环保智能数据采集传输仪的设计与实现

发布时间：2020-06-28 18:13

【摘要】：本课题是在研究数据采集传输仪技术发展现状及趋势的基础上,结合公司产品环保智能数采仪,依据环保部发布最新的数据采集设备标准,设计并实现了一款环保监控体系中使用的支持模拟数字多通道采集,多协议传输、可连接各级环保部门平台的智能型数据采集传输仪。本文首先分析环境监测主要政策及监测行业发展历史和趋势,环保数据采集传输仪的现状和发展;然后依据国家环保部发布的技术要求和数据传输标准进行需求、功能分析、核心部件的选型以及技术方案对比和确定,结合实际应用,提出了系统总体方案设计;使传统数据采集传输的低价格、高性能、功能支持不够强大的问题得到解决;在硬件方面:基于STM32F407处理器搭建平台,开发集成的24位高精度AD采样模块,采集8个通路的4-20mA的模拟量输入;四路开关量控制,扩展实现5路数量量输入通道,基于sim900a模块搭建的GPRS网络实现数据的无线传输;在booloader引导程序的基础上实现USB更新程序升级;在软件方面:对ucosii进行了移植和内存的优化改进,通过emWin移植和模拟器搭建实现触摸屏方便快速开发以应对客户对产品的不同需求,AD采集滤波处理后的数据设计了压缩存储算法和搜索算法的优化;同时对GPRS的驱动和工程流程进行了完整性设计和实现;最后对设备进行了较为完善的单元、集成、系统测试,保证该产品的稳定性和可靠性;以满足产品检验要求,为搭建全方位环境监测产品体系提供支持。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP274.2
【图文】：

图 2-1 数据采集传输原理图成本低、功耗低、开发周期短、成熟的核心主控芯片 Cortex—M4 内核 ARM 的STM32F407VGT6 是我们的首选。信号处理能力强、控制外设多、嵌入式和工业自动化市场等优点符合市场应用和设计需求。同时，信号处理算法开发相比其他芯片开发起来更简单易实现。在数据运算方面，乘法累加、优化运算等运算能力、高精度浮点单元(FPU)为数据存储和有需要的算法优化都提供了可靠的前提。FLASH 存储器:1M 的 ROM，RAM：192kbyte，串口:6 个兼容 232 或 485、USB接口：usb 的使用并具有片上 PHY,100M 以太网接口，I2C 接口：1 个和 SPI 接口：3 个，具有丰富的扩展接口降低了硬件复杂性和成本。另外，本系统采用 4 路 RS232和 2 路 RS485，模拟信号采集转换使用 24 位精度 ADC 模块，开关量输入采用光耦隔离，开关量输出使用继电器隔离，bootloader 引导的基础上 USB 实现程序的 Upan 式 update；无线通讯使用 sim800a-GPRS 模块，10M／100M 以太网接口电路有线通讯方式实现数据传输功能；使用大容量 SPI 快速读写 FLASH 配合软件压缩存储算法实现更大容量更快速数据存储和查看，使用 RA8875 触摸屏在

图 2-4 RA8875 结构图特性如下所示： 支持文字或者图形等多种显示 内建 DDRAM 内存容量: 768KB 色彩深度: 256/65K 色 支持 8/16 bpp Generic RGB TFT 接口 支援 TFT 面板大小: 800x480 Pixels 2 Layers 800x480 Pixels 1 Layer 480x272 Pixels 2 Layers 支持 MCU 接口: 8-bit 或 16-bit 的 8080/6800 系列数据总线接口 I2C 支持强大的水平和垂直区块卷动 内建 10KB 字型 ROM (8x16 Dots) 及支持标准 ISO/IEC 8859-1/2/3/4

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本文编号：2733316