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1、 毕 业 设 计题 目： 油气田井口数据采集系统的设计 系： 电气信息学院 专业： 电气工程 班级： 0503 学号： 200501010309 学生姓名： 导师姓名： 完成日期： 2009年6月1日 诚 信 声 明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。作者签名： 日期： 年 月 日毕业设计（论文）任务书 题目： 油气田井口数据采集
2、系统的设计 姓名潘大力系电气信息学院专业电气工程及其自动化 班级 0503 学号200501010309 指导老师 杨青 职称 副教授 教研室主任 谢卫才 一、 基本任务及要求：油气田井口数据采集系统的主要研究设计方面： 1、确定总体方案，完成总体设计与论证。 2、掌握数据采集系统的基本原理。 3、确定油气田井口数据采集总体方案，完成总体设计与论证。 4、进行系统主电路设计及控制电路设计。 5、制作MCGS控制界面。 6、编制技术文件。 二、 进度安排及完成时间：月 日-月 日 查阅资料、撰写文献综述和开题报告。 月 日-月 日 毕业实习、撰写实习报告。 月 日-月 日 确定总体方案，完成总体
3、设计与论证。 月 日-月 日 确定油气田井口数据采集总体方案，完成总体设计与论证。 进行系统主电路设计及控制电路设计，制作MCGS控制界面。 月 日-月 日 撰写毕业设计论文。 月 日-月 日 指导教师评阅毕业论文。 月 日-月 日 毕业设计答辩（公开答辩、分组答辩）。 月 日-月 日 毕业设计资料归档。 目 录摘 要I1.1 课题发展现状和前景展望11.2 数据采集技术的分类11.3 基本要求31.4 数据采集的研究进展31.5 本文的主要工作4第二章 数据采集系统总体设计62.1 基于单片机的数据采集系统62.2 基本组成62.3 采集方式62.4 总框图92.5 信号调理模块的功能9第三
4、章 系统硬件设计113.1各硬件的功能说明113.1.1温度传感器DS18B20说明113.1.2 DS18B20温度传感器的存储器133.1.3 LV28-P系列电压传感器说明133.1.4 BLF-S7电流传感器说明143.2数字信号采集电路设计153.2.1计数测频法原理153.2.2频率采集电路设计163.2.3湿度采集电路设计173.3 CPU模块单片机AT89S52183.4多通道A/D转换电路设计213.4.1 A/D转换器工作过程213.4.2 A/D转换单元电路设计223.5显示电路设计243.6 串行通信电路设计253.6.1 RS485通信总线263.6.2串行通信电路设
5、计283.7电源电路设计293.8单片机外围电路设计30第四章 软件设计314.1 数据采集系统控制软件314.2 数据处理程序设计324.2.1 判别通道334.2.2 数据采集处理334.2.3 数据通信34第五章 抗干扰措施365.1 形成干扰源的基本要素有三个365.1.1 抑制干扰源365.1.2 切断干扰传播路径的常用措施如下375.1.3 提高敏感器件的抗干扰性能375.2 系统抗干扰设计38参考文献40小结与致谢41油气田数据采集系统的设计摘 要本论文设计了一个可实现多种数据采集的数据采集系统。该系统由硬件部分和软件部分组成。硬件部分由数据采集和和数据处理两部分组成。数据采集部
6、分采用多路开关方式进行，利用温度传感器DS18B20和电容式湿度传感器分别设计了温度采集电路和湿度采集电路，利用霍尔开关设计了频率采集电路，BLF-S7电流传感器，LV28-P系列电压传感器，进行电流和电压的数据采集。为了满足生产中多通道的要求，设计了8个模拟数据采集通道和1个数字数据采集通道。传感器将非电量信号变为电信号，经放大器放大后送入8位串行模数转换器TLC0838。数据处理部分采用AT89S52单片机为核心控制器件，当AT89S52单片机接到控制软件发出的通道采集指令，采集的信号通过串行接口送入单片机，由显示芯片HD7279八驱动LED数码管进行现场显示，再通过RS485通信总线上传
7、至上位机，由上位机进行显示、保存及打印。关键词:数据采集系统；单片机；上位机IIAbstractThis thesis design one can realization variety the data collect of the data collect system.Should system from hardware part and software part constitute.Hardware the part be collect by the data with with data processing two part constitute.The data col
