较低的误码率, 并且在信噪比固定为 3 的情况下, 实现了较高的码元传输速率。
【专家点评】
采用FSK调制方式, 将信号能量相对集中在模拟信道内。采用锁相鉴频电路解调, 可以做到低门限鉴频。采用了二维奇偶校验码和三取二的接收准则 , 可以降低误码率。码发生器用ICL8308芯片, 对频率稳定度有影响。
Abstract
To realize 8-channel data acquisition and transmission, an 89C52 SCM is used both at transmitter and receiver, controlling respectively data acquisition, communication and display. We use FSK modulation and phase-loop
demodulation.2-D parity is used in order to enhance reliability. Besides,we extend system functions in software,so that users switch channels and set baud rate conveniently through keyboard.
中国矿业大学2011-2012学年 《数据结构》试卷（A卷）（考试时间：100分钟） 一. 填空（每空2分，共40分） 1. 数据结构式具有相同性质的数据元素的（1）。 2. 通常程序在调用另一个程序时，都需要使用一个（2）来保存被调用程序内分配的局部变量、形式参数的存储空间以及返回地址。 3. 有6行8列的二维数组A，每个元素用相邻的6个字节存储，存储器按字节编址，已知A的起始存储地址（基址）为1000，在行优先存储和列优先存贮情况下A[5,5]的存储地址分别为__（3）_____,_____(4)____。 4. 完全二叉树第4 个节点的父节点是第 (5) 节点，左孩子是第 (6) 个节点。如果该二叉树有10层，则共有 (7) 个节点。 5. 请描述在循环队列Q中，队头和队尾指针分别由front和rear表示，该队列有10个存储空间，判断队空和队满的条件分别分：_____(8)________,_______(9)_________。 6. 字符串t=”child”，s=”cake”，请写出下列函数的结果：StrLength(t) =（10）__;Concat(SubString(s,3,1)，SubString(t,2,2))=____（11）___。 7. 一棵二叉树为 则后序序列为（12），中序序列为（13），先序序列为__（14）____。 8. 请用数据序列{53，17，12，66，58，70，87，25，56，60 }构造一棵二叉排序树_(15）_。 9.。一个栈输入的序列式1,2,3，则可能的且以2为开头的输出序列是 (16) ，不可能的序列是____（17）____。 10. 有n个结点的无向完全图的边数分别为_______(18)_______。 11. 要从数据：2，3，4，8，9，11，13查找11，若采用折半查找法，则在（19）次比较后，才找到该数据。 12. 在直接插入排序、希尔排序、冒泡排序和快速排序中，平均情况下（20）_____最快。 二简答题： 1给定{15,3,14,2,6,9,16,17}，试为这8个数设计哈夫曼编码，并计算其带权路径长度。 2请对下图的无向带权图按克鲁斯卡尔算法求其最小生成树。（要求使用图画出每一步过程）。 C G E D F B H A
一。SCADA系统概述 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。 SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。 由于各个应用领域对SCADA的要求不同，所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同。 在电力系统中，SCADA系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。它作为能量管理系统（EMS系统）的一个最主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平中方面有着不可替代的作用。 SCADA在铁道电气化远动系统上的应用较早，在保证电气化铁路的安全可靠供电，提高铁路运输的调度管理水平起到了很大的作用。在铁道电气化SCADA系统的发展过程中，随着计算机的发展，不同时期有不同的产品，同时我国也从国外引进了大量的SCADA产品与设备，这些都带动了铁道电气化远动系统向更高的目标发展。 二．SCADA系统发展历程 SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统，全名为数据采集与监视控制系统。SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关。SCADA系统发展到今天已经经历了三代。 第一代是基于专用计算机和专用*作系统的SCADA系统，如电力自动化研究院为华北电网开发的SD176系统以及在日本日立公司为我国铁道电气化远动系统所设计的H-80M系统。这一阶段是从计算机运用到SCADA系统时开始到70年代。 第二代是80年代基于通用计算机的SCADA系统，在第二代中，广泛采用VAX等其它计算机以及其它通用工作站，*作系统一般是通用的UNIX*作系统。在这一阶段，SCADA系统在电网调度自动化中与经济运行分析，自动发电控制（AGC）以及网络分析结合到一起构成了EMS系统（能量管理系统）。第一代与第二代SCADA系统的共同特点是基于集中式计算机系统，并且系统不具有开放性，因而系统维护，升级以及与其它联网构成很大困难。 90年代按照开放的原则，基于分布式计算机网络以及关系数据库技术的能够实现大范围联网的EMS/SCADA系统称为第三代。这一阶段是我国SCADA/EMS系统发展最快的阶段，各种最新的计算机技术都汇集进SCADA/EMS系统中。这一阶段也是我国对电力系统自动化以及电网建设投资最大的时期，国家计划未来三年内投资2700亿元改造城乡电网可见国家对电力系统自动化以及电网建设的重视程度。 第四代SCADA/EMS系统的基础条件已经或即将具备，预计将与21世纪初诞生。该系统的主要特征是采用Internet技术、面向对象技术、神经网络技术以及JAVA技术等技术，继续扩大SCADA/EMS系统与其
数据采集及传输处理 摘要 本文主要阐述了基于数字采集与传输处理系统的设计基本思想，包括硬件实现，应用软件实现以及驱动程序设计，同时也介绍了基于MAX485数据传输系统。 硬件的主要组成部分为AT89C51，ADC0809，MAX485，8155，LED显示。 用软件编程控制硬件实现的过程：发送方的设备把模拟信息转换为数字信息后，发送到接收方的设备上。接收设备利用LED来显示数据。 使用的核心芯片是AT89C51，这个芯片可以很好地满足我们的要求。数据采集系统用来采集模拟数据，并将模拟数据存放于存储器中作以后发送用。A/D转换器将模拟形式转换为数字量表示。使用ADC0809作为A/D转换器，它可以把连续的模拟信号转变成数字形式。选用MAX485连接两台机器进行传递信息. 软件编程的语言使用的是C 语言，它的运行的环境是keil软件。 关键词: 单片机AT89C51,ADC0809,MAX485,LED显示.
