第一篇：农业数据采集体系设计思考论文（大全）

本文针对农业机械基础数据的采集，联系农业监理部门的管理，从信息交流和共享的角度出发，设计了一种农业机械基础数据采集系统。

需求分析

本设计的目标是实现网络化数据的共享。联系实际需求，提供传统媒体的数据共享也是不错的选择。运用对信息库进行新建、扩建和整合等手段，使农业机械基础数据实现网络化和数字化，再运用互联网这个媒介将农业科技信息提供给社会，达到信息资源共享的目的。此外，还可以运用内部网来将相关的信息提供给政府部门和科技管理部门。同时，本项目还能够提供转换接口，此功能就是利用传统媒体来表示数据库里面的内容，从而扩大农业机械基础数据共享的范围，充分发挥农业机械基础数据具备的作用。

1系统功能分析

对农业机械实施信息化管理，首先需要对其功能需求进行分析。农业机械基础数据采集系统的主要功能包括驾驶员管理、机械管理、机械事故管理、监理人员管理和综合报表处理等5个方面。

1)对农业机械的驾驶员进行管理。管理内容主要包括对驾驶员进行登记、查询、统计、驾驶证和台帐业务报表的打印，以及驾驶员的补证、换证、注销、转籍、审验或变更修改等。

2)对机械进行管理。一般而言，农业机械主要是指拖拉机和联合收割机。对农业机械进行管理就是指对农机进行登记和统计等，以及对拖拉机进行检验、封存与补证等活动。

3)对农业机械的事故进行管理。简而言之，对农业机械的事故进行管理是指对农业机械发生的事故进行登记、调查和统计等。

4)农业监理执法人员的管理。主要包括登记、录入、修改、删除、审验、查询、预览和备份农机监理执法人员的各种信息，能进行执法证及各类统计分析报表及各类台帐的打印。同时，还可用于对执法证进行审核、检验和注销等行为。

5)进行各种农业机械综合报表的生成和处理。这类活动通常是指编制月报、季报和年报，并对编制的这些报表进行统计与分析。

2系统建设原则

1)实用性。一般而言，实用性要坚持的原则就应该体现出需求和技术相结合的原则，而且所研究出的系统应该以满足用户需求为目的。

2)可扩充性和兼容性。这个原则就是指在设计系统时，认真分析系统的发展因素和历史因素是很有必要的，从而就可以有效地把系统的设计和产品的生命周期结合起来，为产品的升级提供方便，为功能扩展提供接口。

3)结构优化。系统结构设计要合理，这样才能保证程序运行有较快的速度，减少等待时间，提高工作效率。

4)简便性。软件要使用大量代码，尽量地使用自动选择、显示和按钮操作，以使操作人员更加准确和简便地操作，减少人工录入的工作量。

5)良好的人机交互性。良好的人机交互性要求具有良好的操作界面，人机交互功能主要靠可输入输出的外部设备和相应的软件来完成。可供人机交互使用的设备主要有键盘显示、鼠标和各种模式识别设备等。与这些设备相应的软件就是系统提供人机交互功能的部分。

系统总体设计

对农业机械的管理，基础数据采集主要侧重于地县级和省级，数据库服务器设立在省级。地市级农机部门建立的数据能够存入到省级监理部门的网络中心，经过网络中心对数据服务器进行调配和分析后，达到每个授权用户权责的功能。省县级的农业机械基础数据采集和交换的网络结构如图1所示。国家级信息中心在准确拥有这些基础数据资源后可进行宏观监管和调控，制定相应的政策。通常情况下，国家级网络中心处于核心地位，省级监理部门属于主干，地市级监理部门起着基础作用，而县级监理部门则处于依托的作用，通过互联网技术监理网络应用平台，实现数据在权利范围内的共享，其网络结构如图2所示。根据农业机械对基础数据采集系统功能的需求，把农业机械基础数据的采集系统划分为6个模板，即拖拉机管理子系统、农业机械事故管理子系统、农业机械驾驶员管理子系统、联合收割机管理子系统、农业机械综合报表子系统以及农机监理人员管理子系统。

