數據采集系統設計原則與基本方法
加入技術交流群
【3】確定微型計算機的配置方案
可以根據具體情況，采用微處理器芯片、單片微型機芯片、單板機、標準功能模板或個人微型計算機等作為數據采集系統的控制處理機。選擇何種機型，對整個系統的性能、成本和設計進度等均有重要的影響。
【4】操作面板的設計
（1）輸人和修改源程序；
（2）顯示和打印各種參數
（3）工作方式的選擇；
（4）啟動和停止系統的運行。
為了完成上述功能，操作面板一般由數字鍵、功能鍵、開關、顯示器件以及打印機等組成。
【5】系統抗干擾設計
對于數據采集系統，其抗干擾能力要求一般都比較高。因此，抗干擾設計應貫穿于系統設計的全過程，要在系統總體設計時統一考慮。
三、硬件和軟件的設計
【1】硬件設計
硬件設計的任務是以所選擇的微型機為中心，設計出與其相配套的電路部分，經調試后組成硬件系統。采用單片機的硬件設計過程。
（1）明確硬件設計任務
為了使以后的工作能順利進行，不造成大的返工，在硬件正式設計之前，應細致地制定設計的指標和要求，并對硬件系統各組成部分之間的控制關系、時間關系等作出詳細的規定。
（2）盡可能詳細地繪制出邏輯圖、電路圖當然，在以后的實驗和調試中還要不斷地對電路圖進行修改，逐步達到完善。
（3）制作電路和調試電路
按所繪制的電路圖在實驗板上連接出電路并進行調試，通過調試，找出硬件設計中的毛病并予以排除，使硬件設計盡可能達到完善。調試好之后，再設計成正式的印刷電路板。
【2】軟件設計
（1）明確軟件設計任務
在軟件正式設計之前，首先必須要明確設計任務。然后，再把設計任務加以細致化和具體化，即把一個大的設計任務，細分成若干個相對獨立的小任務，這就是軟件工程學中的“自頂向下細分”的原則。
（2）按功能劃分程序模塊并繪出流程圖
將程序按小任務組織成若干個模塊程序，如初始化程序、自檢程序、采集程序、數據處理程序、打印和顯示程序、打印報警程序等，這些模塊既相互獨立又相互聯系，低一級模塊可以被高一級模塊重復調用，這種模塊化、結構化相結合的程序設計技術既提高了程序的可擴充性，又便于程序的調試及維護。
（3）程序設計語言的選擇
選用何種語言與硬件選擇有關。
（4）調試程序
首先，對子程序進行調試，不斷地修改出現的錯誤，直到把子程序調好為止，然后再將主程序與子程序連接成一個完整的程序進行調試。
其次，調試程序時，在程序中插人斷點，分段運行，逐段排除錯誤。
最后，將調試好的程序固化到EPRO（系統采用微處理器、單板機、單片機時）或存入磁盤（系統采用個人微機時），供今后使用。
四、舉例說明（壓力采集與分析）
系統設計背景：
壓力傳感器生產單位在產品出廠前必須對所生產傳感器進行全檢，而且壓力傳感器的產量很大，人工檢測的方法不僅效率低，產品質量也得不到保證。于是生產單位便要求一套綜合檢測設備，既要滿足檢測效率，又要保證檢測品質。
系統設計分析：
（1）深刻了解被檢壓力傳感器特性，如供電方式，信號輸出類型及范圍，精度，重復性，線性，遲滯，溫漂等基本參數。
（2）檢測為生產的后續保障，因此檢測效率應略大于生產效率。即適當選擇系統每次測試傳感器的數量和每次測試所需的時間，以及檢測員每次安裝被檢傳感器的時間等。此項內容一般需與生產單位工藝人員共同分析。
（3）熟悉產品檢驗流程和主要測試性能指標。國內一般的壓力傳感器生產單位的核心測試部件均為外購件，在來料檢驗過程中就已經對傳感器進行基本檢驗了，而成品檢驗一般主要針對在生產過程中是否對傳感器造成了損壞或其他項目。一般主要檢測傳感器的精度和線性，并按照全檢原則。而重復性和溫漂一般按月按比例進行抽檢！
（4）根據實際情況，進行詳盡分析，此處不再贅述！
系統平臺搭建：
（1）根據要求設計傳感器安裝工裝，測試臺外殼等機械部分，不再贅述！
（2）為提高檢測效率，硬件設計須搭建多路數據采集系統，可使用多路模擬開關與AD采集電路搭建，成本低，設計簡單，但開發周期較長，并且在穩定性與可靠性方面必須給予足夠的測試。也可以使用多功能數據采集卡，如NI、研華等廠商，研發周期短，可靠性高，但成本較高。必須根據實際情況合理選擇。
（3）軟件平臺可使用VB、VC或Labview作為開發平臺，主要在于良好的人機界面、采集模塊與計算機通訊總線選擇，以及數據分析與處理功能。根據設計者的實際情況選擇。
評論