數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與基本方法
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【3】確定微型計(jì)算機(jī)的配置方案
可以根據(jù)具體情況，采用微處理器芯片、單片微型機(jī)芯片、單板機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)功能模板或個(gè)人微型計(jì)算機(jī)等作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制處理機(jī)。選擇何種機(jī)型，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能、成本和設(shè)計(jì)進(jìn)度等均有重要的影響。
【4】操作面板的設(shè)計(jì)
（1）輸人和修改源程序；
（2）顯示和打印各種參數(shù)
（3）工作方式的選擇；
（4）啟動(dòng)和停止系統(tǒng)的運(yùn)行。
為了完成上述功能，操作面板一般由數(shù)字鍵、功能鍵、開關(guān)、顯示器件以及打印機(jī)等組成。
【5】系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)
對(duì)于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其抗干擾能力要求一般都比較高。因此，抗干擾設(shè)計(jì)應(yīng)貫穿于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，要在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)統(tǒng)一考慮。
三、硬件和軟件的設(shè)計(jì)
【1】硬件設(shè)計(jì)
硬件設(shè)計(jì)的任務(wù)是以所選擇的微型機(jī)為中心，設(shè)計(jì)出與其相配套的電路部分，經(jīng)調(diào)試后組成硬件系統(tǒng)。采用單片機(jī)的硬件設(shè)計(jì)過(guò)程。
（1）明確硬件設(shè)計(jì)任務(wù)
為了使以后的工作能順利進(jìn)行，不造成大的返工，在硬件正式設(shè)計(jì)之前，應(yīng)細(xì)致地制定設(shè)計(jì)的指標(biāo)和要求，并對(duì)硬件系統(tǒng)各組成部分之間的控制關(guān)系、時(shí)間關(guān)系等作出詳細(xì)的規(guī)定。
（2）盡可能詳細(xì)地繪制出邏輯圖、電路圖當(dāng)然，在以后的實(shí)驗(yàn)和調(diào)試中還要不斷地對(duì)電路圖進(jìn)行修改，逐步達(dá)到完善。
（3）制作電路和調(diào)試電路
按所繪制的電路圖在實(shí)驗(yàn)板上連接出電路并進(jìn)行調(diào)試，通過(guò)調(diào)試，找出硬件設(shè)計(jì)中的毛病并予以排除，使硬件設(shè)計(jì)盡可能達(dá)到完善。調(diào)試好之后，再設(shè)計(jì)成正式的印刷電路板。
【2】軟件設(shè)計(jì)
（1）明確軟件設(shè)計(jì)任務(wù)
在軟件正式設(shè)計(jì)之前，首先必須要明確設(shè)計(jì)任務(wù)。然后，再把設(shè)計(jì)任務(wù)加以細(xì)致化和具體化，即把一個(gè)大的設(shè)計(jì)任務(wù)，細(xì)分成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的小任務(wù)，這就是軟件工程學(xué)中的“自頂向下細(xì)分”的原則。
（2）按功能劃分程序模塊并繪出流程圖
將程序按小任務(wù)組織成若干個(gè)模塊程序，如初始化程序、自檢程序、采集程序、數(shù)據(jù)處理程序、打印和顯示程序、打印報(bào)警程序等，這些模塊既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，低一級(jí)模塊可以被高一級(jí)模塊重復(fù)調(diào)用，這種模塊化、結(jié)構(gòu)化相結(jié)合的程序設(shè)計(jì)技術(shù)既提高了程序的可擴(kuò)充性，又便于程序的調(diào)試及維護(hù)。
（3）程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的選擇
選用何種語(yǔ)言與硬件選擇有關(guān)。
（4）調(diào)試程序
首先，對(duì)子程序進(jìn)行調(diào)試，不斷地修改出現(xiàn)的錯(cuò)誤，直到把子程序調(diào)好為止，然后再將主程序與子程序連接成一個(gè)完整的程序進(jìn)行調(diào)試。
其次，調(diào)試程序時(shí)，在程序中插人斷點(diǎn)，分段運(yùn)行，逐段排除錯(cuò)誤。
最后，將調(diào)試好的程序固化到EPRO（系統(tǒng)采用微處理器、單板機(jī)、單片機(jī)時(shí)）或存入磁盤（系統(tǒng)采用個(gè)人微機(jī)時(shí)），供今后使用。
四、舉例說(shuō)明（壓力采集與分析）
系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景：
壓力傳感器生產(chǎn)單位在產(chǎn)品出廠前必須對(duì)所生產(chǎn)傳感器進(jìn)行全檢，而且壓力傳感器的產(chǎn)量很大，人工檢測(cè)的方法不僅效率低，產(chǎn)品質(zhì)量也得不到保證。于是生產(chǎn)單位便要求一套綜合檢測(cè)設(shè)備，既要滿足檢測(cè)效率，又要保證檢測(cè)品質(zhì)。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析：
（1）深刻了解被檢壓力傳感器特性，如供電方式，信號(hào)輸出類型及范圍，精度，重復(fù)性，線性，遲滯，溫漂等基本參數(shù)。
（2）檢測(cè)為生產(chǎn)的后續(xù)保障，因此檢測(cè)效率應(yīng)略大于生產(chǎn)效率。即適當(dāng)選擇系統(tǒng)每次測(cè)試傳感器的數(shù)量和每次測(cè)試所需的時(shí)間，以及檢測(cè)員每次安裝被檢傳感器的時(shí)間等。此項(xiàng)內(nèi)容一般需與生產(chǎn)單位工藝人員共同分析。
（3）熟悉產(chǎn)品檢驗(yàn)流程和主要測(cè)試性能指標(biāo)。國(guó)內(nèi)一般的壓力傳感器生產(chǎn)單位的核心測(cè)試部件均為外購(gòu)件，在來(lái)料檢驗(yàn)過(guò)程中就已經(jīng)對(duì)傳感器進(jìn)行基本檢驗(yàn)了，而成品檢驗(yàn)一般主要針對(duì)在生產(chǎn)過(guò)程中是否對(duì)傳感器造成了損壞或其他項(xiàng)目。一般主要檢測(cè)傳感器的精度和線性，并按照全檢原則。而重復(fù)性和溫漂一般按月按比例進(jìn)行抽檢！
（4）根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行詳盡分析，此處不再贅述！
系統(tǒng)平臺(tái)搭建：
（1）根據(jù)要求設(shè)計(jì)傳感器安裝工裝，測(cè)試臺(tái)外殼等機(jī)械部分，不再贅述！
（2）為提高檢測(cè)效率，硬件設(shè)計(jì)須搭建多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可使用多路模擬開關(guān)與AD采集電路搭建，成本低，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但開發(fā)周期較長(zhǎng)，并且在穩(wěn)定性與可靠性方面必須給予足夠的測(cè)試。也可以使用多功能數(shù)據(jù)采集卡，如NI、研華等廠商，研發(fā)周期短，可靠性高，但成本較高。必須根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。
（3）軟件平臺(tái)可使用VB、VC或Labview作為開發(fā)平臺(tái)，主要在于良好的人機(jī)界面、采集模塊與計(jì)算機(jī)通訊總線選擇，以及數(shù)據(jù)分析與處理功能。根據(jù)設(shè)計(jì)者的實(shí)際情況選擇。
評(píng)論