Abstract This article introduces the base method according to data collection and transmitting process system, including the hardware design, the application software design and the design of the program design, also introduces the data transmitting system according to the MAX485. The necessary hardware consists of AT89C51，ADC0809，MAX485，8155，LED display. The process of the programme of software controlling hardware operation as follow: The device on the transmitting computer converts the analog signals to digital format and this digital format is transmitted to the receiving computer. The device on the receiving computer uses the information to driver LED display. The key chip we use is AT89C51. This chip can meet our need perfectly. Data acquisition system is used to acquire analog data and store it on storage devices for later transmitting. A/D converter converts an analog format into an equivalent digital representation. We use the ADC0809 as A/D converter, which is used to convert continuous analog signals into digital format. We choose the MAX485 as the device, which is used to connect two computers for transmitting information. The programme of software language is C language, which of operation is keil software. Key words: MCS-AT89C51, A/D converter, MAX485, LED display.
数据采集、存储和传输 压缩机转速为8k转/分时，频率133.33 f≈Hz，若要分析到信号频率的4倍频时，有经验公式得采样频率： 2.54133.33 1.33 f≥??≈kHz。所要采集的振动 s 信号是,x y轴两个方向的信号，故要使用采集卡的两个通道进行数据采集，所以，采样频率 f应大于2.66kHz。所以，采集卡的最高采样速率达到3kHz即可满足 s 转速为8k转/分的压缩机的振动信号采集。 中断采集： 在LabView中软件触发方式比较简单，但采样速度较低，在采集振动信号时不能满足实际要求。而采用中断触发方式可以实现数据的高速采集，最高采样速率可达100kHz。 以下是LabView下采用中断触发方式实现数据高速采集时用到的几个关键子VI的简单介绍： DeviceOpen：打开指定的设备并返回一个驱动句柄，之后所有执行相应I/O 操作的子VI 都应基于该句柄参数所获得的配置数据。该子VI 必须在调用其他驱动子VI 之前调用。 AllocDSPBuf：为用户缓冲区分配参数Count 指定大小的空间。该子VI 的输出用作FAITransfer 子VI的输入，通过MemoryType 参数可以选择以电压形式或二进制形式显示数据。程序运行结束后，LabVIEW自动释放此内存空间。EnableEvent：通过指定相应的事件类型代码来使用或禁用一个指定的事件，并通知由DriverHandle所指定的硬件设备。 MultiChannelINTSetup：开始多通道中断触发方式的A/D转换，并将采集到的数据储存到内部缓冲区，该操作将一直进行，直到调用FAIStop子VI。该子VI 运行时将自动调用AllocINTBuf子VI，分配FAIINTStart.Count参数所指定大小的内部缓冲区。与用户缓冲区不同的是，在程序结尾需另外调用子VI释放此内存空间。通过该子VI可以设置采样率、各通道增益代码、循环方式、是否使用FIFO缓存器等。 WaitFastAIOEvent：使程序进入等待状态，直到设定的事件发生（内部缓冲区半满或全满，等待结束,内部缓冲区全满）或等待时间超出用户通过Timeout参数设定的值。该子VI可以用来捕获内部缓冲区半满或全满事件。BufferChangeHandler：将数据从内部缓冲区传送到用户缓冲区。该子VI能够判断内部缓冲区当前的状态是半满还是全满，从而执行不同的操作：半满时，从内部缓冲区取出1/2Count数量的数据到用户缓冲区；全满时，不做任何传输操作。要实现连续数据采集，程序中需要反复调用该子VI。此外，如果在AllocDSPBuf中选择的是以电压形式显示数据，该子VI还负责完成从原始数据到电压值的转换。 ClearOverHandler：用来处理FAI采样缓冲区的溢出状态，并清除溢出标志。即当采集数据的数量达到FAIINTStart.Count 的值后归零，重新开始计数。OverRun：显示缓冲区中的数据是否已被及时地传送出去；HalfReady：显示内部