基础数据采集模块的设计

1农业机械驾驶员管理子系统。按照业务操作流程的不同，农业机械驾驶员管理可以分为注册审核、证件管理以及登记3方面。其中，注册审核可以机械分为初学登记、增驾登记和年度审验。农机驾驶员管理模块的初学登记业务操作流程如下:首先，有意向学习农机驾驶的人员要在自己的居住地进行报名，填写登记表，同时交验身份证件，并进行体检。若这些条件达到了所制定的要求后就可以对这些人员进行科目培训，再进行理论和技术科目的考试，考试成绩合格者可以取得驾驶证，成为真正驾驶员。驾驶员需要增驾时，需持本人驾驶证及有效身份证件到农机监理机构填写相关申请材料，并经过增驾考试，符合规定的领发新证。证件管理就是指农机的驾驶证出现遗失、有效期满、被盗或损坏等情况下，持本人有效证件到当地农机监理机构办理相关手续。这些业务大体分为挂失、补发和换发等，其流程基本一致。农机驾驶员因调动或其驾驶证的内容有变更的情况下，需要及时到农机监理机构办理登记手续，通常包括转籍和变更两种情况。具体来讲，转籍就是指转入和转出。当转入的时候，农机驾驶员应该凭自己的有效证件到农机监理部门办理相关的转入手续;当转出的时候，农机驾驶员也应该凭自己的有效证件到农机监理部门办理相关的转出手续，农机监理机构就会把驾驶员的档案及时转给新籍的农机监理部门，同时也将转出的事项标注在驾驶证上。农机驾驶员管理子模块功能结构如图3所示。

2拖拉机管理子系统。在对拖拉机进行管理的过程中，各县、区、市的农机监理站都应该面向机手，主动担当并做好基础的管理工作，如报户、建档、异动登记和管理原始档案等。另外，农机基础数据采集系统主要目的就是解决拖拉机登记、统计以及驾驶证的审验、异动与封存等相关的业务。通常情况下，这个模块的拖拉机分为小型拖拉机和大中型拖拉机。小型拖拉机就是指发动机功率不足14．7kW的拖拉机，而大中型拖拉机就是指发动功率大于14．7kW的拖拉机。一般而言，拖拉机管理模块的基本数据是指拖拉机的机主、号牌、地址、联系方式、机器的类型、出厂日期、制造商、功率、核定质量、发动机号、颜色、登记时间和所在管辖区等相关的基础数据信息。拖拉机管理模块功能结构如图4所示。

3联合收割机管理子系统。联合收割机管理模块进行联合收割机数据的提取、查询、统计、分析处理和对全国联合收割机的监控指挥。联合收割机的查询是为了进行数据挖掘，以便对联合收割机进行监控和宏观调配，主要是对号牌号码、机主、辖区、厂牌型号或登记日期等信息的查询。统计分析是对其档案进行数据挖掘，主要包括机械类型分布、使用年限分布、机型分布、驱动方式分析等进行统计分析。

4农业机械事故管理子系统。简而言之，农业机械事故管理的模块就是采集、统计和分析农业机械事故的数据，在对这些数据进行分析后研究出事故发生存在的隐患或者规律，从而有效地对农机事故进行预测和监管。农机事故管理模块统计分析的基础数据包括:24h发生事故起数和死亡人员统计;月事故数和月死亡人数;各县农机事故数和死亡人数;农机事故原因统计，包括无证驾驶、酒后驾驶、超速超载、机械故障和操作失误等;事故路面类型统计;事故路面坡度统计和事故气候统计等。

5农机监理人员管理子系统。农机监理执法人员管理模块就是对农机监理人员的数据进行采集、统计与分析，并对我国农机监理执法人员进行管理。在对农机监理人员档案进行统计和分析后，再对这些数据进行处理，从而实现对我国农机监理执法人员的管理和控制。通常这个模块的主要内容是指查询或者统计农机监理执法证号、根据执法人员所在管理辖区的代码进行查询或按农机监理执法人员职称查询等。

6农业机械综合报表子系统。通常情况下，农业机械综合报表的子系统是指实现农业机械报表的编制，并对这些报表上的数据进行上报、统计和分析。这些报表包括月报、季报和年报。月报，如农业机械事故月报表;季报，如报户建档拖拉机情况季度表、拖拉机及驾驶员增减分析季报表;年报，如拖拉机驾驶员考试情况统计报表、地县农机监理业务培训情况表和农业机械事故情况年报表等。

结论与展望

农业机械基础数据采集系统能对信息库进行新建、扩建与整合等，从而使得农业机械基础数据实现网络化和数字化，再运用互联网这个媒介将农业科技信息提供给社会，达到信息资源共享的目的。此外，还可以运用内部网来将相关的信息提供给政府部门和科技管理部门。本文从理论上对农业机械基础数据采集系统进行了研究和设计，下一步需要在具体的开发环境中对其进行开发实现。

第二篇：数据采集系统设计研究论文

摘要：针对LabVIEW及MSP430F5529单片机构成的多路数据采集系统研究及设计，分为上位机和下位机两个主要模块来进行阐述。MSP430F5529作为前端数据采集系统进行数据采集，采集到的电压通过串口传到上位机LabVIEW界面。

关键词：MSP430F5529，单片机，数据采集，LabVIEW

LabVIEW程序设计方面相对来说比较简单，但是，Lab-VIEW的使用灵活性和功能完整性也很强大。MSP430F5529单片机多路电压数据采集系统的设计，从结构上来看比较简单，此类单片机工作电压区间比较低，耗能相对较低，内部集成了许多功能模块，功能完整性比较强大。结构简单的单片机系统与LabVIEW上位机的串行通信的功能结合，增加了系统灵活性。同时，又利用了MSP430F5529的超低耗功能，降低成本，使用简便。另外，虚拟仪器除了在物理形式上实现之外，也可以实现系统内的软件、硬件资源共享。将两者结合的多路电压数据采集系统无论是从运行效率还是编程方式，都展现了强大的优势。

