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随着我国水电行业在电力系统中所占比重的增加及单机容量的增大，水电机组的运行状态直接关系到水电站的安全稳定，更关系到电力系统能否为国家提供持续、安全、经济的电力。因此，实现有效的机组状态监测和故障诊断，提高维修的针对性，具有重要的研究意义。
振动是影响水电机组安全稳定运行的重要因素。对振动数据的采集和分析，是实现对水电机组工作状态的实时监控的一个重要手段。
本论文是以水电机组实时监测控制系统设计项目的子项目水电机组振动数据采集及分析系统设计为背景，综合运用单片机控制技术、USB接口技术和虚拟仪器技术设计了一套采用USB接口的高速多通道数据采集及分析系统。该系统主要实现对水电机组振动数据的实时采集、传输、处理、存储、显示和初步分析，为水电站的工程技术人员进行水电机组的故障诊断和监控提供数据和技术上的支持，以保障水电机组的安全运行。
本论文设计的数据采集分析系统的硬件模块部分采用美国Cygnal公司的C8051F020单片机实现振动数据的采集和存储以及相关控制，同时采用Cypress公司的USB接口芯片CY7C68013A实现数据的传输和硬件模块与计算机的连接。系统的上位机部分采用LabVIEW8.2虚拟仪器软件开发平台实现上位机应用程序开发和虚拟操作面板的设计。
基于本课题的研究内容，本论文首先对基于虚拟仪器技术的数据采集系统的基本组成、设计原则和需要考虑的关键问题等进行了详细的说明；然后详述了本课题所设计的数据采集系统数据采集硬件模块的设计方法和实现过程，主要包括：主要芯片的选择、单片机外围电路的配置、USB接口电路的搭建和整个系统硬件模块原理图的设计及硬件电路制作；其次详述了在Keil C51开发环境下，系统硬件模块驱动程序的开发过程，主要包括：USB固件程序开发、固件下载USB设备驱动程序设计、USB设备驱动程序设计和USB设备安装文件的编写及USB驱动程序的下载。接着详述了系统上位机应用程序的设计过程，主要包括：VC++6.0环境下动态链接库的编制、LabVIEW环境下对动态链接库的调用和系统应用程序的实现及系统虚拟操作面板的设计。最后进行了系统的整机测试，结果表明：系统各项性能指标满足课题设计要求。