微弱信號多通道高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).pdf

1、在對宏觀和微觀世界的研究過程中，人們常需要檢測一些極其微弱的信號。隨著微弱信號檢測理論研究和應(yīng)用的不斷深入，這些微弱信號可以通過傳感器采集，但仍存在著諸多干擾的因素，例如運放電路的固有噪聲、傳感器的本底噪聲等，這些都對微弱信號的檢測和處理設(shè)備提出了更高的要求。如何從較強的干擾中提取有用信號，或者探索一些新技術(shù)來提高檢測系統(tǒng)在信號輸出時的信噪比，從而達到對微弱信號實時、準(zhǔn)確的檢測和分析是一個十分有意義的課題。
　　 本文作者經(jīng)過方

2、案論證，總體設(shè)計，硬件開發(fā)，軟件開發(fā)，系統(tǒng)調(diào)試五個階段，研究并設(shè)計了一個基于單片機的多通道微弱信號采集系統(tǒng)。采集的數(shù)據(jù)可實時地送到計算機進行顯示、處理和分析。該系統(tǒng)主要由前端信號調(diào)理、單片機、上位機人機界面三部分組成。
　　 1.前端信號調(diào)理部分包括前端低噪聲放大、有源濾波、程控放大和多路復(fù)用。低噪聲放大環(huán)節(jié)對有用的信號進行提取和放大，同時抑制一部分信號噪聲，為系統(tǒng)提供一定信噪比的信號；有源濾波進一步有效的濾除外帶的噪聲，方便上

3、位機的數(shù)據(jù)處理和分析：程控放大可以自動的根據(jù)信號的大小調(diào)整系統(tǒng)的增益，從而使得系統(tǒng)能夠接收比較大的信號動態(tài)范圍；多路復(fù)用采用模擬開關(guān)進行切換，用一個ADC對多路信號進行分時采集，實現(xiàn)了系統(tǒng)的多通道數(shù)據(jù)處理。信號模數(shù)轉(zhuǎn)換采用單片機C8051F060集成的1Msps，16位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器。另外，為了使得系統(tǒng)更加可靠，在信號調(diào)理之外加了一個過壓檢測以及保護電路，能夠防止系統(tǒng)工作的過程中，輸入過載信號導(dǎo)致A/D轉(zhuǎn)換器燒壞。整個硬件電路的設(shè)

4、計過程中，在理論計算的基礎(chǔ)上采用了電路仿真軟件Multisim進行仿真。
　　 2.單片機部分在該系統(tǒng)中起到關(guān)鍵的紐帶作用，它負(fù)責(zé)控制前端信號增益、選通多路模擬開關(guān)、驅(qū)動A/D、以及和上位機的串口數(shù)據(jù)通信，很好地連接了前端的信號采集和后端的上位機數(shù)據(jù)處理。
　　 3.上位機人機界面采用了NI公司的虛擬儀器LabVIEW進行編程，圖形化的界面，友好的實現(xiàn)了人機交互，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時波形顯示、存儲以及進行頻譜分析等數(shù)據(jù)處理。

5、
　　 本文對微弱信號多通道采集系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試以及結(jié)果做了詳細(xì)的闡述，并測試了系統(tǒng)的指標(biāo)。設(shè)計開發(fā)的微弱信號采集系統(tǒng)，具有低功耗、低成本、多通道、高精度的特點，能夠?qū)崟r的采集6路信號，每路的采樣率能夠達到800Hz，采集信號的幅度最小能達到幾十微伏。能夠?qū)崟r地把信號顯示在PC機上，并能夠任意長度地存儲數(shù)據(jù)，同時可以調(diào)用MATLAB插件進行數(shù)據(jù)分析。通過對該系統(tǒng)的研制、調(diào)試以及改進，為微弱信號采集相關(guān)應(yīng)用提供了一個實用有效的解決