基于LabVIEW的数据采集与处理系统设计 摘要：虚拟仪器作为一种基于图形化编程的新型概念仪器，以计算机作为运行媒介，节省了大量的显示、控制硬件，越来越显示出它独有的优势。基于LabVIEW的数据采集与处理系统，整体采用了循环结构与顺序结构相结合的形式，实现了模拟信号的采集与实时动态显示，并且仿真出了对数据的采集和报警功能，并且能够存储数据，进行各种自定义设置，显示效果良好，对现实中的数据采集与处理系统具有很大的借鉴作用。 关键词：虚拟仪器；数据采集；数据处理；LabVIEW
The Design of Data Acquisition and Processing System Based on LabVIEW Abstract:As a kind of virtual instrument based on graphical programming the new concept of instruments, run at the computer as a medium, save a large amount of display, control hardware, more and more shows its unique advantages. Data acquisition and processing system based on LabVIEW, and the overall adopted loop structure and order structure, in the form of the combination of the dynamic analog signal acquisition and real-time display, and the simulation of the data collection and alarm function, and the ability to store data, for a variety of Settings, display effect is good, the reality of the data acquisition and processing system has a great reference. Keywords：Virtual Instrument;Data Collection;Data Processing;LabVIEW;
数据采集及管理控制系统设计规范
服装企业实时数据采集及管理控制系统的设计 Design Of Real-time Data Collection And Administration Control System In Clothes Enterprise 摘要:随着计算机和通讯技术的飞速发展,国内服装业信息化的高要求也迫在眉睫。本文主要针对服装业讨论设计了一 套实时数据采集及管理控制系统,它避免了当前服装业常 见管理软件的信息延迟与滞后的问题,能够做到生产过程 的实时控制,把国内服装业的管理水平推向一个更高的层 次。 关键词:实时控制;工况信息;批处理;成绩表现;生产平衡 Abstract:With the development of the computer and communication technology , it is very necessary for clothes enterprises in china to accelerate innovations . In this paper , it is principal to design a system in clothes enterprise for real- time data collection and administration control , which can escape the important problem occurred by nowadays administrative software —— information delay and can improve the administration level .