1数据采集系统

1．1数据采集系统需求基于LabVIEW及单片机构成的多路电压数据采集系统研究和设计，其中MSP430F5529单片机、ADC转换器组成的下位机数据采集系统实现采集电压的功能；采集到的多路电压信号被发送至LabVIEW程序功能模块进行分析和处理，并显示数据处理的结果；研究电平的转换。下位机的TTL电平转换成上位机能够接收的RS232电平。首先系统进行初始化，然后单片机通过串口进行多路数据采集，打开ADC转换器，开始转换，读取转换结果。然后发送到上位机界面，显示得到的数据处理结果。1．2数据采集系统方案设计的采集系统以上位机数据显示界面和数据采集系统实物的形式呈现，研究上位机与下位机的数据交互机制，实现数据的交互。方案：在上位机与下位机之间需要研究一个电平转换，采用MSP430系列单片机作为下位机采集模块，LabVIEW作为上位机处理模块；两个模块之间加入电平转换模块，采用的是CP2102转换芯片。此方案编程简单且方便，成本也相对较低，从整体来说也比较严谨。系统初始设计时，第一部分设计下位机单片机模块，启动A／D转换，得到的转换结果发送到单片机处理。并且加入了LCD显示模块；第二部分设计上位机LabVIEW程序处理模块，将采集到的结果上传到上位机显示。设计方案的流程图如图1所示。

2下位机采集系统设计此次设计采用

MSP430F5529Launchpad，MSP430F5529开发板内部集成A／D转换模块，多路电压采集系统下位机的重点在于A／D转换，所谓A／D转换即指模拟量等转换为数字量。MSP430F5529单片机可以自定义参考电压，此次设计的参考电压设计的是3．3V。所以本数据采集系统可采集的电压范围是0～3．3V。本设计是采集多路电压，转换的方法模式是采用转换速度较快的序列通道多次转换，提高转换速率。在程序设计里面是用ADC12CONSEQ＿3来选择采样模式。同时，定义了ADC12SHP等于1，来定义信号的来源是采样定时器。ADCMEMx存储器用来存储转换结果。此类存储器是CSTARTADDx位定义的。参考电压和通道是需要经过定义才能工作的，一般是通过ADC12MCTLx寄存器。多路电压数据采集的下位机流程图如图2所示。首先执行端口初始化，第一步便是关闭看门狗，在MSP430单片机中，主程序首先要关闭看门狗，如果不关闭看门狗，程序执行一段时间后，可能会导致程序无法运行。因为看门狗有定期重置CPU的功能。然后端口定义，ADC转换和串口通信的工作模式的初始化，之后进入中断采集数据，在有信号输入的时候才会进入中断，如果没有外部电压信号的输入不会进行中段。采集电压信号后开始转换，转换完成之后数据被传送两个方向：一是传送到LCD显示，二是发送到上位机LabVIEW程序界面显示。在AD转换的过程中是进入中断进行数据测量的，此次多路数据采集系统的下位机设计的中断标志位采用ADC12IFG寄存器设置。MSP430单片机的中断可以说是非常大的一个亮点。想要有效提高程序运行的速率，在程序中加入中断便可实现。MSP430单片机的每个片上运行后，CPU便被唤醒，此时低功耗模式是不存在的，中断完成后，CPU脱离唤醒模式。此时的单片机回到低功耗状态。在下位机串口发送方面，U-CA0CTL控制寄存器来定义了时钟源，需要通过相应的时钟源来确定波特率，此控制寄存器的第0位是USCWRST，它具有软件复位的功能，在设计中需要使它置1，那么逻辑将会在复位状态一直保持。第6到7位的UCSSEL，用来选择时钟源，时钟源选择的是AMCLK，那么UCSSEL的状态是01，此时的波特率需要求出相应的分频细数来定义，AMCLK的频率是32768Hz。跟据定义，在低频时钟的情况下，分频参数是时钟频率与波特率的比重，此次设计的波特率是9600，因此可以得出的是分频参数是3．41，所以，UCA0BR0等于3。

