钢丝绳张力数据采集系统的研制

摘要

论文设计了一套钢丝绳张力数据采集系统，用主控计算机对在一个区域内的多个钢丝绳张力试验台进行张力数据采集，系统主要功能模块可分为：下位机传感器信号变送电路、稳压电源、数据采集处理模块、下位机数据存储、数据无线传送模块和上位计算机的集中显示采集数据、数据标定、数据存储、历史数据显示及数据曲线绘制等。 系统的硬件部分以嵌入式单片机C8051F330作为主控MCU，内部集成了A/D模块、SPI接口、FLASH存储器等多种功能模块；采用内部集成了稳压电源、运放、滤波器等功能的高精度模数转换芯片FS511作为传感器数据采集器，AD转换精度高达18位；设计了一种适合电池供电的低压差的稳压电源，输入输出最低压差减小到0.2V，填补了市场上的空缺；选用DTD462A作为无线数据传送模块，采用433MHz的通信频率，保证了传输距离远，误码率低，简化了系统布线，使整个系统结构简单，体积小巧。软件部分主要完成了上、下位机程序设计，下位机是针对单片机编程，编程语言采用C，编写了A/D转换程序、系统控制程序、数据通信程序、FLASH存储数据程序等；上位机以LabWindows/CVI为开发平台进行软件设计，系统提供了人机对话的操作界面，实时显示采集数据，并可进行数据存储及绘制数据曲线，供用户研究分析钢丝绳性能；还设计了故障报警、预报功能，实现了系统的智能化监控；在数据标定时，提出了非线性修正方法，减小了故有非线性误差的影响。考虑到本系统可能受到外部、内部干扰，在硬件和软件设计中进行了抗干扰设计。 经过实验室测试与几个月的现场应用，本系统的软硬件功能满足了用户的要求，各项技术性能指标优良。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1选题的背景

1.2钢丝绳张力数据采集系统的发展现状及发展趋势

1.2.1钢丝绳张力数据采集系统的发展现状

1.2.2钢丝绳张力数据采集系统的发展趋势

1.3本课题主要工作

1.4本课题的研究意义

2数据采集系统总体设计

2.1数据采集系统技术要求

2.1.1系统硬件要求

2.1.2系统软件要求

2.2系统总体设计方案

3系统硬件设计

3.1系统硬件电路初步设计

3.1.1硬件电路设计整体思路

3.1.2元器件选型

3.1.3稳压电路的设计

3.1.4电路图的绘制

3.2硬件系统的调试

3.2.1硬件系统电源的测试

3.2.2 C8051F350内部AD精度测试

3.2.3 FS511AD转换精度测试

3.3整体电路最终设计

3.4本章小结

4系统软件设计

4.1上下位机通讯设计

4.2上位机程序设计

4.2.1上位机开发平台LabWindows／CVI简介与使用

4.2.2数据采集的程序设计

4.2.3数据存储的程序设计

4.2.4数据标定的程序设计

4.2.5历史数据显示的程序设计

4.2.6上位机软件的人机界面及使用

4.3下位机程序设计

4.3.1下位机软件开发环境

4.3.2下位机整体程序设计

4.3.3 A／D转换程序设计

4.4本章小结

5系统可靠性分析

5.1干扰问题的重要性

5.2干扰的抑制

5.2.1硬件抗干扰措施

5.2.2软件抗干扰措施

5.3本系统采取的抗干扰措施

5.3.1本系统的硬件抗干扰措施

5.3.2本系统的软件抗干扰措施

5.4系统可靠性测试

5.4.1测量数据准确性测试

5.4.2测量数据稳定性测试

5.5本章小结

6结论

致 谢

参考文献

附 录