中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1009-2552(2007)06-0073-03 数据采集及传输处理系统 杨永辉1,庞 宵1,李景杰2 (1.辽宁科技大学电子与信息工程学院,鞍山114044; 2.鞍钢计量厂,鞍山114001) 摘 要:为了方便地在现场监控电压或电流信号,显示出相应数值并预警出现问题的信号,很有必要设计一个低成本、观察方便、操作简易的处理系统。提出了基于数字采集及传输处理系统的基本设计思想,包括A D转换器与单片机的接口实现,MAX485的串口传输原理及并口驱动LED等,设计出了完整的电路结构与实现软件。为了编程方便及易于调试,采用C语言作为软件编程语言,开发环境是Keil软件。 关键词:数据采集;MAX485串行通信;AT89C51 System of data collection and transmitting&processing YANG Yong hui1,PANG Xiao1,LI Jing jie2 (1.School of Electronics and Information Engineering,Liaoning University o f Science and Technology,Anshan114044,China; 2.Angang Computation and Measure Company,A nshan114001,China) Abstract:In order to monitor voltage or current signals expediently at the local,display the corresponding values and alar m fault signals,it is very important to design a lo w cost system with convenient observation and straightforward operation.This article brings for ward an idea based on a system of digital data c ollection, transmitting and processing,introduces the interface between the A D converter and the single chip microcom puter,analyzes the principal of the transmitting system based on MAX485serial ports,describes the method of driving LED by parallel ports in detail,and designs a complete circuit architecture and imple mented software under this foundation.To program facilitatively and debug effortlessly,C language is adopted as the progra m ming language and the developed environment is Keil software. Key w ords:data collection;MAX485serial port communication;AT89C51 随着电子技术的迅速发展,单片机以其高可靠性、高性能、低价格、应用灵活等特点,在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应用。在自动控制领域,为了解设备的运行参数及运行状态,需要对各种物理量进行检测。通常采用的方法有:使用微机控制,但其设备复杂、成本较高;使用单CP U控制,虽然简单,但系统智能化及传输可靠性低。两种方法都不理想。 为了避免上述两种方法的不足,并满足现场要求,设计了一种借助单片机、显示器件、数据采集技术和现代通信技术,适用于电压和电流信号的数据采集及传输处理装置。1 方案的确定 在生产过程中需要下位机直接对生产过程进行检测,需要上位机控制并显示数据。为了提高系统的智能性、可靠性和实用性,本设计采用双C PU的方法,即在数据采集的发端和数据处理的收端都采用单片机控制,发端完成数据的采集、转换和发送,收端完成数据的接收、处理和显示功能。并在数据通信中采用差错控制技术以保证数据通信的可靠性。两片CPU都采用目前广泛应用的MC S51系列 收稿日期:2006-10-31 作者简介:杨永辉(1971-),男,1995年毕业于东北大学通信工程专业,辽宁科技大学电信学院任教,主要从事移动通信方 面的教学和科研。 73
数据采集存储系统 陈俣兵任加勒蔡露薇 摘要：本系统以C8051F360单片机最小系统为核心，结合FPGA及高速A/D数据采集模块，可靠地实现对一路外部信号进行采集、存储及FFT频谱分析。系统硬件可以分为模拟部分和数字部分。模拟电路主要包括信号调理电路、锁相环模块及A/D模块、D/A模块。调理电路主要调节信号的幅度及直流偏置，以满足A/D对输入信号1~2V的幅度要求。锁相环模块为A/D模块提供时钟信号，以实现对输入信号的整周期采样，防止频谱泄露。数字部分主要由FPGA实现，用于数据的存储、传输等。本系统对锁相环的使用实现了采样频率对输入信号的跟踪，大大增加了输入信号频率变化范围。测试显示本系统谐波分量测量误差小于1%，系统稳定可靠。 关键字：FFT C8051F360 FPGA 锁相环 一、方案选择与论证 1.系统整体方案比较与选择 方案一：采用扫频外差法。将输入信号和扫频本振产生的信号混频，使变频后信号不断移入窄带滤波器，进而逐个选出被测频谱分量。这种方法的优点是扫频范围大，但对硬件电路要求较高，分辨率不高，难以满足题目要求。 