3显示界面上位机设计

3．1上位机LabVIEW设计此次多路电压数据采集系统的上位机LabVIEW程序流程图如图3所示。上位机的部分，首先设计了单路的电压数据采集系统，其程序框图如图4所示。上位机LabVIEW的设计首先是配置串口参数，参数的配置与下位机端要保持一致，参数配置完成后要进入while循环中的VISAREAD，读取从下位机传来的数据。单路数据采集就是直接显示电压。加入while循环的目的是使程序可以一直运行，而且是直接只运行读取缓冲区数据部分，不用每次都配置串口参数，提高了程序运行速率。3．2TTI与RS232电平转换MSP430单片机输出的L电平与上位机接收的电平不是同一种，分别为TTL和RS232。所以上位机与下位机之间需要进行转换，15V～5V指的是RS232电平逻辑1时的状态，而逻辑0的话，是在＋5V～＋15V，而TTL电平逻辑0在0～0．8V之间，逻辑1在2．4V～5V之间，所以在TTL电平与RS232之间，需要进行正负逻辑的转换。在此次设计中选用的是主要由CP2102转换芯片构成的转换模块。同时里面也集成了MAX2485和MAX232通信芯片。CP2102是一种品质较好，工作比较稳定的且性能强大的转换芯片。整个转换模块体积小，便于移动。此次设计用MSP430F5529专门用于串口发送的P3．3口与RX引脚连接。如图5所示。CP2102的RX引脚专门用来接收TTL电平。CP2102的另一端与电脑相连，打开上位机LabVIEW程序，串口信息配置好之后，便可以显示采集的电压数据。

4多路电压数据采集系统测试

为了便于系统能够成功采集数据，采集的电压采取就近原则，直接采集单片机管脚电压，此次测试三次电压分别为：3．3V电源管脚电压、普通管脚电压（1．78V）以及GND管脚电压（0V）。由于误差作用，系统不能准确测到3．3V，以及3．3V会对旁边线路产生影响，所以第二路电压信号会从1．78V拉高到2．76V，第三路接地，所以是0．00V。除去显示结果以外，增加了波形显示，使采集到的电压变化变得一目了然。此外加入了串口工作灯指示，在串口正常工作的情况下，串口灯是绿色，在串口工作异常的情况下，串口灯是红色。改变某一路电压后，把第三路采集电压的管脚从接地端拔了下来，悬空时的电压是1．78V，同样会被3．3V的电压拉高，电压的变化直接在上位机界面呈现出来，直观明了，如图7所示。波形显示的坐标是可以自动变换的，根据数据的大小智能变换，改变采集管脚的电压后，如图8所示。

5结束语

基于MSP430F5529和LabVIEW进行多路电压数据采集系统，实际应用的结果，下位机与上位机的通信功能正常，操作也非常简单方便，完成了设计之初的要求，可以实现的功能有：①采集三路0V～3．3V的电压；②采集到的电压在LCD屏显示；③采集到的电压上传至LabVIEW上位机数据采集编写模块显示；④上位机LabVIEW界面显示电压数据及电压波形。研究并实现了MSP430F5529单片机的数据采集及处理、ADC转换、TTL电平转RS232电平、上位机与下位机之间的串口通信。同时，此次设计也存在些许不足：①只能采集三路数据；②不能调取历史采集数据。

参考文献

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第三篇：虚拟仪器数据采集应用论文

虚拟仪器是以一种全新的理念来设计和发展的仪器，他是90年代发展起来的一项新技术，主要用于自动测试、过程控制、仪器设计和数据分析等领域，其基本思想是在仪器设计或测试系统中尽可能用软件代替硬件，即“软件就是仪器”，他是在通用计算机平台上，根据用户需求来定义和设计仪器的测试功能，其实质是充分利用计算机的最新技术来实现和扩展传统仪器的功能。

虚拟仪器的特点和构成 1.1 虚拟仪器的特点

与传统仪器相比，虚拟仪器具有高效、开放、易用灵活、功能强大、性价比高、可操作性 好等明显优点，具体表现为：

智能化程度高，处理能力强 虚拟仪器的处理能力和智能化程度主要取决于仪器软件水平。用户完全可以根据实际应用需求，将先进的信号处理算法、人工智能技术和专家系统应用于仪器设计与集成，从而将智能仪器水平提高到一个新的层次。

复用性强，系统费用低 应用虚拟仪器思想，用相同的基本硬件可构造多种不同功能的测试分析仪器，如同一个高 速数字采样器，可设计出数字示波器、逻辑分析仪、计数器等多种仪器。这样形成的测试仪 器系统功能更灵活、更高效、更开放、系统费用更低。通过与计算机网络连接，还可实现虚 拟仪器的分布式共享，更好地发挥仪器的使用价值。

可操作性强，易用灵活 虚拟仪器面板可由用户定义，针对不同应用可以设计不同的操作显示界面。使用计算机的 多媒体处理能力可以使仪器操作变得更加直观、简便、易于理解，测量结果可以直接进入数 据库系统或通过网络发送。测量完后还可打印、显示所需的报表或曲线，这些都使得仪器的 可操作性大大提高而且易用、灵活。

