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行政院國家科學發展委員會專題研究計劃畫成果報告
感測轉換暨資料擷取系統處理教材及教具研製(Ⅲ)
The Development of Sensor -based Data Acquisition & Pr ocessing
System for Education Labor ator y Envir onments(Ⅲ)
計劃編號： NSC 90-2516-S151-007 執行期限： 90 年 8 月 1 日至 91 年 7 月 31 日 主 持 人： 謝勝治 講 師 國立高雄應用科技大學電機系 共同主持人： 王冠智 副教授 國立高雄應用科技大學電機系 共同主持人： 蔡繁仁 副教授 國立高雄應用科技大學電機系 一、 中文摘要： 在講求自動化的今日，微電腦代替傳 統的手動以控制電子裝置與設備之工作， 而感測器之加入，更可使微電腦具有感官 之能力，再配合電腦之軟、硬體以做大量 資料擷取、儲存、高速運算處理與遠端傳 輸，及利用自動化動態量測圖控，更可使 系統在無人監控下，快速且正常的運作。 又在一般電力電子線路及馬達驅動控制 中，信號的感測及擷取是系統成敗的首要 關鍵技術。 若配合適當的軟體，把它提昇為工廠 裡實際訊號的擷取、分析及系統整合，並 建構成網路伺服器(Server)以做為訊號量 測中心，甚至於以 DSP 晶片完成數位訊號 處理的單晶片工作。 本計畫完成了下列的系統整合的實習 教材及教具： 1. 各種不同方式的感測訊號擷取及系統 整合 2. RS-232C、GPIB 介面與 ENET 的連結 3. 網路資料擷取暨訊號量測中心的建構 4. 數位訊號處理晶片化 5. 訊號處理與系統整合 6. 影像及振動訊號處理與系統整合 7.PLC 系統整合 關鍵詞：網路、量測中心、系統整合
Abstracts
Microcomputer control methodology has overwhelmingly replaced the con-ventional manually controlled one. Mic- rocomputer also possesses the sensory function due to the inclusions of sensory devices. By incorporating the soft-tware/hardware elements, microcomputer can conduct high-speed data retrieving/storing and remote transmission. The entire micr-ocomputer system will become autonomous provided that certain automated GUI (Graphic-User-Interface) software is emp-loyed. The most crucial part in the system is the GUI software, data acquisition interface, and the interconnection of sub-systems.
If we can incorporate with appropriate software, then the functions of the microprocessor can be increased and served as the core of data acquisition, analysis, and
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system integration. Meanwhile, a network server is also established, and it will become a signal measurement center. Moreover, DSP chips are utilized to perform the job of single chipping… ., This project completes editing and constructing the training manuals and teaching-related facilities, consisting of 1. Various kinds of data acquisition and
system integration
2. RS-232,GPIB interface and the connections via Interned
3. Construction of master station of web data-acquisition and measurement
4. Chip realization of DSP
5. Signal processing and the system integration
6. Image signal, speech, and integration 7. PLC system integration
Keywor d: Networ k, Measurement Center, System Integr ation
二、 緣由與目的： National Instruments 在 1997 年 9 月 10 日和本校簽訂了建教合約，在本系成立了 教育中心，免費提供了本系 50 套原版的工 業及圖控資料解取軟體(LabVIEW)，安裝 在本系 PC 教室，又在 2001 年贈送本系 10 片 GPIP 卡等配備，提供教學和研發的環 境，因而加速產學的合作以服務社會。 有了上述的軟、硬體設備加上國科會 前兩年的補助及學校配合款因而有了實際 系統整合的構思。 本研究計劃的目的為: 1. 透過網路伺服器的建構而完成網路資料 擷取暨訊號量測中心的建構，DSP 晶片 化，以便爾後在各種領域上對訊號參數 的量取及改進有所幫助，更經由訊號軟 體的分析，使學生畢業後很容易的就能 投入產業界自動化量測、網路訊號擷 取、分析、DSP 實務研發之行列裡(二、 三、四子計劃)。 2. 標準介面(RS-232C、GPIB、ENET)等實 務的系統整合。 3. 藉著對訊號處理的理論和實務經驗，培 養出產業未來人才，以達到產學合作的 目標。 4. 對社會人士或產業界作業工程師提供了 一完整的訓練教材，並透過推廣方式代 為培訓，以造福人群及社會。 5. 編寫感測轉換暨資料擷取系統實習和課 程所需的教材,以支援學生上課以及產 業界人士參考用。 本計畫的完成，最起碼使學生有了些 許的系統整合之實務經驗，以體驗產業界 的需求，來符合技職體系的目的與宗旨。 三、 結果與討論 本研究計畫利用三年的時間完成感測 轉換暨資料擷取處理，完成後將放至於感 測轉換暨資料擷取實驗室。由於均以實務 為主，是故本研究計劃的完成可增強電機 系學生實作課程的內容，以獲得硬體（感 測轉換電路、單晶片微型電腦及 DSP 的設 計應用等）和相關軟體應用（如 LabVIEW、 GPIB、RS-232、ENET、Signal Processing） 方面的技術訓練、加速自動化的進行，及 系統的整合。本計劃的前二階段均圓滿達 成目的而第三階段（第三年完成）： 1.各種 不同 方式 的感 測 訊號 擷取 及系 統 整合。 2.RS-232C、GPIB 介面與 ENET 的連結。 3.網路資料擷取暨訊號量測中心的建構。 4.數位訊號處理晶片化。 5.訊號處理與系統整合。 6.影像及振動訊號處理與系統整合。 7.PLC 系統整合。 本階段完成後對子計劃二、三、四、
3 七均有實質的幫助。 成果: 1.充實學校電機系館相關實驗室設備 及提供系統整合實作與應用的實習課 程,增加學生對人機圖控介面研發的 經驗,藉由本研究計畫的完成,可成為 電機系儀控組的特色之一。 2.由規畫建立感測轉換人機圖控介面 研發的經驗,可推廣到各系所及產業 界,以降低產業界研發的成本。 3.資料擷取與處理可推廣到各系所及 產業界,以做為系統整合的參改。 4.提供產業界在職社會人士的訓練課 程參考,幫助培育專門技術人才,並可 進一步與產業界合作進行技術交流, 以提升工業界在這方面的應用能力。 四、 參考文獻 1. 姜建國”訊號與系統分析處理”全華圖 書，1995 2. 林宸生”數位訊號處理實務入門”，高立 圖書，1995 3. 謝勝治”自動量測系統-IEEE-488”，全華 圖書，1997 4. 邱創乾”資料擷取系統實務”，立治公 司，1997 5. 林踐”LabVIEW 入門手冊”，凡異出版 社，1998 6. 蕭 子 健 ”LabVIEW 基 礎 篇 ” 高 立 圖 書,1998 7. 王智昱”LabVIEW 進階篇，高立圖書， 1999” 8. 周森益”LabVIEW 分析篇”，高立圖書， 2000 9. 謝勝治”圖控式程式語言-LabVIEW”， 全華圖書，2001 10. 謝勝治”圖控式程式語言-LabVIEW 應 用篇”，全華圖書，2002
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