8、lect a parts of doption many the road switchs way carry on and make use of temperature to spread the feeling machine DS18B20 and electric capacity type degree of humidity to spread a feeling machine respectively design the temperature collect electric circuit and degree of humidity to collect electr
9、ic circuit, make use of Huo Er switch design the frequency collect electric circuit and the BLF-S7 electric current spread a feeling machine, the LV28-P series electric voltage spread a feeling machine, and the data which carry on current and voltage collect.For the sake of satisfy produce medium ma
10、ny passage of request, design 8 imitate the data collect passage and 1 piece word the data collect passage.Spread the feeling machine will non- electricity quantity the signal change into telecommunication number, after enlarger enlarge send into 8 string line mold number the conversion machine TLC0
11、838.Data processing part adoption the AT89S52 list slice machine is core control spare part, be the AT89S52 list slice the machine receive passage that control softwares send out to collect instruction and collect of the signal pass a string line to connect to send into list slice machine, from mani
12、festation the chip HD7279 eight drive LED figures tube to carry on the spot manifestation, again pass RS485 correspondence total on-line spread highest the machine be carry on manifestation by the place of honor machine, keep and print.Key words：Data-acquisition System；Single Chip Microcomputer；PC油气
13、田数据采集系统的设计第一章 绪论数据采集系统是决定油气田开采能否取得合格数据的关键部分之一，对整个油气田管理系统有重大影响。下井仪器信号的频率及数据处理对数据精度、动态范围的要求是决定数据采集系统设计的主要因素。为了适应广泛的地层条件，保证数据能进行高精度数值计算，要求油气田数据采集系统有较大的测量动态范围和分辨率，并适合井下高温高压工作环境。数据采集及其应用技术受到人们越来越广泛的关注，数据采集系统也迅速地得到应用。在生产过程中，应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，为提高产品质量、降低成本提供信息和手段。在科学研究中，应用数据采集系统可获得大量的动态信息，是研究瞬间物理过
14、程的有力工具，也是获取科学奥秘的重要手段之一。总之犷不论在哪个应用领域中，数据采集与处理越及时，工作效率就越高，取得的经济效益就越大。1.1 课题发展现状和前景展望：长期以来油井的参数采集，监控靠人工巡视，由于地域分散、自然条件恶劣、工作效率低且不能及时发现设备故障，严重威胁到油气田的正常生产秩序.国内外一些油气田通过在井口安装控制器采集油井参数，采用CDMA/GPRS网建立油气田生产无线实时监控e-SCADA系统.但是设备价格高，运行成本高，在生产投资中是一笔不小的投资。但正因为如此，对油气田井口数据采集系统的设计才有了它的发展空间，完全的智能化系统设计，而且需从中尽量减少设备、系统，以及整