1.2 虚拟仪器的构成 虚拟仪器的构建主要从硬件电路的设计、软件开发与设计2个方面考虑。

硬件电路的设计主要根据用户所面对的任务决定，其中接口设计可选用的接口总线标准包 括Gp IB总线、VXI总线等。推荐选用VXI总线。因为他具有通用性强、可扩充性好、传输速 率高、抗干扰能力强以及良好的开放性能等优点，因此自1987被首次推出后迅速得到各大仪 器生产厂家的认可，目前VXI模块化仪器被认为是虚拟仪器的最理想平台，是仪器硬件的发 展方向。由于VXI虚拟仪器的硬件平台的基本组成是一些通用模块和专用接口。因此硬件电 路的设计一般可以选择用现有的各种不同的功能模块来搭建。通用模块包括：信号调 理和高速数据采集；信号输出与控制；数据实时处理。这3部分概括了数字化仪 器的基本组成。将具有一种或多种功能的通用模块组建起来，就能构成任何一种虚拟仪器。例如使用高速数据采集模块和高速实时数据处理模块就能构成1台示波器、1台数字化仪或 1台频谱分析仪；使用信号输出与控制模块和实时数据处理模块就能构成1台函数发生器、1台信号源或1台控制器。专用接口是针对特定用途仪器需要的设计，也包括一些现场总线 接口和各类传感器接口。系统的主要硬件包括控制器、主机箱和仪器模块。常用的控制方案 有GpIB总线控制方式的硬件方案、MXI总线控制方式的硬件方案、嵌入式计算机控制方式的 硬件方案3种。VXI仪器模块又称为器件（devices）。VXI有4种器件：寄存器基器件、消 息基器件、存储器器件和扩展器件。存储器器件不过是专用寄存器基器件，用来保存和传输 大量数据。扩展器目前是备用件，为今后新型器件提供发展通道。将VXI仪器制作成寄存器 基器件，还是消息基器件是首先要做出的决策。寄存器基器件的通信情况极像VME总线器件，是在低层用二进制信息编制程序。他的明显优点在于速度寄存器基器件完全是在 直接 硬件控制这一层次上进行通信的。这种高速通信可以使测试系统吞吐量大大提高。因此，寄 存器基器件适用于虚拟仪器中信号/输出部分的模块（如开关、多路复用器、数/模转换输出 卡、模/

数转换输入卡、信号调理等）。消息基器件与寄存器基器件不同，他在高层次上用A SCII字符进行通信，与这种器件十分相似是独立HpIB仪器。消息基器件用一组意义 明确的 “字串行协议”相互进行通信，这种异步协议定义了在器件之间传送命令和数据所需的挂钩 要求。消息基器件必须有CpU（或DSp）进行管理与控制。因此，消息基器件适用于虚拟仪器 中数字信号处理部分的模块。

软件的开发与设计包括3部分：VXI总线接口软件、仪器驱动软件和应用软件（软面板）。软件结构如图1所示。

VXI总线接口软件由零槽控制器提供，包括资源管理器、资源编辑程序、交互式控制程序和 编程函数库等。该软件在编程语言和VXI总线之间建立连接，提供对VXI背板总线的控制和支 持，是实现VXI系统集成的基础。

仪器驱动程序是完成对某一特定仪器的控制与通信的软件程序，也即模块的驱动软件，他 的设计必须符合Vpp的2个规范，即Vpp3.1《仪器驱动程序结构和模型》和Vpp3.2《仪器 驱动程序设计规范》。

“软面板”设计就是设计具有可变性、多层性、自助性、人性化的面板，这个面板应不 仅同传统仪器面板一样具有显示器、LED、指针式表头、旋钮、滑动条、开关按钮、报警装 置等功能部件，而且应还具有多个连贯操作面板、在线帮助功能等。

虚拟仪器在数据采集中的应用

利用虚拟仪器制作数据采集器可以按照硬件设计、软件设计两个步骤来完成。

2.1 硬件设计

硬件设计要完成以下内容：

1)模/数转换及数据存储

设置具有通用性的数据自动采集系统，一般应满足能对多路信号尽可能同步地进行采集，为了使所采集到的数据不但能够在数据采集器上进行存储，而且还能及时地在采集过程中 将数据传送到上位机，选用存储量比较适中的先进先出存储器，这样既能满足少量数据存储 的需要，又能在需要实时传送数据时，在A/D转换的同时进行数据传送，不丢失任何数据。)VXI总线接口

VXI总线数据采集器通常可以利用两种VXI总线通用接口消息基接口和寄存器基接口。消 息基接口的作用是通过总线传送命令，从而控制仪器硬件的操作。通用寄存器基接口是由寄存器简单的读写来控制仪器硬件的操作。利用消息基接口进行设计，具体消息基接口的框图见图2。

3)采样通道控制

为了满足几种典型系统通道控制的要求，使通道的数量足够多，通道的选取比较灵活，可以利用寄存器电路、可预置计数器电路以及一些其他逻辑电路的配合，将采样通道设计成最多64路、最少2路可以任意选择，而且可以从任意一路开始采样，也可以到任意一路结束采样，只要截止通道号大于起始通道号就可以了。整个控制在虚拟仪器软面板上进行操作，通过消息基接口将命令写在这部分的控制寄存器中，从而设置计数器的初值以及采样的通道总数。

