數據采集系統設計

摘要：設計一種基于STM32和CPLD的數據采集系統，實(shí)現現場(chǎng)數據的采集、傳輸、顯示和存儲。數據采集過(guò)程由CPLD控制，采用Verilog HDL語(yǔ)言設計輸入通道選通和A／D采集控制程序，進(jìn)行數據的濾波、放大、轉換，實(shí)現多通道數據的采集；在STM32中實(shí)現數據處理、傳輸，并在PC機中開(kāi)發(fā)上層數據管理軟件，實(shí)現數據的顯示、存儲。系統可實(shí)現多通道數據采集實(shí)時(shí)顯示的要求，電路設計方法簡(jiǎn)單、可靠性高，能滿(mǎn)足實(shí)際應用的要求。
關(guān)鍵詞：STM32；CPLD；實(shí)時(shí)數據；數據管理

0 引言
隨著(zhù)自動(dòng)控制和計算機技術(shù)的成熟和發(fā)展，以及它們和傳統工業(yè)的結合，加工設備的自動(dòng)化程度有了大幅度的提高，各種控制設備與控制技術(shù)得到了廣泛應用，大大提高了加工制造的效率，當然這種高效的生產(chǎn)對檢測量的精確性和實(shí)時(shí)性也提出了更高的要求，而依靠傳統的數據采集方法(即由操作工人憑借簡(jiǎn)易測量工具進(jìn)行測量)已無(wú)法滿(mǎn)足這種要求。
目前，生產(chǎn)設備的參數采集手段主要有便攜式檢測儀和在線(xiàn)檢測系統，采用便攜式儀器需要花費大量的人力和時(shí)間，采集到的數據不能實(shí)時(shí)反映設備加工的狀態(tài)，具有一定局限性；一般的在線(xiàn)檢測系統，檢測數據相對單一，不能滿(mǎn)足多成分分析的需要；對于一些大型的在線(xiàn)檢測系統，雖然能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)檢測和精度要求，但系統體積龐大、投資多、難以推廣使用，并且國內很多在線(xiàn)檢測系統，對檢測到的數據缺乏綜合利用和管理，不能很好地為工藝和裝置的優(yōu)化節能及節能減耗改造服務(wù)。因此開(kāi)發(fā)出具有實(shí)時(shí)數據采集、存儲、傳輸等功能的在線(xiàn)數據采集系統是十分必要的。

1 系統的整體方案與工作原理
數據采集系統是基于CPLD和STM32的弱信號采集電路，可用于各種弱信號檢測的應用研究中，整個(gè)系統由信號濾波、信號放大、數據采樣處理和主計算機傳輸接口等組成。信號濾波防止信號產(chǎn)生“混疊現象”；信號放大對輸入信號進(jìn)行調理，使信號在A(yíng)／D轉換能夠轉換的電壓范圍內，以滿(mǎn)足采樣的要求；數據采樣處理完成模擬信號的采樣保持和數字化；與主計算機的數據接口，將數據上傳給計算機，滿(mǎn)足信號檢測的實(shí)時(shí)性，進(jìn)行數據的存儲、顯示等。數據采集電路板硬件功能模塊構成如圖1所示。

2 系統硬件結構
整個(gè)系統由信號預處理、信號采集和數據傳輸三大模塊組成，其中信號預處理進(jìn)行信號濾波、信號放大，預處理模塊由MC1558，MC1556等組成；信號采集進(jìn)行信號選通、A／D轉換；信號采集模塊由AD508、A／D轉換芯片、CPLD組成；數據傳輸進(jìn)行數據的軟件濾波、通過(guò)通信口與上位機進(jìn)行通信，數據傳輸由STM32芯片、信號輸出接口模塊組成。