八通道串口数据采集与处理虚拟仪器系统设计 (1)

　　摘要：为解决TI公司提供的数据采集卡的成本过高问题，设计一套代替NI采集卡的数据采集系统。前端采集下位机硬件部分为基于LPC2378处理器的数据采集电路板，采用双缓存技术存储数据；上位机软件部分用Labview8．5虚拟仪器设计平台编写，采用循环和事件结构，界面友好，操作简便，实现了八通道数据的采集与处理。经实际运行测试证明，具有数据同时采集、实时显示、存储与管理、信号处理等功能，保证了数据准确性，同时采集设备的成本下降2～5倍。

　　无线传感器网络是近几年国际研究的热点问题，而数据采集又是无线传感器网络系统性能*估、应用的基础环节。在数据采集过程中应用虚拟仪器可以尽可能地缩短数据采集的时间，同时降低实验成本，因此虚拟仪器在测控领域得到越来越广泛的应用。传统的前端数据采集设备都是，TI公司的数据采集卡，成本高且维修不便。本系统下位机采用NXP公司LPC2378为依托的数据采集电路板，上位机操作系统基于La-bview8．5编写，通过串口通信实现了数据的实时采集，可以对采集信号进行处理分析并显示。

　　1 系统设计

　　数据采集系统分为下位机和上位机2部分，二者通过驱动程序组成采集系统。下位机是指直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PLC／单片机之类；上位机是可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC，屏幕上显示各种信号变化，如图l所示。图中程序部分采用Labview来实现。在数据采集之前，先对下位机采集板卡进行初始化，其中处理器Buffer是下位机采集存储的重要环节。可以采用外部触发(比较精确)，也可采用软件触发(容易实现)。由于上位机数据处理阶段要对采集到的一个周期的数据进行处理，所以系统采用软件触发，每个周期采样1024点。

　　1．1 下位机系统

　　下位机系统为数据采集硬件平台，主要包括采集卡前端设备即传感器电路、核心处理器(即算法实现电路)、电源模块电路和通信模块电路。

　　1．1．1 采集卡前端设备

　　前端传感器采用飞思卡尔MMA7260加速度传感器。相比于老式线圈式振动传感器，MEMS传感器具有量程大、不易溢出、受外界气候因素影响较小等优点。采集原理图如图2所示，在采集信号放大之前进行抗混叠滤波，有效滤除了高频干扰。需要注意的是，探头需要提供+5 V供电才能稳定工作。本系统采集传感器Z轴数据，对探头安装位置没有特殊要求；若要采集X轴数据，必须注意探头X轴方向与地面平行，否则信号会发生畸变。