15、体的运行成本。更有减少对周围环境的污染等方面的设计与措施，其本身也是节约能源提高效率的一个工程设计。1.2 数据采集技术的分类工业上使用的数据采集系统大致可分为四类：（1）基于通用微型计算机(如PC机)的数据采集系统这种系统主要功能是将采集来的信号通过外部的采样和A/D转换后的数字信号通过接口电路送入微机进行处理气然后再显示处理结果或经过A/D转换输出。它主要有以下几个特点:系统较强的软、硬件支持。通用微型计算机系统所有的软、硬件资源都可以用来支持系统进行下作。具有自主开发能力。系统的软硬件的应用/配置比较小，系统的成本较高，但二次开发时，软硬件扩展能力较好。在工业环境中运行的可靠性差，对安放
16、的环境要求较高。程序在RAM中运行，易受外界干扰破坏。（2）基于单片机的数据采集系统它是由单片机及其一些外围芯片构成的数据采集系统，具有如下特点：系统不具有自主开发能力。因此，系统的软硬件开发必须借助开发工具。系统的软硬件设计与配置规模都是以满足数据采集系统功能要求为原则，因此系统的软硬件应用/配置比接近于1，具有最佳的性价比。系统的软件一般都有应用程序。系统的可靠性好，使用方便。应用程序在ROM中运行不会因外界的干扰而破坏，而且上电后系统立即进入用户状态。（3）基于 DSP数字信号微处理器的数据采集系统DSP数字信号微处理器从理论上而言就是一种单片机的形式，DSP数字信号微处理器与通用微处理
17、器相比，除了它们的机构不同以外，其基本差别是:DSP数字信号微处理器有能力响应和处理采样模拟信号得到的数据流，如乘法和累加求和运算常用的数字信号处理芯片有两种类型，一种是专用DSP芯片，另一种是通用DSP芯片。基于DSP数字信号微处理器的数据采集系统的特点如下:精度高、灵活性好、可靠性高、容易集成、分时复用等，但同时其价格不菲。（4）基于混合型计算机采集系统这是一种近年来随着8位单片机出现而在计算机应用领域中迅速发展的一种系统结构形式。它是由通用计算机（PC机）与单片机通过标准总线(例如RS485标准)相连而成。单片机及其外围电路构成的部分是专为数据采集等功能的要求而配置的，主机则承担数据采集
18、系统的人机对话、大容量的计算、记录、打印、图形显示等任务。混合型计算机数据采集系统有以下特点:通常具有自开发能力。系统配置灵活，易构成各种大中型测控系统。主机可远离现场而构成各种局域网络系统。充分利用主机资源，但不会占有主机的全部CPU时间。1.3 基本要求(1)实时性强。系统的主要工作是对大量的过程状态参数实现定时监测、数据存储、数据处理、进行实时数据分析等。因此，要求在硬件上必须要有实时时钟和优先级中断信息处理电路。(2 )可靠性高。它是系统设计最重要的一个要求。因此，应选用高可靠性的嵌入式系统。由于数据采集系统往往是安装在被控对象的实际工作环境中，所以不仅温度、湿度变化大，而且灰尘多，腐
19、蚀性强，为了确保控制系统的高可靠性，要求嵌入式系统有防潮、防尘、防震的能力。硬件采取冗余技术，隔离屏蔽技术等。在软件设计上要可靠，利用容错技术，自诊断技术等，设置安全保护措施，如各种报警、事故预测与处理对策等。(3)通用性好，便于扩充。一台以嵌入式系统为核心的控制装置，一般可以控制多个设备和不同的过程参数。这就要求系统的通用性要尽可能地好，能灵活地进行功能扩充。如采用通用的系统总线结构。(4 )设计周期短、价格便宜。由于计算机技术日新月异，各种新技术新产品不断涌现。在满足精度、速度和其他性能要求的前提下，应缩短设计周期和尽量用价格低的元器件。考虑到以上方面，做为系统核心的计算机的选择就十分关键
20、。对于数据采集系统，单片机以它体积小、功耗小、成本低、价格廉以及控制功能强适应了这个要求，成为现代电子系统中最重要的智能化工具。1.4 数据采集的研究进展数据采集系统的发展趋势主要表现在以下几个方面:(1)新型快速、高分辨率的数据转换部件不断涌现，大大提高了数据采集系统的性能。(2)高性能单片机的问世和各种数字信号处理器的涌现，进一步推动了数据采集系统的广泛应用。(3)智能化传感器(Smart Senor)的发展，必将对今后数据采集系统的发展产生深远的影响。(4)与微型机配套的数据采集部件的大量问世，大大方便了数据采集系统在各个领域里应用并有利于促进数据采集系统技术的进一步发展。数据采集系统在
