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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着时代的进步，科技的发展，各行各业对数据的采集，都提出很高的要求。小到日常生活所用到的手机、电脑、汽车等行业，大到关系到国计民生的诸如石油、电力等行业，无一不用到数据采集技术。自然界存在着各种各样的信号，如压力、重量、水流流量、继电器的开和关等等。受现场环境的限制传感器信号如压力传感器输出的电压或者电流信号不能远传等，我们就会采用采集卡（模块），在现场把信号转换成数字量，再传到计算机或者其他控制器中处理。近年来，数据采集及应用受到了人们越来越广泛的关注，数据采集系统也有了迅速的发展，数据采集系统也朝着微型化、小型化、便携式、低电压、低功耗发展。但是，采集到的数据之间不互通，无法实现同步实时转化成了较大困扰，因此数据参数转换系统有着更深远的重大意义。本毕设课题是基于stm32的以太网数据转换，利用以太网进行数据传输有很多优势：⑴应用广泛，成本较低，功耗较低，速度较快，安装较易，兼容性好，多种传输介质等特点。⑵能够与internet快速的连接，几乎可以在任何时间地点完成数据采集，能让上位机可以不在采集现场。⑶抗干扰能力较强。⑷能够实现一机多用，多台电脑组成一个网络，只需访问同一台服务器，提高设备使用率。

国内外研究现状

由于我国数据采集记录装置的研究和设计起步较晚，在诸多技术层面相对比较落后，一些性能参数指标相对较低。直到20世纪70年代末，才开始在航天、航空和军用领域研制一些弹载、航天用数据记录仪，并且大多数是作为整套系统的配套测试单元使用，主要用于记录各类飞行器和武器系统在研制过程中，在飞行试验中系统的过载、压力、振动、电池电压、图像和转速等信息状态参数。在国内，近些年来，数据记录仪方面的研究取得了一系列科研成果，在国内数据釆集存储方面处于相对领先的地位，所设计的数据采集存储器的信号采样频率范围从Hz提高到MHz，数据存储量大小也从MB扩大到了GB,采用的主控处理平台由从单一的单片机系统，己经逐渐发展到FPGA与DSP等多平台联合使用，这些都大大提高了数据记录仪的性能和可靠性，无论是在高过载、高冲击、高低温等各种恶劣环境下，还是在各种飞行试验、炮击等试验中，这些数据采集存储装置都能发挥其应有的采集存储功能并都能取得良好的试验结果，为我国载人航天工程、探月工程的进行提供了可靠的数据采集存储保证。在国外，自上世纪70年代末，从军用方面固态数据记录仪开始研制发展到今天，随着多项技术的不断发展（存储芯片逻辑控制时序复杂以及读写速度慢等问题的解决，以及断电后存储数据得以保存、集成化程度高、低功耗和价格合理等优点），让它能够在多个领域得以应用。数据釆集存储装置的存储容量不断升级，在某些海量数据存储应用领域甚至发展到了以T为单位，存储介质的使用包括静态存储器(SRAM)、动态存储器(SDRAM)和FLASH存储器等，其应用领域也在不断扩展，从军事上的应用逐步发展到了民用领域，并且在武器系统、无人机、卫星、航空、航天、深海探测等方面也有很多的应用，另外，一些在特殊、恶劣环境要求下的记录仪产品也不断出现。在国外，以美国的CALCULEX公司、法国的ETEP公司等为代表的一些公司引领其发展趋势，在多种高性能数据采集存储装置的研制和设计方面处于相对领先的地位，具有一定技术优势和影响力。随着嵌入式系统、微电子系统和半导体技术的不断发展和多技术的日益成熟，数据采集转换存储系统的研制和设计也在快速地发展。在未来几年，数据采集转换存储系统将会主要在以下几个方面取得更大的突破和发展：(1)海量数据存储。卫星、航天、航空等众多领域的实际应用对数据釆集存储系统的容量要求越来越高，尤其是近年来，在高清图像信息采集存储应用中，对存储容量的要求更高。随着新型机械加工制造工艺的快速发展，未来的存储介质将具有更小的体积、更高的存储密度和更大的单片存储容量。(2)高速、可靠的数据传输。模拟、数字数据采集通道数量的不断增加和模拟通道采样率、采样精度要求的不断提高，这将使得釆集和存储的数据容量快速增加，要求数据系统具有高速的传输速率，同时能保证数据传输中数据的准确与完整性，高速USB技术甚至光纤传输技术会在数据传输中得到进一步的发展和应用。(3)低功耗。在能源逐渐成为稀缺资源的年代，低功耗具有很大的优势，也使其在偏远、恶劣的环境下得以长期工作，减少了对人员的依赖和能量的消耗。(4)自带操作系统。随着嵌入式系统的不断发展，未来的采集存储系统将会通过附带各种操作系统，以实现更加复杂的功能，多线程技术将会得以实现，以满足不同领域的多种需求。

2. 研究的基本内容

本设计数据转换系统主要由数据采集和调理模块、控制模块和以太网通信模块等组成。传感器输出信号，经STM32微控制器采集处理后进行存储，通过以太网有线通信实现与上位机的无缝接入。具体的研究内容是：⑴核心芯片的选取，转换与调整电路设计。⑵总线电路与以太网通信电路设计。⑶硬件电路的焊接与调试。⑷系统软件设计：以太网模块发送/接受数据软件，上位机读数分析软件。⑸系统软硬件调试，考虑到本数据转换系统的设计要求即数据交互和系统的可配置。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案：利用网络和图书馆查阅相关资料。进行初步系统设计。确定相关模块的选型与原理电路的设计，明确设计目标，根据实践设计情况进行实时调整，确保完成论文。重点在于相应的软件程序编写，以及最后调试。进度安排： （1）2016.11.1-2017.1.15：查阅文献和相关资料，定题目，完成任务书。 （2）2017.1.16-2017.2.16：设计课题方案，进行论证与研讨，撰写开题报告并提交，完成开题。 （3）2017.2.17-2017.3.1：进行外文文献翻译，进行原理图初步设计。 （4）2017.3.2-2017.4.15：完成毕业设计的硬件和软件工作，调试实物达到预期效果，进行毕业设计论文撰写；预答辩，完成论文初稿。 （5）2017.4.16-2017.5.20：修改论文，审查论文，进行查重检测。 （6）2017.5.21-2017.5.31：提交论文定稿。准备论文答辩。预期效果：系统能够准确转换数据，以太网通信稳定可靠，整个系统的运行效果良好，达到课题的设计要求。

4. 参考文献

[1]张旭，亓学广，李世光，等. 基于stm32电力数据采集系统的设计[j].电子测量技术，2010，33(11):90-93.

[2]赵圣飞. 基于stm32的数据采集存储系统的设计与实现[d]. 中北大学，2014.

[3]陈东升，王啸，李宗方. 基于stm32的数据采集模块的设计及应用[c]// 全国虚拟仪器学术交流大会，2009.