流通环境现场数据采集器及数据分析系统的研究与应用——数据采集器的研究与应用

摘要

产品、货物在流通过程当中，不可避免的要遭受各种各样环境因素的考验，这些影响可能会造成很严重的后果。因此有必要对产品流通全过程进行严密监测并进行分析。 针对这一现实需要，本课题提出了设计一种集离线式数据采集与分析为一体的测试系统。系统由两大部分组成，即现场数据采集装置和数据分析处理系统，本设计主要解决系统现场数据采集装置的实现以及其数据通讯问题。 现场数据装置通过对流通环境进行全过程监测，通过不间断记录加速度、温度、湿度变化信息，存储在非失意性存储器中，以扑获在流通过程中发生的跌落、冲击、振动以及运输状况等，根据记录时添加的相应时间信息，帮助后期分析各个事件是在那里方生的，是谁造成的等；完成数据现场记录后，通过数据读取，由运行在计算机所上的数据分析处理系统，再现记录事件的波形，为完善产品设计、运输管理等提供依据。作者从对被测信号的分析入手，合理的选取了iMEMS(集成微电子机械系统)加速度传感器系统，以及温度、湿度传感器，规定了数据存储与传输的格式，利用高性能单片机，设计出一种可以进行长时间离线工作的现场数据采集装置，并对存储测试技术研究的瓶颈-大容量存储问题进行了有益的探索。设计中充分考虑了装置的工作环境特点，对抗干扰和功率消耗等问题进行了重点分析，提出了设计思路。系统软件设计利用C语言和汇编语言共同完成，并利用Delphi语言编制了在微型计算机上运行的参数设定和数据获取软件。为了增强通用性，数据存储采用电子硬盘(CF卡)，使用FAT文件格式，在任何微型计算机上都能够方便的读取采集的记录数据。 本课题的研究将现场数据采集与分析应用于整个流通过程，对于离线测试技术的研究，以及运输环境数据采集器的商业化应用都具有一定的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

1.绪论

1.1引言

1.2课题提出及意义

1.3国内外现状

1.4课题的研究内容和主要任务

1.5本章小结

2.系统总体方案设计

2.1设计指导思想与方案选择

2.2流通环境分析

2.2.1流通环节

2.2.2流通环境的冲击特性

2.2.3流通环境的振动特性

2.2.4流通环境的气象条件

2.3信号分析

2.3.1信号的时域分析

2.3.2信号的频域分析

2.4流通环境数据采集装置总体设计

2.4.1主要设计内容

2.4.2硬件设计简介

2.4.3软件设计简介

2.4.4文件系统和数据结构设计

2.5本章小结

3.系统硬件设计

3.1硬件系统的组成

3.2传感器的选择

3.2.1加速度传感器

3.2.2温度传感器

3.2.3湿度传感器

3.3主控系统设计

3.3.1单片机

3.3.2日历/时钟

3.3.3系统存储器

3.4大容量存储

3.4.1 CF卡工作原理

3.4.2 CF卡的主要特点

3.4.3 CF卡接口规定

3.4.4 CF卡的操作方式

3.4.5 CF卡与系统的连接

3.5 I2C总线应用

3.5.1 I2C特点：

3.5.2 I2C数据传输

3.5.3系统I2C总线构成

3.6主机通讯

3.7系统硬件实现

3.7.1系统硬件工作原理

3.7.2系统电路设计

3.8本章小结

附图

4.系统软件设计

4.1软件开发平台

4.2控制系统软件设计

4.2.1主程序设计

4.2.2 I2C总线模块设计

4.2.3 CF文件管理模块

4.3通讯软件设计

4.4本章小结

5.可靠性分析与低功耗设计

5.1干扰源分析

5.2针对干扰采取的措施

5.2.1硬件抗干扰措施

5.2.2软件抗干扰措施

5.3低功耗设计

5.4本章小结

6.结论

6.1工作总结

6.2存在的问题

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录