数据采集器国内外研究现状
时间:2017-06-19 08:00 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 数据采集器是目前工业控制中较多应用的一类产品，数据采集器的研究在国内外已经相当成熟，而且数据采集器的种类不断增多，功能越来越强大，主要体现为体积小、功能多样和使用方便等方面。目前数字信号采集系统主要有一下几个实现方式：10345 （1）基于单片机（MCU）实现的数字信号采集与处理系统。这种方法实时性较差，因此主要应用在对实时性要求不高的场合。 （2）基于DSP实现的数字信号采集与处理系统。DSP芯片具有很强的运算能力，这种方法采集精度高，处理能力强，可以实现对采集信号快速精确的处理。 （3）基于ARM实现的数字信号采集与处理系统。ARM芯片具有很强的处理能力和控制能力，并且功耗低。同时拥有操作系统和应用方面的支持，开发难度小。 （4）基于FPGA实现的数字信号采集与处理系统。FPGA具有强大的逻辑功能，能对多路信号进行并行处理；此外，接口丰富灵活，方便进行系统扩展。 （5）基于混合型计算机采集系统。该系统是近些年伴随着16位MCU在计算机应用领域广泛应用而产生的一种体系结构形式。MCU及外围电路构建的采集子系统部分，主要用来完成信号调理、ADC的控制和转换后数字信号的读取等工作；主机则承担着系统的人机对话、数据的存储、处理、显示、控制等任务，它们之间通过标准总线（如USB总线）相互连接。 以上几种实现方法各有优缺点，单片机时钟频率比较低，同时由于它主要靠软件运行来进行功能的实现，效率相对较低，所以很难满足高速采集的要求。DSP尽管具有很强的数字信号处理能力，擅长处理海量数据，但是在控制外围复杂逻辑器件方面显得不足。ARM的计算能力一般较弱，且其专用性比较强，因此也不是最理想的数字采集系统实现方法。FPGA功能强大，但开发难度相对较大、开发周期一般较长，尽管如此，由于其外围控制器可根据系统的需要最身定制，既可以自己编制，也可以使用现成的IP核，运用起来比较灵活，所以在大规模数字采集系统中的应用最为广泛。 随着电子技术的不断发展，为了提高数据处理系统的整体性能，具有高密度、高精度、高速度、低功耗和低价位的芯片正在成为主流应用发展趋势。一些IC器件研发公司推出了采样速度达到1 Gsps的转换芯片，这也就使高速数据采集系统的实现成为可能。如MAXIM公司的MAX108芯片，采样精度为8bit，采样率可达1GSPS，带有片上2.2GHz采样/保持放大器；美国仙童半导体公司生产的SPT7760系列器件，具有8位采样精度，采样速率能够达到1 Gsps；美国国家半导体公司生产的ADC08X300芯片，8位采样精度，采样速率最大能够达到3 Gsps，这些新产品相对于老产品的成本更低。 当前国外的高速数据采集器生产单位较多且仪器性能优良，比如频谱信号处理公司的超高速数据采集和处理系统，具有分辨率8bit、最高采样速率为200Msps；美国Signatec公司推出的PDA 12A采集卡的采样速率为125Msps、分辨率为12bit。国外的采集器虽然在性能上有优势，但其价格非常昂贵。由于电子技术涉及的领域越来越广，国内市场对数据采集器的需求日益增多，近年来，国内有些单位也制造出一些采集器，但是性能不高，价格却很高，普遍存在的问题是体积大，携带不便。因此，本文旨在设计具有携带方便，性能稳定，采集速率能满足大多数场所要求的高速数据采集系统。 (责任编辑：qin) |