4)定时采样控制

由于不同的自动测试系统对采样时间间隔的要求不同，以及同一系统在不同的试验中 需要的采样时间间隔也不尽相同，故可以采用程控的方式将采样时间间隔设置在2 μs~13.0 ms之间任意选择，可以增加或减少的最小单位是2 μs。所有这些选择设置可以在虚拟仪器软面板上进行。

5)采样点数控制

根据不同测试系统的需求，将采样点数设计成可在一个比较大的范围中任意选择，该选择同样是在软面板上进行。

6)采样方式控制

总结各种自动测试系统的采样方式不外乎软件触发采样和硬件 触发采样。在硬件触发采样中又包括同步整周期采样和非同步整周期采样，这2种采样又可 以是定时进行的或等转速差进行的。所有这些采样方式，对于数据采集器来说都可以在软面 板上进行选择。

2.2 软件设计

软件是虚拟仪器的关键，为使VI系统结构清晰简洁，一般可采用组件化设计思想，将各部分彼此独立的软件单元分别制成标准的组件，然后按照系统的总体要求组成完整的应用系统，一个标准的组件化的虚拟仪器软件系统，如图3所示。

应用软件为用户提供了建立虚拟仪器和扩展其功能的必要工具，以及利用pC机、工作站的 强大功能。同时Vpp联盟提出了建立虚拟仪器标准结构库（VISA）的建议，为虚拟仪器的研 制与开发提供了标准。这也进一步使由通用的VXI数据采集模块、CpU/DSp模块来构成虚拟仪 器成为可能。

基于虚拟仪器的数据采集器的软件包括系统管理软件、应用程序、仪器驱动软件和I/O接 口 软件。以往这4部分需要用户自己组织或开发，往往很困难，但现在NI公司提供了所有这 四部分软件，使应用开发比以往容易得多。

下面简单介绍以NI公司的Lab Windows/CVI为开发环境，来进行VXI虚拟仪器的驱动程序开 发的方法。

第一步：生成仪器模块的用户接口资源文件（UIR）。用户接口资源、文件是仪器模块 开 发者利用Lab Windows/CVI的用户界面编辑器为仪器模块设计的一个图形用户界面（GUI）。一个Lab Windows/CVI的GUI由面板、命令按钮、图标、下拉菜单、曲线、旋钮、指示表以及 许多其他控制项和说明项构成。

第二步：Lab Windows/CVI事件驱动编程。应用程序开发环境Lab Windows/CVI中设计一个 用户接口，实际上是在用户计算机屏幕上定义一个面板，他由各种控制项（如命令按钮、菜 单、曲线等）构成。用户选中这些控制项就可以产生一系列用户接口事件（events）。例如，当用户单击一个命令按钮，这个按钮产生一个用户接口事件，并传递给开发者编写的C语 言驱动程序。这是运用了Windows编程的事件驱动机制。Lab Windows/CVI中使用不同类型的 控制项，在界面编辑器中将显示不同类型的信息，并产生不同操作的接口事件。在Lab Wind ows/CVI的开发平台中，对事件驱动进行C程序编程时可采用2种基本的方法：回调函数法和 事件循环处理法。

回调函数法是开发者为每一个用户界面的控制项写一个独立的用户界面的控制函数，当选中某个控制项，就调用相应的函数进行事件处理。在循环处理法中，只处理GUI控制 项所产生的COMMIT事件。通过Get User Event函数过滤，将所有的COMMIT事件区分开，识别 出是由哪个控制项所产生的事件，并执行相应的处理。

第三步：应用函数/VI集与应用程序软件包编写。应用函数/VI集需针对具体仪器模块 功能进行编程，应用程序软件包只是一些功能强大、需要完善的数据处理能力的模块才需要 提供，如波形分析仪模块、DSp模块等。结语

本文探讨了虚拟仪器的基本组成，以及实际的虚拟仪器软硬件设计的一般方法，这些方法经过实际设计工作运用证明是可靠的，可供系统工程技术人员在组建具体的基于VXI总线的虚拟仪器数据采集、测试时参考使用。

参考文献

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5］汪红.基于组件的虚拟仪器软件系统［J］.微型计算机信息,2001,(1)：76-77

第四篇：FPGA数据采集与回放系统设计论文

FPGA数据采集与回放系统设计论文

在个人成长的多个环节中，大家或多或少都会接触过论文吧，论文是我们对某个问题进行深入研究的文章。怎么写论文才能避免踩雷呢？下面是小编为大家整理的FPGA数据采集与回放系统设计论文，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