方案二：采用单片机来实现。采用单片机系统控制AD转换器将交流电压电流信号存入缓冲区后，由CPU进行频谱分析以及功率计算。此方案可以使控制模块的设计较为简单。但是，频谱分析的计算（如FFT）具有数据量大，乘法运算居多的特点。此弊端只能通过减少采样点数或外扩运算芯片来解决，前者会降低测量精度，而后者会增加外围硬件设计的复杂程度。 方案三：C8051F360单片机结合FPGA及锁相环模块实现。利用锁相环模块对输入信号频率进行跟踪，能够实现对信号每个周期采集相同点的数据，保证了单片机进行频谱分析（FFT运算）时，数据的正确性。利用FPGA设计两个双口RAM，一个用于存储采集的外部信号数据，另一个用于存储单片机进行FFT运算过程中的大量数据。此方案硬件电路十分简单，且能够按需求方便地改变采集的数据量大小，提高运算结果的精度。且FPGA的高精度晶振能保证AD均匀采样，为计算精度提供保障。 综上所述，本设计选用方案三。系统原理框图见图1-1； C8051F360单片机Cyclone II FPGA 高速ADC信号调理 LCD模块 键盘模块 模拟 信号 锁相环 模块 时钟信号 高速DAC信号调理信号 回放图1-1-1 系统原理框图
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 数据采集与传输系统 摘要 该数据采集与传输系统以89C51及89C2051为核心，由数据采集模块、调制解调模块、模拟信道、测试码发生器、噪声模拟器、结果显示模块等构成。在本方案中仅使用通用元器件就较好的实现了题目要求的各项指标。其中调制解调模块、噪声模拟器分别采用单片机和可编程逻辑器件实现。本数据采集与传输系统既可对8路数据进行轮检，也可设置为对一路数据单独监控。本系统硬件设计应用了EDA 工具，软件设计采用了模块化的编程方法。传输码元速率为16kHz～48kHz的二进制数据流。另外，还使用了“1”：“01”、“0”：“10”的Manchester编码方法使数据流的数据位减少,从而提高传输速率。
一、方案设计与论证 首先，我们分析一下信道与信噪比情况。本题中码元传输速率为16k波特，而信号被限定在30k～50kHz的范围内，属于典型的窄带高速率数字通信。而信噪比情况相对较好。这是因为信号带宽仅为20kHz，而噪声近似为0～43kHz（）的窄带白噪声，这样即使在信号和噪声幅度比值为1：1的情况下，带内的噪声功率仍然比较小，所以系统具有较高的信噪比。 方案一： 常用的数字调制系统有：ASK、FSK、PSK等。其中FSK具有较强的抗干扰能力，但其要求的的带宽最宽，频带利用率最低，所以首先排除。ASK理论上虽然可行，但在本题目中，由于一个码元内只包括约两个周期的载波，所以采用包络检波法难以解调，也不可行。另外，对于本题目，还可以考虑采用基带编码的方法进行传输，如HDB3码，但这种编码方法其抗干扰能力较差，因此也不太适合。 方案二： PSK调制方式具有较强的抗干扰能力，同时其调制带宽相对也比较窄，因此我们考虑采用这种调制方式。为了简化系统，在实际实现时，我们采用了方波作为载波的PSK调制方式。当要求的数据传输速率较低（≤24kbps）时，对原始数据处理的方法如下：
一、简答题 1）右图为一立方晶胞，A、B、G、H为顶点，C、E、F为棱边中点，求OGC、EFGH的晶面指数和AB的晶向指数。 OGC：（211） EFGH：(012) AB : [111] 2）如下图所示的位错环，说明各段位错的性质，并且说明刃位错的半原子面的位置。 由柏氏矢量与位错线的关系可以知道,BC是右旋螺位错,DA为左旋螺位错；（1分）由右手法则,CD为正刃型位错,多余半原子面在纸面上方；（2分）AB为负刃型位错,多余半原子面在纸面下方。（2分） 3)陶瓷材料中主要结合键是什么？从结合键的角度解释陶瓷材料 所具有的特殊性能。 陶瓷材料中主要结合键是离子键和共价键。 （1）由于离子键及共价键很强，故陶瓷的抗压强度很强，硬度极高； （2）因为原子以离子键和共价键结合时，外层电子处于稳定的结构状态，不能自由运动； 4）试分析形成枝晶偏析的原因，如何消除？ 固熔体不平衡结晶时，从液体中先后结晶出来的固相成分不同，造成的晶粒内枝干含高熔点组元较多，而晶枝间含低组元较多，导致晶粒内部化学成分不均匀的现象。（3分） 可用扩散退火（或均匀化退火）消除，即将铸件加热至低于固相线100～200℃，长时间保温，使偏析元素充分扩散。（2分）
5）Ｃ在α—Fe中的扩散系数大于Ｃ在γ—Fe中的扩散系数，为什么渗Ｃ不在α—Fe中进行，而在γ—Fe中进行？ ①α-Fe是体心立方结构，八面体间隙尺寸为0.15（较小），进行渗碳时，碳 在α-Fe中的熔解度很小，渗碳时会出现典型的反应扩散现象。（2分） ②渗碳在α-Fe中进行时，温度低，扩散系数小，扩散速度慢； ③γ-Fe是面心立方结构，八面体间隙尺寸为0.414（较大），碳的熔解度高， 扩散速度快。 所以渗碳不在α-Fe中进行，而在γ-Fe中进行。 6）固溶体和金属间化合物在成分、结构、性能等方面有何差异？ 固溶体是固态下一种组元（溶质）溶解在另一种组元（溶剂）中而形成的新相；固溶体具有溶剂组元的点阵类型；固溶体的硬度、强度往往高于组成它的成分，而塑性则较低。（2.5分） 金属间化合物就是金属与金属，或金属与类金属之间所形成的化合物；结构不同于组元结构而是一个新结构；金属间化合物具有极高的硬度、较高的熔点，而塑性很差。 7) 在单位晶胞中画出立方晶系的如下晶面和晶向：（1 2 1）、 （1 0 1）、[1 2 1]、[2 1 2] 略 8）试用位错理论解释固溶强化的原因。 固溶在点阵间隙或节点上的合金元素原子，由于其尺寸不同于基体原子，故产生一定的应力场，该应力场与位错产生的应力场交互作用，使位错周围产生柯氏气团；（2分） 由于柯氏气团的钉扎作用，阻碍位错的运动，造成固溶强化。（3分） 9）试说明晶体滑移的临界分切应力定律 τ＝σ0m；σ0＝P/A，m=cos?cos λ ,当外力P一定时，作用于滑移系上的分切应力与晶体受力的位向有关。（3分）当σ0＝σS时，晶体开始滑移，此时滑移方向上的分切应力称为临界分切应力。（2分）