21、多个领域有着十分广泛的应用。数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环，医药、化工、食品等领域的生产过程中，往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数。同时，还要对某一检测点任意参数能够进行随机查询，将其在某一时间段内检测得到的数据经过转换提取出来，以便进行比较，做出决策，调整控制方案，提高产品的合格率，产生良好的经济效益。随着工农业的发展，多路数据采集势必将得到越来越多的应用，为适应这一趋势，这方面的研究就显得十分重妻。1.5 本文的主要工作本文的具体设计包括硬件设计和软件设计两大部分。(1)硬件部分硬件部分分为数据采集和数据处理两部分。整体硬件框图如图1，6所示。传感器电路8
22、通道A/D单片机数字信号采集电路LED显示通信芯片上位机图1.6 整体硬件框图数据采集部分采用多路开关方式进行，设计有8个模拟数据采集通道和一个数字数据采集通道，满足了生产中多通道的要求。可以对常见的模拟信号量，如温度、压力、流量、速度、频率等进行采集。每一种信号量都可以使用不同的传感器。扩大了数据采集系统的应用范围，具有较强的通用性。数据处理部分采用AT89S52做为核心控制器件。模数转换器采用8位串行模数转换器TLC0838，该芯片占用单片机的引脚资源少，仅占有单片机5个引脚即可完成8个通道的数据采集，简化了电路设计，降低了成本。显示驱动芯片HD7279A采用串行接口和单片机连接，可同时驱
23、动8位共阴式数码管。该芯片无需外围元件便可直接驱动LED，一片芯片即可完成LED显示的全部功能，各位可独立控制译码/不译码、消隐和闪烁等属性;具有段寻址指令，可方便地用来控制独立的LED显示管。本系统采用不译码的方式对采集的数据进行现场显示。RS-485通信芯片MAX3O82把采集系统所采集的数据由TTL电平转化为RS-485电平，由RS-485通信总线上传至上位机，由上位机进行显示、保存及打印。(2)软件部分软件部分分为数据采集系统控制软件和数据处理程序设计两个部分。数据采集系统控制软件使用Visual Basic6.0编写。在功能上，满足了数据采集系统的基本要求，如通信串口的选择，数据的采
24、集、保存、查询和打印等。界面简单，操作容易。数据处理程序采用汇编语言编写，由判别通道、数据采集处理、数据显示、数据通信四个部分组成。第二章 数据采集系统总体设计2.1 基于单片机的数据采集系统基于单片机的数据采集系统是以单片机为核心控制器件。单片机具有体积小、功耗小、成本低、可靠性高、灵活方便、价格廉以及控制功能强等特点而得到广泛的应用。利用单片机的硬件、软件资源，实现信号采集的智能化控制和管理。2.2 基本组成基于单片机的数据采集系统是以单片机为核心控制器件;结合外围电路所构成。基本组成如图2.1所示。输入通道单片机输出通道图2.1 数据采集系统的组成 采集系统硬件主要包括传感器、A/D转换
25、器、单片机、输入/输出接口电路等。由单片机做为控制单元的数据采集系统的工作过程可分为以下几个步骤，熬据采集是将被测量的信号转换为能够被单片机所识别的信号并输入给单片机;数据处理是由单片机执行以测试为目的的算法程序后，得到与被测参数对应的测量值或形成相应的决策与判断；数据输出是将处理结果送给输出设备，进行显示、储存等操作。2.3 采集方式一个具体的采集系统的构成，根据所测信号的特性而定。力求做到既能满足系统的性能要求又能在性能价格比上达到最优。根据这个要求，采集系统可分为以下几种采集方式。（1）单通道数据采集单通道数据采集是：被采集的模拟信号只有一个，如图2.2所示。传感器（S）S/H采样保持A
26、/D模/数I/O主机模拟信号图2.2 单通道数据采集框图（2）多通道数据采集多通道数据采集是：被采集的模拟信号有两个或两个以上。多路模拟信号的采集有以下几种结构形式。多路A/D转换方式这种结构由多个A/D转换芯片构成。对每路输入信号都有独立的采样保持电路S/H、A/D转换电路及I/O接口电路，每一路占有一个通道。结构框图如图2.3所示。传感器（S）传感器（S）传感器（S）采样/保持（S/H）采样/保持（S/H）采样/保持（S/H）模/数A/D模/数A/D模/数A/DI/OI/OI/O 主机模拟信号模拟信号模拟信号图2.3 多路A/D转换方式框图这种方式通常用于高速数据采集和需要同时采集多路数据
27、的情况。其优点是通道数增加时，最高采样频率不会受到影响，并可同时采集多路信号，保持了各信号之间的同步关系。缺点是成本较高、体积较大。多路共享A/D转换方式信号进入各路采样保持电路，然后由多路开关可选择地将各路信号送入A/D 转换器进行转换。结构框图如图2.4所示。这种转换方式较上一种方式慢，并且得到的各通道信号是断续的。在通道数增加时，采集频率受到影响。当采样保持电路用同一个信号控制时，既可保证同一时刻采集到各通道参数，又可保证信号间的同步关系。这种方式主要用于对采集频率要求不高的多路信号的采集。传感器（S）传感器（S）传感器（S）采样/保持（S/H）采样/保持（S/H）采样/保持（S/H）模