1系统及其原理

基于通用信号处理开发板，利用FPGA技术控制AD9233芯片对目标模拟信号采样，再将采样量化后的数据写入USB接口芯片CY7C68013的FIFO中，FIFO写满后采用自动触发工作方式将数据传输到PC机。利用VC＋＋6．0软件编写上位机实现友好的人机交互界面，将传输到PC机上的数据进行储存和实时回放。本系统主要实现以下两大功能：1）ADC模块对目标模拟信号进行采样，利用FPGA技术将采样后的数据传输到USB接口芯片CY7C68013的FIFO中存储。2）运用USB2．0总线数据传输技术，将雷达回波信号数据传输到PC机实时回放。分为应用层、内核层和物理层3部分。应用层和内核层主要由软件实现。应用层采用VC＋＋6．0开发用户界面程序，为用户提供可视化操作界面。内核层基于DriverWorks和DDK开发系统驱动程序，主要起应用软件与硬件之间的桥梁作用，把客户端的控制命令或数据流传到硬件中，同时把硬件传输过来的数据进行缓存。物理层主要以FPGA为核心，对USB接口芯片CY7C68013进行控制，通过USB2．0总线实现对中频信号采集。系统设计采用自底向上的方法，从硬件设计开始逐步到最终的应用软件的设计。

2硬件设计

FPGA在触发信号下，控制ADC采样输入信号，并存入FIFO中。当存满时，将数据写入USB接口芯片CY7C68013，同时切换另一块FIFO接收ADC转换的数据，实现乒乓存储，以提高效率。FPGA模块的一个重要作用是控制USB接口芯片CY7C68013。当ADC采样后，数据进入FPGA模块，FPGA控制数据流将其写入CY7C68013的FIFO中，以便于USB向PC机传输。CY7C68013的数据传输模式采用异步slaveFIFO和同步slaveFIFO切换模式。通过实测，前者传输速度约为5～10Mbit／s，后者传输速度最高可达20Mbit／s，传输速度的提高可通过更改驱动程序的读取方式实现。

3软件设计

3．1USB驱动程序设计

USB2．0总线传输技术最高速率可达480Mbit／s。本系统采用批量传输的slaveFIFO模式。CY7C68013芯片内部提供了多个FIFO缓冲区，外部逻辑可对这些端点FIFO缓冲区直接进行读写操作。在该种传输模式下，USB数据在USB主机与外部逻辑通信时无需CPU的干预，可大大提高数据传输速度。Cypress公司为CY7C68013芯片提供了通用的驱动程序，用户可根据需求开发相应的固件程序。

3．2FPGA模块程序设计

系统中FPGA模块的'核心作用是控制AD9233芯片进行采样。AD9233作为高速采样芯片，其最高采样速率达125Mbit／s，最大模拟带宽为650MHz。通过改变采样速率可使该系统采集不同速率需求的信号，扩展了该系统的应用范围。描述FPGA控制USB数据写入接口芯片FIFO的状态机如图6所示。状态1表示指向INFIFO，触发FIFOADR［1：0］，转向状态2；状态2表示若FIFO未满则转向状态3，否则停留在状态2；状态3表示驱动数据到总线上，通过触发SLWR写数据到FIFO并增加FIFO的指针，然后转向状态4；状态4表示若还有数据写则转向状态2，否则转向完成。

3．3上位机设计

为实现人机交互，利用VC＋＋MFC在PC机上编写了可视化操作界面，即上位机。上位机既用于数据采集的控制，同时也用于采集数据的实时回放。上位机界面如图7所示。上位机主要功能：

1）按下“检测USB”按钮，可检测USB是否连接正常，并显示USB基本信息。

2）按下“开始采集”按钮，可将采集的数据传输到PC机并实时回放数据波形；再次按下“开始采集”按钮，可暂停数据波形回放。

3）按下“保存数据”按钮，可将采集的数据以＊．dat文件的形式存储到PC机硬盘。

4）按下“结束采集”按钮，可关闭采集系统并退出界面；或按下“确定”和“取消”按钮，也可直接退出界面。

4系统实测

为了测试数据采集与回放系统，利用通用信号处理开发板设计了DDS模块。该DDS模块产生一个正弦波作为测试信号，通过AD9744芯片转换后变为模拟信号输出，并将此输出信号接至示波器以便验证系统。数据采集与回放系统的实物图及系统实测波形与回放波形。

5结束语

通过实际测试，基于FPGA的数据采集与回放系统达到了预期设计的要求。此系统能够对目标模拟数据进行采集，并能对采集的数据实时回放，且可将数据以＊．dat文件的形式存入PC机硬盘；系统具有高速的采集传输功能，上位机能够实时、动态地回放数据；信号采集板和处理板共用一套硬件，避免了重复制板，在实际调试时可方便地在信号采集与信号处理的工作模式间来回切换，提高了工作效率。原驱动程序官方版本为了满足通用性和稳定性的要求，限制了传输速率，本设计开发了相应的USB驱动程序，提高了传输速率。