山东大学2001 一判断题 1．顺序查找法适用于存储结构为顺序或链接存储的线行表。 2．一个广义表可以为其他广义表所共享。 3．快速排序是选择排序的算法。 4．完全二叉树的某结点若无左子树，则它必是叶子结点。 5．最小代价生成树是唯一的。 6．哈希表的结点中只包含数据元素自身的信息，不包含任何指针。 7．存放在磁盘，磁带上的文件，即可意识顺序文件，也可以是索引文件。8．折半查找法的查找速度一定比顺序查找法快。 二选择题 1．将两个各有n个元素的有序表归并成一个有序表，其最少的比较次数是（）。 A. n B. 2n-1 C. 2n D. n-1 2.在文件"局部有序"或文件长度较小的情况下，最佳内部排序的方法是（）。 A. 直接插入排序 B.气泡排序 C. 简单选择排序 D. 快速排序 3.高度为K的二叉树最的结点数为（）。 A. 2 4.一个栈的输入序列是12345，则占的不可能的输出序列是（） A.54321 B. 45321 C.43512 D.12345 5.ISAM文件和V ASM文件属于（） A索引非顺序文件 B. 索引顺序文件 C. 顺序文件 D. 散列文件 6. 任何一棵二叉树的叶子结点在先序，中序和后序遍历序列中的相对次序（） A. 不发生变化 B. 发生变化 C. 不能确定 D. 以上都不对 7.已知某二叉树的后序遍历序列是dabec, 中序遍历序列是debac , 它的前序遍历是（）。 A. acbed B. decab C. deabc D.cedba 三．填空题 1．将下图二叉树按中序线索化，结点的右指针指向（），Y的左指针指向（） E 2．一棵树T中，包括一个度为1的结点，两个度为2的结点，三个
油井数据采集与远程控制系统设计方案 技 术 设 计 方 案 介 绍 公司简介 我公司专业从事数字网络视频监控系统、智能视频分析、机房动力环境监控、机房建设、雷达测速、闯红灯电子警察抓拍、电子治安卡口、智能控制等智能化系统开发的大型综合型企业，欢迎来电洽谈业务！ 质量方针：以人为本、质量第一 公司成立至今，坚持以领先的技术、优良的商品、完善的售后服
务、微利提取的原则服务于社会。我公司为您提供的产品，关键设备采用高质量进口合格产品，一般设备及材料采用国内大型企业或合资企业的产品，各种产品企业都通过ISO9001国际质量体系认证。有一支精良的安防建设队伍，由专业技术人员为您设计，现场有专业技术人员带领施工，有良好职业道德施工人员。我公司用户拥有优质的设计施工质量和优质的售后服务保障。 客户哲学：全新理念、一流的技术、丰富的经验，开创数字新生活 专注——维护世界第一中小企业管理品牌、跟踪业界一流信息技术、传播经营管理理念是莱安永恒不变的追求，莱安坚持“全新的理念、一流的技术、丰富的经验、优质的服务”，专注于核心竞争力的建设是莱安取得今天成功的根本，也必将是莱安再创辉煌的基础！ 分享——“道不同，不相谋”，莱安在公司团队之间以及与股东、渠道伙伴、客户之间均倡导平等、共赢、和谐、协同的合作文化，在迎接外部挑战的过程中，我们共同期待发展和超越，共同分享激情与快乐！“合作的智慧”是决定莱安青春永葆的最终动力！ 客户服务：以高科技手段、专业化的服务为客户创造价值 分布于神州大地各行业中的800万中小企业是中国最具活力的经济力量，虽然没有强势的市场影响力和雄厚的资金储备，但无疑，个性张扬的他们最具上升的潜力，后WTO时代市场开放融合，残烈的竞争使他们的发展更加充满变数。基于以上认识，在智能化设备管理市场概念喧嚣的热潮中，独辟“实用主义”产品哲学，莱安将客户视
第5节 电子综合设计范例4----数据采集与传输系统 一、设计任务与要求 1、设计任务 设计制作一个用于8路模拟信号采集与单向传输系统。系统方框图参见下图。 2、设计要求 求 8路0-5V 分别可调的直流电压。系统具有在发送端设定8路顺序循环采集与器。 Hz 的带通滤波器(带外衰减优于35 dB/十倍频程)作为模拟信道。 压值。 个用伪随机码形成的噪声模拟发生器，伪随机码时钟频率为96 kHz ，周期为在解调器输入他(如自制用来定量测量系统误码的简易误码率测试仪，其方框图见下图，等等)。 ⑴ 基本要 ① 被测电压为指定某一路采集的功能。 ② 采用8位A/D 变换 ③ 采用3 dB 带宽为30～50 k ④ 调制器输出的信号峰-峰值Vsp －p 为0～1 V 可变，码元速率16 kbps ；制作一个时钟频率可变的测试码发生器(如0101…码等)，用于测试传输速率。 ⑤ 在接收端具有显示功能，要求显示被测路数和被测电 ⑵ 发挥部分 ① 设计制作一127位码元，生成多项式采f(x)=x 7+x 3+1。其输出峰-峰值V np-p 为0～l v 连续可调。 ② 设计一个加法电路，将调制器输出V sp-p 与噪声电压V np-p 相加送入模拟信道。 端测量信号与噪声峰-峰值之比(V sp-p /V np-p )，当其比值分别为1、3、5时，进行误码测试。测试方法：在8路顺序循环采集模式下，监视某一路的显示，检查接收数据的误码情况，监视时间为l min 。 ③ 在(V sp-p /V np-p )=3时，尽量提高传输速率，用上述第(2)项的测试方法，检查接收数据的误码情况。 ④ 其
