基于物联网技术的多路模拟信号采集系统的设计

论文总字数：22967字

摘 要

随着科技的不断发展，数据采集系统正朝着高精度、低功耗、高可靠性、高性价比的方向发展。用户对于设备的信号分辨率、可靠性、实时性要求也越来越高，因此高精度、高抗冲击干扰能力、高可靠性的数据采集存储系统显得尤为重要。

传感器广泛应用于科学研究与产品生产之中，这些传感器大多是分散且是多路的，其信号有模拟且微弱，因而将这些信号不失真的采集和传输是需要采取适当的技术来处理的。本课题就是采用单片机与多通道开关和高位数的模数转换器，共同构建低功耗多通道数据采集系统，实现多通道、小信号数据的不间断及时采集。通过串口与GSM模块实现监测数据的远程无线传输，再以短信形式进行远程数据传输，由上位机接收处理并保存下来。

关键词：物联网技术，数据采集，多路模拟信号，GSM通信，高精度

ABSTRACT

With the continuous development of science and technology, data acquisition system is developing in the direction of high precision, low power consumption, high reliability and high cost performance. Users are demanding higher and higher signal resolution, reliability and real-time performance of the equipment, so the data acquisition and storage system with high precision, high anti-impact interference ability and high reliability is particularly important.

Sensors are widely used in scientific research and product production. Most of these sensors are dispersed and multi-channel, and their signals are simulated and weak. Therefore, it is necessary to adopt appropriate technology to acquire and transmit these signals without distortion. This topic is to construct a low-power multi-channel data acquisition system with single-chip computer, multi-channel switch and high-digit analog-to-digital converter, so as to realize the uninterrupted and timely acquisition of multi-channel and small signal data. The remote wireless transmission of monitoring data is realized through serial port and GSM module, and then remote data transmission is carried out in the form of short message, which is received and processed by upper computer and saved.

KEY WORDS: Internet of Things, Data Acquisition, Multi-channel Analog Signals, GSM Communication, High Precision

目 录

第一章 绪论 6

1.1 物联网一般定义 6

1.2 可行性分析 6

1.3 设计总述 6

第二章 系统组成 7

2.1 系统总体结构 7

2.2 系统框图 7

2.2.1 数据采集终端 7

2.2.2 数据处理系统 8

2.2.3 数据传输技术 8

2.2.4 光电隔离原件 9

第三章 系统硬件设计 9

3.1 数据采集模块 9

3.1.1 AD转换器 9

3.1.2 多路模拟信号选择开关 11

3.2 CPU选择 11

3.3 隔离模块 15

3.4 无线通信模块 17

第四章 系统软件设计 18

4.1 系统概述 18

4.1.1 系统软件流程图 18

4.1.2 部分电路连接图 20

4.2 A/D数据采集程序设计 21

4.2.1 AD7705初始化： 21

4.2.2 取数据 22

4.3 GSM数据传输程序设计 23

4.3.1 无线传输程序 23

4.3.2 GSM模块工作模式 23

4.3.3 AT指令 24

第五章 设计与调试 26

5.1系统测试的基本概念 26

5.2 工作流程 26

5.3 主要模块调试结果 30

5.3.1 无线传输模块调试结果 30

5.3.2 数据采集模块结果 31

第六章 结论 35

6.1 结果分析 35

6.2 总结和展望 35

参考文献 36

附录 37

致 谢 39

1. 绪论
   1. 物联网一般定义

我们通常说的物联网一般指的是人类通过网络控制物品的运转以及物品之间互相的信息沟通。随着电子科学技术的发展，电子产业正在向高精度、智能化的方向迈步。电子产品的性能逐步得到提高，与此同时，还能有许多其他的功能，比如无线通信，信息存储等等。电子产品的定位也逐步应用到生产和生活中，并且其功能也越来越强大。

在物联网应用中，传感器技术、RFID标签技术和嵌入式系统技术是三项关键技术。

• 1. 可行性分析

本次的设计是一个高精度多通道的无线电压采集系统，它的定位是工业生产方面，可以精确的采集电压并通过无线传输。本系统所耗的资源比较小，当前技术背景下，完全能够实现。在硬件方面，可供选择的空间比较大，各类CPU和大部分A/D转换器都可以选用，都能够充分满足本系统的设计。

• 1. 设计总述

为了更好的进行本次设计，我查阅了一些相关的文献资料。由于硬件电路是电子科学技术最基本和最重要的方面之一，近些年发展迅猛。关于电压采集这方面，以前的学者做过了很多的工作。下面就对之前一些学者的一些设计方法进行概述，从设计系统的不同分几大类进行阐述，对本次设计任务做一个综述和分析。

对于实际来说，应用系统中电压采集系统占有重要的一席之地，本课题设计就是一个相对典型的电压采集系统，在很多设计中都可以找到相似的，可以为本设计提供一定的指导。

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