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Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 91
【关键词】自标定 信号采集 C8051f350
数据采集系统是现代测控领域的关键环节之一，在精度要求比较高的控制应用中，对数据采集的精度要求也高，因此实现高精度的数据采集一直在工业控制领域占有重要地位。 1 概述
新金瓶酶
带自标定的AD 采样系统
文/朱贞 王本国 梁庆仟
文章论述了实现该技术所需的软硬件组
成，通过实验证实了该方案的可靠性。
本次设计采用的是Silicon Labs 公司生产的C8051F350完成通讯控制、现场采集控制、电信号A/D 转换功能。其特点如下：采用“多数字，少模拟”设计，是该公司推出的带片上ADC 的8051兼容MCU 。该芯片内部有一个全差分24位的Sigma-Delta 模/数转换器（ADC ），该ADC 具有在片校准功能。可以使用内部的电压基准，ADC 中包含一个可编程增益放大器，有8种增益设置，最大增益可达128位，适合小信号的测量、采集；该芯片
包含有8路ADC 和1路片上温度传感器，可以进行现场多输出量的采集并对现场温度进行监测，对采集得到的数据进行温度补偿，提高 采集系统精度；该芯片还包含双8位DAC ，便于对现场设备进行简单的控制；该芯片也包含了串行通信外设，可以在不增加芯片的条件下将采集到的数据用串口输出；该款芯片支持二线（C2）开发接口，支持FLASH 编程；同时该芯片可工作在（-40℃ - +85℃）范围内，
适合恶劣的工业环境；工作电压为2.7V-3.6V ，功耗小、可长时间开机工作，所有的I/O 口都容许5V 的输入电压信号，兼容性强。
2 带自标定的AD采样系统的硬件组成
该系统的硬件包括：数据通讯模块、模数转换模块、模拟信号调理模块、测量比较模块和待测信号。数据通讯模块以串口的形式将数据传输至外面接收系统，本次实验用计算机接收该数据并对其进行分析；模数转换模块用于实现模拟信号到数字信号的转换，本系统使用C8051F350自带的高精度模数转换模块来实现该功能，它包括8路24位AD 转换单元；模拟信号调理模块对待测信号进行滤波，减小信号传输过程中产生的高频噪声；测量比较模块用两个高精度电压源，作为测量比较模块，对其进行采样、数据分析，形成系统当次开机的采样数据拟合曲线。待测信号用于测量陀螺、加速度计、温度传感器等高精度传感器的测量、取值，实验中为方便数据分析，采用外接高精度电压源作为待测信号。奶报箱
（1）落实屏蔽措施。无论是磁屏蔽，还是静电屏蔽都可以有效降低杂散性磁场对电子电路造成的影响。需要电气调试人员高度重视屏蔽线外套的接地问题，以提升屏蔽效果。
（2）合理调整布局和布线，就布线而言，平行布线法可会增加干扰，分开布置则能有效降低干扰，
并在布线时要尽量减少走线的长度。对布局而言，电气调试人员需要根据变压器的安装的位置综合考量，选择对放大器影响比较小的位置合理摆放。3.3.2 信号通道干扰
在进行电气调试过程中，经常会需要远距离控制，输线长度越大，则干扰就越大，传输信号也就更容易发生失常。为解决这一问题，需要针对长线信号传输时干扰的预防办法进行深入研究，尽量缩短输出线的长度，减少信号通道的干扰。此外，通过无极电容法、双T 滤波法等也可以起到抑制电容的效果，从而对干扰通道进行有效抑制。3.4 加强对系统缆线的正确操作
在电气系统线缆安装过程中，经常会遇到远距离通信的问题，如果处理方法是选择并通过，就会导致信号在传输过程中发生不同程度畸变，甚至受到严重的阻碍，电子电路就无法实现高效工作。因此，在系统缆线具体安装过程中，必须全面提升电气调试人员专业水平和综合素质，要求他们掌握电路安装、自检的能力，也要具有缆线分析辨识的能力，定期开展培训教育和加强自主学习的方法，提升缆线安装的总体质量，要针对干扰因素进行有针对性的防治工作，尽量降低干扰危害，保证电子电路能够稳定运行，实现电气调试工作的高效运行。
4 结束语
综上所述，本文结合理论实践，探究了电气调试中电子电路的干扰问题，探究结果表明，引发电子电路干扰问题的原因众多，通过全面提升元件的抗干扰性能、切实做好电子电路的干扰问题检测工作、
全面抑制干扰源等措施，可有效控制干扰问题。在后续发展过程中，电气设备安装调试人员，要加强对电子电路干
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扰问题的研究力度，根据干扰发生的根源，选择与之相适的预防控制措施，保证电气设备高效运行。