基于FPGA的水声信号采集与存储系统设计 摘要：为实现对水声信号的多通道同步采集并存储，提出了一种基于FPGA的多通道信号同步采集、高速大容量实时存储的系统设计方案，并完成系统的软硬件设计。该系统的硬件部分采用模块化设计，通过FPGA丰富的外围接口实现模块间的数据交互，软件部分采用Verilog HDL硬件描述语言进行编程，能够灵活的实现信号的采集及存储。实际应用表明，该设计具有功耗低，可高速实时存储，存储容量大，通用性强，易于扩展升级等特点。 水声信号采集存储系统是海洋环境调查仪器的重要组成部分。开展水声环境调查所使用的海洋仪器要求设备通道多、同步性好、采样率高、数据存储容量大。市场上常见的数据采集器多是采集某些固定种类的信号，动态范围比较小，通道数一般也比较少，有些还要求与主机进行接口等，这些都限制了其在水声信号采集中的应用。为满足需要，本文设计了适合于水声数据采集存储的较为通用的系统，系统单板具有8个采集通道，多个单板级联可实现多通道同步采集、USB高速存储。 1 总体设计 该系统总体结构如图1所示，上级电路通过级联接口发送采集指令，单片机初始化控制FPGA，控制FPGA首先判断单板是否为级联单板，再初始化相应的FPGA。采集模块的FPGA 向需要同步采集的通道对应的A/D芯片提供统一的时钟，使得A/D同步的选择相应的通道进行数据的同步采样和转换，其结果传给负责缓存的FPGA，缓存在DDR对应的存储空间，然后由ARM控制存储模块的FPGA从DDR空间读取数据进行本地存储。 2 系统硬件设计 系统硬件主要由控制模块、数据采集模块、缓存模块、存储模块几部分组成，系统硬件结构图如图2所示。单片机功耗低、接口丰富、可靠性高，被系统用做上电引导芯片;FPGA 器件具有集成度高、内部资源丰富、特别适合处理多路并行数据等明显优于普通微处理器的特点，所以系统采用XILINX公司不同型号的FPGA作为不同模块的主控芯片。针对系统设计中对采集存储实时性和同步性的要求，存储模块采用FPGA与ARM相结合的设计，采集主控制逻辑用ARM实现，FPGA负责数据的高速传输和存储。
一、绪论 （一）、1、“数据采集”是指什么? 将温度、压力、流量、位移等模拟量经测量转换电路输出电量后再采集转换成数字量后，再由PC 机进行存储、处理、显示或打印的过程。 2、数据采集系统的组成? 由数据输入通道，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。 3、数据采集系统性能的好坏的参数? 取决于它的精度和速度。 4、数据采集系统具有的功能是什么? （1）、数据采集，（2）、信号调理，（3）、二次数据计算，（4）、屏幕显示，（5）、数据存储，（6）、打印输出，（7）、人机联系。 5、数据处理系统的分类? 分为预处理和二次处理两种；即为实时（在线）处理和事后（脱机）处理。 6、集散式控制系统的典型的三级结构? 一种是一般的微型计算机数据采集系统，一种是直接数字控制型计算机数据采集系统，还有一种是集散型数据采集系统。 7、控制网络与数据网络的结合的优点? 实现信号的远程传送与异地远程自动控制。 （二）、问答题： 1、数据采集的任务是什么？ 数据采集系统的任务：就是传感器输出信号转换为数字信号，送入工业控制机机处理，得出所需的数据。同时显示、储存或打印，以便实现对某些物理量的监视，还将被生产过程中的PC机控制系统用来控制某些物理量。 2、微型计算机数据采集系统的特点是 （1）、系统结构简单；（2）、微型计算机对环境要求不高；（3）、微型计算机的价格低廉，降低了数据采集系统的成本；（4）、微型计算机数据采集系统可作为集散型数据采集系统的一个基本组成部分；（5）、微型计算机的各种I/O模板及软件齐全，易构成系统，便于使用和维修； 3、简述数据采集系统的基本结构形式，并比较其特点？ （1）、一般微型计算机数据采集与处理系统是由传感器、模拟多路开关、程控放大器、采样/保持器、A/D转换器、计算机及外设等部分组成。 （2）、直接数字控制型数据采集与处理系统（DDC）是既可对生产过程中的各个参数进行巡回检测，还可根据检测结果，按照一定的算法，计算出执行器应该的状态（继电器的通断、阀门的位置、电机的转速等），完成自动控制的任务。系统的I/O通道除了AI和DI外，还有模拟量输出（AO）通道和开关量输出（FDO）通道。 （3）、集散式控制系统也称为分布式控制系统，总体思想是分散控制，集中管理，即用几台计算机分别控制若干个回路，再用监督控制计算机进行集中管理。 （三）、分析题： 1、如图所示，分析集散型数据采集与处理系统的组成原理，系统有那些特点？ 集散式控制系统也称为分布式控制系统，总体思想是分散控制，集中管理，即用几台DDC计算机分