28、/数A/DI/O 主机模 拟 多 路 开 关模拟信号模拟信号模拟信号图2.4 多路共享A/D转换方式框图多路开关方式这种方式轮流循环采样的转换速度比以上两种方式都慢，但是节省硬件。结构框图如图2.5所示。传感器（S）传感器（S）传感器（S）模/数A/DI/O 主机模 拟 多 路 开 关采样/保持（S/H）模拟信号模拟信号模拟信号图2.5 多路开关方式框图它常用于采集多路变化缓慢的信号，如温度变化、应变信号等。用这种方式采集多通道信号时，不能同时采集同一时刻的各种参数。2.4 总框图键盘输入电路CPU单片机时钟电路复位电路LED显示发光二极管显示电路蜂鸣器电路温度传感器各种输出控制模块电压传感器
29、频率采集电路电流传感器湿度传感器2.5 信号调理模块的功能对于绝大多数数据采集和控制系统来说，信号调理是非常重要的。典型的系统一般都需要信号调理硬件，用于将原始信号以及传感器的输出接口到数据采集板或模块上。通过信号调理的各种功能，如信号的放大、隔离、滤波、多路转换以及直接变送器调理等，使得数据采集系统的可靠性及性能得到极大地改善。具体来说，信号调理模块主要具有以下几点功能： 1. 传感器驱动：包括为无源传感器提供所需的电压源或电流源，为有源传感器提供其运转所需的特殊电路结构。下表列出了几种不同类型传感器对信号调理模块的要求：传感器、信号调理模块、热电偶、模拟低压输入、模拟高压输入，输出、热敏电
30、阻、模拟输入、加速计、频率至电压转换、LVDT, RVDT、电阻，多路复用器，矩阵变换电路应变片电阻，模拟电压输出，模拟电流输出 2. 信号放大：为了提高模拟信号转换成数字信号时的精度，我们希望输入的模拟信号的最大值刚好等于A/D转换设备输入范围。大多数传感器的输出范围在mV级，而A/D转换设备输入范围为Volt级。因此我们需要使用信号调理模块对传感器的信号放大。 3. 隔离在测量高电压信号时，隔离电路可以保护你的后端设备被意外的高电压输入损坏。常用的有光隔离和磁隔离。隔离放大电路的缺点是有可能引入噪声。4. 信号滤波：模拟信号在数字化前必须进行低通滤波，以消除噪声和防止混叠现象。同时也可以使
31、用信号调理模块滤除50-60Hz的工频噪声。5. 扩展通道数：有些信号调理模块具有多路转换器或矩阵变换电路的功能，可以把通道信号通道扩展至上千路。6. 其他功能：信号调理模块还可以实现信号衰减、采样同步、频率-电压的转换等功能。 第三章 系统硬件设计3.1各硬件的功能说明智能电器监控单元的输入模块系统是以STC89系列的STC89C58RD+微控制器，外围电路主要由电压采集电路、A/D转换电路、显示驱动电路及键盘电路等几部分组成的，A/D转换芯片采用10位ADCTLC1549。显示驱动芯片采用MC14489B，它可以驱动5位共阴极数码管，微控制器的P1口的低5位作为键盘输入口，扩展的RS485
32、接口用于多机通信。可实现电压、电流、温度、频率的采集。数据处理部分以单片机为核心控制器件，通过控制软件选择需要采集的数据通道，采集到的数据采用LED数码管在现场进行显示，通过串行通信接口送至上位机进行显示、保存和打印。数据处理部分由以下几部分构成:核心控制器件，多通道户JO转换单元，显示单元，串行通信单元，电源单元和外围单元。下面分别对各部分电路进行介绍。3.1.1温度传感器DS18B20说明DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管脚排列如下: 图3.1 DS18B20DQ为数字信号输入/输出端；GN
33、D为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）。光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位（28H）是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最后8位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量，以12位转化为例:用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625/LSB形式表达，其中S为符号位。BIT7