参考文献
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耐高温盘根
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作者简介
冯浩，男，山西省大同市人。大学本科学历。防火拉链
作者单位
山西省大同市云冈区挖金湾街道挖金湾煤业公司 山西省大同市 037000
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3 带自标定的AD采样系统的软件设计
该系统的软件主要由拟合程序、主程序、数据处理程序和通讯程序组成。整个主程序的执行过程包括：系统初始化、采样测量比较模块电压的数据并滤波，用前面得到的数据形成拟合曲线，测量待测电压、将测量数据代入拟合曲线并滤波、输出最终数据。3.1 主程序设计
在系统初始化程序部分，为了减小系统中芯片的数量达到将体积见到最小的目的，程序通过设置寄存器OSCILCL 使用芯片的内部振荡器、将系统时钟定在24.576MHZ ；在A/D 转换模块的初始化部分，设置SFR 、PGA 、MDCLK 、ADC0DECH 和ADC0DECL 几个寄存器，完成对A/D 转换器设置，使用内部2.5V 电压基准，由于较高的抽取比会降低噪声，所以抽取比设为834，数据输出频率为1000HZ ；在串口初始通过将采集系统数据输出的波特率为115.2KBPS 。3.2 数据处理部分设计
数据处理设计部分包括：
（1）比较模块电压采样：分别用三路采样电路对两个比较模块进行电压采样，然后各自进行平均、滤波，形成待使用数据；
（2）数据滤波：对两组t-4，t-3，t-2，t-1，t 时刻的数据进行滤波，减小噪声对电压采样函数的影响；
（3）形成电压采样函数：根据两路比较电压的数据，拟合出电压采样函数，本次实验采用的是一次拟合函数f(x)=k1x+k2；
（4）对两组待测电压采样并平均；（5）将待测电压采样数据代入采样函数形成待输出数据。
由于电路中高频白噪声的存在，故在程序设计中主要实现的是低频段漂移及噪声的滤除工作。
4 实验结果与结论
在实验过程中，使用一高精度波形发生器作为基准电压，待测量目标分为直流电压和正弦信号两类，直流电压包括1V 、1.5V 、2V ，正弦信号为2V 、10hz ，在电路中设计三路采样电路对同一电压进行采样，然后对其进行分析、处理，形成拟合数据，然后将该数据代入所测量电压的采样数据中，经过数据处理分析，
表11V 1.5V 2.5V 均值
原始数据 1.002899v 1.49763528v 2.498843114v 处理后数据 1.0000892v 1.50017283v 2.499930089v 采样数据与真值差的平均值原始数据0.002899v -0.00236471v 0.00115689v 处理后数据8.9222E-05v 1.7283E-04v 6.9911E-05v 直流电压采样数据均方差
原始数据 4.58203E-05v 8.76198E-05v 7.67304E-05v 处理后数据 6.74659E-05v 6.74659E-05v 6.74659E-05v 最大值原始数据 1.004637v 1.501333v 2.498923v 处理后数据 1.002859v 1.5007346v 2.499996238v 最小值
原始数据0.996286v 1.482658v 2.498488v 处理后数据
0.983365v
1.496719v
2.499683v
图表如表1和图1所示。
通过以图表1得出结论：该方法减小了信号采样值与真值之间的差值，使数据更接近采样信号真实值，提高了数据的可信度，但对于数据噪声方面的抑制没有明显效果，这点需要在以后的实验中进一步解决。
参考文献
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西安交通大学出版社,2005.
[2]Song Shoupeng, Shao Yonghua, Du Ying.
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[3]宋寿鹏，邵勇华，堵莹.采样方法研究综
述[J].数据采集与处理,2015.
作者简介
朱贞（1973-），女，陕西省富平县人。西安应用光学研究所工程师，主要从事伺服系统设计工作。
作者单位
西安应用光学研究所 陕西省西安市 710065
图1：以2.5V 直流电压做实验时的数据图形
处理前数据
处理后数据