全国2004年1月高等教育自学考试 数据结构试题 课程代码：02331 一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．在数据结构中，数据的逻辑结构可以分成（） A．内部结构和外部结构B．线性结构和非线性结构 C．紧凑结构和非紧揍结构D．动态结构和静态结构 2．在以单链表为存储结构的线性表中，数据元素之间的逻辑关系用（） A．数据元素的相邻地址表示B．数据元素在表中的序号表示 C．指向后继元素的指针表示D．数据元素的值表示 3．设p指向单链表中的一个结点，s指向待插入的结点，则下述程序段的功能是（）s -> next = p -> next; p -> next = s; t = p -> data; p -> data = s -> data; s ->data = t; A．结点*p与结点*s的数据域互换 B．在p所指结点的元素之前插入元素 C．在p所指结点的元素之后插入元素 D．在结点*p之前插入结点*s 4．栈和队列都是（） A．限制存取位置的线性结构B．顺序存储的线性结构 C．链式存储的线性结构D．限制存取位置的非线性结构 5．若数组s[0..n-1]为两个栈s1和s2的共用存储空间，且仅当s[0..n-1]全满时，各栈才不能进行进栈操作，则为这两个栈分配空间的最佳方案是：s1和s2的栈顶指针的初值分别为（） A．1和n+1 B．1和n/2 C．－1和n D．－1和n+1 6．执行下列程序段后，串X的值为（） S=〞abcdefgh〞; T=〞xyzw〞; substr (X,S,2,strlen(T)); substr (Y,S, stelen(T),2); strcat (X,Y); A．〞cdefgh〞B．〞cdxyzw〞 C．〞cdefxy〞D．〞cdefef〞 7．多维数组之所以有行优先顺序和列优先顺序两种存储方式是因为（） A．数组的元素处在行和列两个关系中B．数组的元素必须从左到右顺序排列 1
《电子技术》 2002 年第 9 期 中国传感器 ht t p :/ / www . senso r . co m . cn (531) 19 计算机应用 桩基静载仪数据采集及控制系统的 研制与开发 武汉大学电子信息学院 (武汉 430072) 刘仲谋 吴建江 刘爱荣 摘 要 文章系统地分析了基于虚拟仪器技术下的桩基静载测试仪数据采集系统的特性 。详 细论述了系统的总体设计方案 ,数据采集 、通信和控制电路的设计以及系统的可靠性设计 。 关键词 虚拟仪器 通信 可靠性 虚拟仪器就是采用计算机技术 ,将传统仪器的 部分或全部功能由软件来实现 ,达到了硬件软件化 的目的 。基于虚似仪器技术的静载仪是代表桩基静 载测试仪器的发展方向 。采用虚似仪器技术 ,前置 机只需要对信号的采集和控制 ,而把复杂的数据处 理 、报表 、打印输出等让上位机处理 ,简化了设计过 程 ,缩短了研制周期 ,降低了设计难度 ,同时提供了 更良好的人机界面和强大的上位机操作功能 。目 前 ,国内的静载仪的制作主要仍然采用传统的方法 , 对实验数据进行采集 、显示 、记录和判断等工作 ,但 不能现场对数据进行处理 ,得到工程所需的曲线 、图 表等资料 。采用虚拟仪器技术能很好地实现这些功 能 ,前置机对现场数据进行采集 、控制加在桩上的压 力以及和上位机进行通信 ,上位机接收来自前置机 的十二路位移信号和两路压力信号 ,然后进行数据 处理 、图表分析 ( 主要是桩基测量的总报表 、P 2S 曲 线图 、S 2lgp 曲线图和 S 2lgt 曲线图分析) 、发出控制 信号等 。下面主要对前置机的硬件设计和系统的可 靠性进行重点分析 。 1 前置机总体设计方案 前置机采集各路传感器的输出信号 ,并将采集 到的数据送给上位机进行数据处理 、图表分析 、显 示 、判断 ,同时接收上位机发来的各芯片初始化指令 及控制命令 ,来初始化系统和控制加在桩上的压力 等 。设计中采用 A T89C51 单片机加上外围电路来 构成前置机 。前置机系统的结构框图如图 1 所示 。 包括十二路位移量采集电路 、两路压力量采集电路 、 油泵流量控制电路 、开关控制电路 、RS485 接口 、监 控电路 、键盘显示电路和电源电路 。 设计中 ,为了尽可能满足现场的各种需要 ,采用 图 1 前置机系统结构框 了具有两个独立的荷载测试通道 ,其一用于连接应 变式压力传感器 ,另一个用于连接变送式压力传感 器 ,同时允许两个测力传感器并联使用 。提供十二 个独立的位移测试通道 ,其中四个测量桩基沉降量 , 另八个测量锚桩上拔量 。采用了两路各自独立的油 泵控制输出 ,油泵流量控制和开关控制输出 ,开关控 制用来直接采用高压油泵启停 ,是用于要求不高的 荷载试验 。油泵流量控制采用了自适应控制技术 , 可自动调节高压油泵流量 ,使荷载超调量极小 ,能进 行自动补载 、自动卸载 ,且不需人工干预 。这样 ,在 测量过程中可根据实际需要灵活设置压力 、位移传 感器的数目和通道以及控制方式 ,很好地满足了测 试现场的各种需求 。 2 数据采集 、控制和通信的实现 2 . 1 十二路位移信号的采集 传感器采用容栅式位移传感器 ,传感器共有四 根引线 ,分别是电源线 、地线 、数据信号线和时钟线 , 电源电压为 1 . 5V ,信号格式如图 2 所示 。 由传感器的输出信号格式可以看出 ,传感器每 250 ms 输出一帧数据 ,每一帧数据包括两组 24bit 的 数据 ,第一组为总位移 ,第二组为总位移减去基准零