基于CPLD的远程多路数据采集系统的研制

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英文题名：The R&D of Romote Multi-Channel Data Acquisition System Based on the Cpld 作者：税长江 论文级别：硕士 学科专业名称：机械电子工程 中文关键词：数据采集 ; CPLD/FPGA ; CAN ; 抗干扰 英文关键词：Data Acquisition ; CPLD/FPGA ; CAN ; Anti-jamming 学位年度：2004 导师：陈留 学科代码：080202 学位授予单位：西南交通大学 论文提交日期：2004-03-01

摘要

在一个规模较大的系统中，常常有几十个，几百个甚至更多的被测参数，即使速度很高的计算机也难以满足同时测量诸多参数的要求，为此必须将任务分配给多个计算机使系统并行工作，实现负载分散，危险分散，功能分散和地域分散。这样，就要求现场控制器不但能够进行较多通道的数据采集，而且还能控制多种设备。因此，分布式多路数据采集的现场控制器的研制就是一个极具实用价值的研究课题。
     要组成分布式监控系统，就必须把所有的传感器信号传到控制室。但是一般的传感器信号为电压型，不可能传输这么远的距离，那么，传感器的信号处理工作必须在监测点完成，处理后的结果再回传到主控制室(或由主控制计算机查询)，因此分布式监控系统中的信号远传问题便是一个具有重要意义的研究课题。
     本论文就是针对以上有待解决的问题，在研华公司、研祥公司以及万德威尔等公司的研究基础之上，提出的远程多路数据采集系统的实用型研究课题。所研发的系统应该是总结了许多前人的经验，以结合实际、强调实用；符合国情、经济合理；技术先进成熟，工作可靠等为设计原则，提出了新的设计方案。
     首先，要进行几百个、几千个甚至更多路数的数据采集；其次，采集的现场数据要远传到中位机或上位机，以及现场控制器之间实现互连；再次，现场环境较为恶劣和复杂，系统的可靠性和安全性问题等。本论文针对以上问题的不同解决方案的优缺点和可行性进行了比较，最终采用了可行性好、性价比高、技术较为成熟的设计方案。本论文设计的远程多路数据采集系统在花水湾进行了试验性使用，取得了较好的效果。
Over ten, hundred, even more parameters need to be measured in the large-scale system. It is difficult to measure all of those parameters at the same time even if a high-speed computer to be employed, and we must distribute the task to several computers to parallel work. Then, the local controller not only collects multi-channel data, but also controls much equipment. So it is a valuable subject to research and develop the distributing multi-channel data acquisition local controller.
    In a distributing system of monitor and control, we must transmit the signal from local sensor to the remote control room. Generally, the sensor signal is in voltage type. It is impossible that the sensor signal transmit so long with no decay. So the signal handling of the sensor must be completed in the local. And then, the handling result will be transmitted to the main control room. Therefore it is important meaning research subject that the remote transmit of the signal in the distributing system of monitor and control.
    This paper focuses on the problem that remains to solve and put forward the practical R&D scheme of the remote multi-channel data acquisition system that based on the research of the Advantech Co.,LTD, the Shenzhen EVOC Intelligent Technologu Co., LTD, and the Widewell. This paper has summarized a lot of forefathers' experiences and put forward lots of new scheme based on principles of availability, practicality, reasonable and safety.
    The major topic of this paper includes the multi-channel data acquisition, the transmission of the local data to the mid-position computer or top-computer, the connection of the controller on the spot each other and the system' s reliability and safety. This paper has adopted good
    
    
    
    feasibility and mature technology design scheme based on the compare of different scheme. The remote multi-channel data acquisition system in this design has been implemented in the Huashui gulf and does good job.