第五篇：嵌入式生产数据采集系统研究论文

摘要：当今社会，科学技术不断发展，不断改变，不断创新，同一个行业的企业之间的竞争也越来越激烈。在如此强烈的竞争环境下，企业如果想要获得更多的利益，想要有更好的社会地位，就必须不断改革创新，获得先进的科学技术，将先进技术应用到企业的各个方面。企业建立相应的管理部门，对技术人员进行管理，让企业的生产能够顺利开展。

关键词：RFID的嵌入式；生产数据采集；研究与设计

一、对RFID技术的理解

RFID技术就是一种自动识别技术，读写器和电子标签是基本部件，不管是好的环境还是坏的的环境都能够使用RFID技术，而且不用很多人都看着这个技术进行，甚至都不用人工操作这项技术。RFID技术的识别速度非常快，操作起来也不难，每个步骤都很容易操作，而且RFID技术的应用也越来越广泛，成本不断降低，能够被大部分人接受这个价格。RFID技术的使用寿命相对于其它的技术来讲也比较长，不仅减少了资源的浪费，而且也为企业带来了更多的利益。

二、数据采集终端硬件的主体设计

（一）电源电路。在设备运行过程中，一般情况下，工作电压是1。8伏特，和其他的设备不太一样，数字电源和模拟电源之间有什么不一样，该设备就不能准确的识别出来。在实际应用过程中，要多设计几条电路线，很有可能会出现多种应用电源的情况，也要应对一些突发事件，避免出现突发事件的时候，手忙脚乱，以至于连最基本的问题都无法顺利解决。电源电路多线路的设计特点，提高了生产的质量，也促进了企业的发展[1]。

（二）系统时钟电路。在实际应用数据采集系统的时候，要合理的利用LPC2210ARM7微控器，在使用过程中，可以通过两种不同的电路进行合理的使用，一种是外部晶振电路，还有一种是外部时钟源电路，而且内部的电路还是可以调节的，以便提高设备的运行速度，运行速度也是有限制的，最大的不能超过60赫兹。在使用系统时钟电路的时候，要严格按照要求进行生产数据的采集。

（三）建立复位电路。复位电路芯片的选择十分重要，任何的选择都可能影响企业的日常运行操作，供电电压要保持在一定的范围内，不要太低，也不要太高，保持在正常的范围内就行[2]。复位电路的电压最高是2.93伏特，如果超过2.93伏特，就不能正常进行，要是想要正常的运行设备，必须严格控制电压，只有电压低于2.93伏特的时候，设备才能正常的运行。

三、数据采集终端的外围设计

（一）图形液晶模块接口的电路设计。这类电路设计主要应用的是点阵图形，最大的优点就是可以容阔其他的模块。使用点阵图形液晶模块接口的电路设计时，如果输入正确的指令，在点阵图形模块中就可能同时出现中文和英文。而且点阵图形模块接口的电路设计可以降低设备的操作难度，符合大众的需求，让几乎每一个人都能体会到该设计的应用。

（二）键盘输入电路设计。一般的工作都会应用到电脑，用电脑就会用到键盘，每一个技术人员对于电脑键盘的操作都不陌生，可以用键盘输入数据，统计数据，制作数据报表，计算工程利益预估的价格等，这就是人和机器很好结合的表现。在设计电路的时候，键盘输入电路的设计最为普遍，很多人能够充分的了解该项设计内容，也能很好的接受键盘输入电路设计，并且应用到实际的工作生产过程中。而且现在学校中计算机的教育会先教学生使用键盘，随着人们不断的学习，键盘的使用已经扎根在人们的脑子里了。

四、结语

目前，我国的经济发展非常快，也发展的非常好，生产数据的采集还有很多不足之处，需要各个企业不断改革创新，争取建立最适合我国经济发展的生产数据采集系统。各个企业的设计部门应该在现有电路设计的基础上不断完善电路设计内容，相关技术人员对于所使用的电路设计也要熟练的掌握其基本要领。在当今社会中，通过解决工作过程中不断出现的一个又一个的问题，不断完善电路设计。企业也要经常召开会议，对于技术的改革创新进行不断探讨。在实际生产过程中，企业要建立相关的部门，专门负责生产过程中的设计问题，如果出现什么问题，要及时的解决问题，不要累积问题，让问题的危害扩大。企业的相关部门也要对技术人员进行培训，很多技术在不断改革创新，就需要专业的技术人员对新技术做到熟悉了解，能够把新技术熟练的应用到生产过程中，推动企业的发展，避免企业在社会日益发展的潮流中被淘汰下去。

参考文献

[1]张开生，石瑞华，薛杨。基于RFID技术的服装生产过程管理系统设计[J]。单片机与嵌入式系统应用，2018，18（04）：43—48。

[2]嘉丹丹，蒋高明，丛洪莲，吴志明，焦洋。应用ZigBee技术的纬编生产数据实时采集系统[J]。纺织学报，2016，37（12）：129—133。