34、BIT7BIT7BIT7BIT7BIT7BIT7BIT7LS Byte BIT7BIT7BIT7BIT7BIT7BIT7BIT7BIT7MS Byte S S S S S 表3.1TEMPERATUREDIGITAL OUTPUT(Binary)DIGITAL OUTPUT（Hex）+1250000 0111 1101 000007D0h+850000 0101 0101 00000550h+25.06250000 0001 1001 00010191h+10.1250000 0000 1010 001000A2h+0.50000 0000 0000 10000008h00000 0000 0
35、000 00000000h-0.51111 1111 1111 1000FFF8h-10.1251111 1111 0101 1110FF5Fh-25.06251111 1110 0110 1111FE6Fh-551111 1100 1001 0000FC90h 表3.2这是12位转化后得到的12位数据，存储在18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，如果测得的温度大于0，这5位为0，只要将测到的数值乘于0.0625即可得到实际温度；如果温度小于0，这5位为1，测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。例如+125的数字输出为07D0H，+25.0625的数
36、字输出为0191H，-25.0625的数字输出为FF6FH，-55的数字输出为FC90H。3.1.2 DS18B20温度传感器的存储器 DS18B20温度传感器的内部存储器包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的E2RAM,后者存放高温度和低温度触发器TH、TL和结构寄存器。暂存存储器包含了8个连续字节，前两个字节是测得的温度信息，第一个字节的内容是温度的低八位，第二个字节是温度的高八位。第三个和第四个字节是TH、TL的易失性拷贝，第五个字节是结构寄存器的易失性拷贝，这三个字节的内容在每一次上电复位时被刷新。第六、七、八个字节用于内部计算。第九个字节是冗余检验字节。3.1.3 LV28
37、-P系列电压传感器说明LV28-P系列原付边高度绝缘，可用于测量直流、交流和脉冲电压，印刷电路板安装和固定安装形式。 表3.3 LV28-P系列电压传感器说明IPN原边额定有效值电流10mAIP原边电流测量范围020mAISN副边额定有效值电流50mAKN转换率1000:2000VC电源电压(5%)15VIC电流消耗10+ISmAVd有效值电压用于交流绝缘测试6kVXG总精度IPN,TA=250.7%L线性度0.1%TYP MaxIOTIO的温漂0.2 0.3mATA环境操作温度0+70TS环境贮存温度-25+80RP原边线圈电阻TA=701900Rs副边线圈电阻TA=7060m重量460g标
38、准3EN501783.1.4 BLF-S7电流传感器说明采用霍尔开环原理制造，体积小，测量范围宽，重量轻，低能量损耗，无插入损耗。 表3.4 BLF-S7电流传感器说明IPN原边额定电流50100200300400500600AIP原边电流测量范围150300600900900900900AVSN副边额定电压4VVC电源电压15(5%)VIC电流消耗15mAVd绝缘测试交流电压有效值50Hz,1分钟3KVL线性度1%INVoE电失调电压(TA=25)20mVVom磁失调电压(IP0)20mVVoT温度漂移失调电压 10-3/VSN增益值 210-3/VSNtr反应时间3Sdi/dtdi/dt跟
39、随精度50A/Sf频带宽度(-3dB)DC.50KHzTA工作环境温度-10.+80TS贮存环境温度-25.+85m重量约60gRl负载电阻10K3.2数字信号采集电路设计频率信号抗干扰性强、易于传输，可以获得较高的测量精度，多种非频率量的传感信号都要转化为频率量进行测量。所以本系统的数字信号采集以频率采集为例进行分析设计。3.2.1计数测频法原理:在测频模式下，标准时基信号双做为闸门信号，被测信号做为计数时钟(周期为)。在闸门信号开启(高电平)时，.计数器工作，如图3.所示。图3.2 测频法原理图设闸门信号频率为: (3.2.1)设被测信号频率为: (3.2.2)则计数结果为: (3.2.3) (3.2.4)3.2.2频率采集电路设计本次设计的电路中频率信号采集采用的是霍尔开关传感器。霍尔开关传感器是在霍尔效应原理的基础上，利用集成封装和组装工艺将霍尔元件及一些辅助元件集成制作而成，它可以方便的把磁输人信号转换成实际应用中的电信号。工作电路如图3.3所示。霍尔传感器采用的是CS3172型集成霍尔开关。它适用于测量响应变化斜率陡峭的磁场，并在磁通密度较弱的场合使用。它具有电源电压范围宽、容易驱动、可靠性高、尺寸小和抗环境应力等特点，另外，它还可以直接同双极型和MOS型逻辑电路接口。霍尔开关CS3172 图3.3 霍尔开关电路图3.2.3湿度采集电路设计