引文

1．邬宽明．CAN总线原理和应用系统设计．北京航空航天大学出版社，1996．10
    2．余永权．ATMEL89系列单片机应用技术．北京航空航天大学出版社，2002．4：136～172
    3．李华，孙晓民，李红青，徐平，张新宇．MCS-51系列单片机实用接口技术．北京航空航天大学出版社，1993．8
    4．秦曾煌．电工学．高等教育出版社，1990．9：133～139
    5．孙占辉，张欣，张村峰．MCS-51单片机原理与应用．清华大学出版社．2002：249～251，310～352
    6．孙传友，孙晓庆，汉泽西，张欣．测控系统原理与设计．北京航空航天大学出版社，2002．9
    7．辛春艳．VHDL硬件描述语言．国防工业出版社，2002．1
    8．罗万钧，沈新，吴方中．汇编语言程序设计．电子科技大学出版社，1998．12
    9．自动化信息编辑部．自动化信息．2003．8
    10．张若岚，杨南生．UART的Verilog HDL实现及计算机辅助调试．电子产品世界．2001．1：10～12
    11．庞百泉，余海龙，姬劳．CPLD在多路高速同步数据采集系统中的应用．单片机与嵌入式系统应用．2003．1：60～63
    12．何立民．单片机与嵌入式系统应用．北京航空航天大学出版社，2001．8
    13．陆前锋，陈明昭．基于CAN控制器SJA1000的智能高速控制系统设计．电子设计应用．2003．1：42～44
    14．李学海．PIC单片机实用教程—提高篇．北京航空航天大学出版社，2002．9
    15．杨恒，卢飞成．FPGA／VHDL快速工程实践入门与提高．北京航空航天大学出版社，2003．4
    16．陆继庆，田海文．基于单片机和有线电话网的远程数据采集系统．四川工业学院学报．2003．1：24～26
    17．张利，杨立明．基于CPLD的UART设计．微计算机信息．2002，第2期
    
    
    18．徐志军，徐光辉．CPLD_FPGA的开发与应用．电子工业出版社，2002．1
    19．廖裕评，陆瑞强．CPLD数字电路设计—使用MAX+plus Ⅱ入门篇．清华大学出版社，2001．10
    20．黄正谨，徐坚，章小而，熊明珍．CPLD系统设计技术入门与应用．电子工业出版社，2002．3
    21．王栓柱，扬志亮．Protel for Windows实用技术—电路原理图自动设计．西北工业大学出版社，1999．4
    22．王栓柱，扬志亮．Protel for Windows实用技术—印刷电路板自动设计．西北工业大学出版社，1999．4
    23．赵晶．电路设计与制版—Protel 99高级应用．人民邮电出版社，2000．11
    24．范逸之．Visual Basic与分布式监控系统—RS-232／485串行通讯．清华大学出版社，2002．1
    25．范逸之．Visual Basic与RS-232串行通讯控制．中国青年出版社，2000．8
    26．赖嶙文．8051单片机C语言开发环境实务与设计．科学出版社，2002
    27．赖嶙文．8051单片机嵌入式系统应用．科学出版社，2002
    28．李朝青．PC机及单片机数据通信技术．北京航空航天大学出版社，2000．12
    29．徐爱钧，彭秀华．单片机高级语言C51 Windows环境编程与应用．电子工业出版社，2001．7
    30．余永权，李小青，陈林康．单片机应用系统的功率接口技术．北京航空航天大学出版社，1992．9
    31．纪宗南．单片机外围器件实用手册输入通道器件分册．北京航空航天大学出版社，1998．5
    32．纪宗南．单片机外围器件实用手册数据传输接口器件分册．北京航空航天大学出版社，1998．5
    33．王幸之，王雷，翟成，王闪．单片机应用系统抗干扰技术．北京航空航天大学出版社，1998．5
    34．诸邦田．电子电路实用抗干扰技立．人民邮电出版社，1994．10
    35．张松春，赵秀芬，竺子芳，杨世宗．电子控制设备抗干扰技术及其
    
    应用．机械工业出版社，1989．6
    36．商斌雄，彭济棠．工业数字装置的抗干扰．电子工业出版社，1988．4
    37．龙德洁，陈志清．抗干扰理论与方法．四川科学技术出版社，1989．3
    38．硬件实用手册
    39．高志文，张记龙．用VHDL和CPLD的电路简化方法的研究．华北工学院测试技术学报．2001，第4期：267～270
    40．任敏，庞杰，胡庆．CPLD和FPGA器件性能特点与应用．传感技术学报．2002．6，第2期：165～168
    41．周百新，王思聪．提高CPLD芯片资源利用率措施．农机化研究．2002．8，第3期：174～175
    42．周立功，夏宇闻．单片机与CPLD综合应用技术．北京航空航天大学出版社，2003．9
    43．饶运涛，邹继军，郑勇芸．现场总线CAN原理与应用技术．北京航空航天大学出版社，2003．6
    44．清华大学电子学教研组．模拟电子技术简明教程．高等教育出版社，1995．5
    45. www.21ic.com
    46. www.advantech.com.cn
    47. www.altera.com
    48. www.philips.com
    49. www.zlgmcu.com
    50. www.p8s.com
    51．Altera产品数据光盘
    52．成都千嘉公司内部资料
    53．花水湾污水处理资料
    54．新都污水处理示范工程资料