基于STM32微控制器的高速数据记录装置及其控制方法与流程

本发明涉及一种高速数据记录领域，特别涉及一种基于stm32微控制器的对插座接头拔出瞬间进行信号采集和电容剩余电压进行信号采集的数据记录装置及其控制方法。

背景技术：

电源插座和插头采用弹性物理连接，在插头拔出瞬间，如果用电器里面有电感之类的元件，会在拔出的瞬间在插头端产生一个很高的电压，这个高电压可能会对敏感的仪器仪表造成损坏，为了仪表安全，需要根据该电压的高低设计合适的抑制电路，为此需要在插头拔出的瞬间对插头上的电压进行高速采集。

在仪表关断的以后，内部的电容由于储能的特性，会存在一部分能量，该能量以电压形式显示，这种现象会对仪器内的局部电路持续小电流供电，产生一些意想不到的结果，为避免这种情况，需要对电容设计放电回路，为此需要对仪表内使用的电容剩余电压进行高速采集。

对于上述两种情况，市场上现有数据记录仪的采集速率很难满足测量要求，使用高级的数据采集设备，成本过于昂贵，并且使用不方便，也不能满足实际需求。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题是提供一种测量现有技术上述两种情况所提供至少10k次/秒的采样率，最大提供0.5小时的连续数据记录，在采样精度上，拔出插头的测量精度为0.5v，电容放电的测量精度为1v，测试误差为0.1，并基于stm32微控制器的高速数据记录装置。本发明所解决的另一技术问题是提供一种快速记录信号变化并基于stm32微控制器的高速数据记录装置的控制方法。

本发明的技术解决方案是所述基于stm32微控制器的高速数据记录装置，其特殊之处在于，包括电压变送传感器⑴、高速采集模块⑵、通信模块⑶、显示和输入模块⑷和电压转换模块⑸，其中，所述高速采集模块⑵，根据显示输入模块⑷中的输入要求，接收电压变送传感器⑴传输过来的数据，同时将该数据进行转换处理，通过通信模块⑶传至pc，同时将数据以图形的方式实时显示在显示输入模块的显示屏上；

电压变送传感器⑴，提供两个输入通道，分别用来对插座和电容的电压进行测量，并调理到高速采集模块⑵上ad转换器规定的范围内；

通信模块⑶，使用usb2.0接口将高速采集模块⑵转换的数据传送到pc；

显示和输入模块⑷，接收用户的测试指令，并将高速采集模块⑵的结果实时显示出来；

电压转换模块⑸，接收外部avc220v交流电并对外提供ac220v的交流电，同时将ac220v交流电转换为3.3v直流电，为电压变送模块⑴、高速采集模块⑵、通信模块⑶、显示和输入模块⑷供电。

作为优选：所述高速采集模块⑵由主芯片stm32f103zet6、程序存储器m29w128fh、高速缓存存储器is61lv51216和大容量数据存储器hy27uf081g2a以及外围电路组成。

作为优选：所述电压变送传感器⑴包括插座测量通道和电容测试通道，均由测试探头bnc接口及其电缆和板载连接器，及高精度分压电阻组成。

作为优选：所述通信模块⑶由板载usb接口及其外围电路组成。

作为优选：所述显示和输入模块⑷由带触摸功能的lcd显示器、电缆、连接器，以及外围电路组成。

作为优选：所述电压转换模块⑸的ac供电部分由电缆和电源连接器组成，dc部分由ac-dc电源模块及其电缆组成。

本发明的技术解决方案是所述基于stm32微控制器的高速数据记录装置的控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

⑴根据被测目标的实际情况选择相应的插头或电容测量通道，将装置的探头连接到被测目标，将装置通信模块⑶连接到pc，打开pc端监控软件进行软件初始化；

⑵判断所述装置是否处于待机状态；

⑶是，则变送传感器⑴送出正常工作状态信号到高速采集模块⑵，高速采集模块⑵不记录该数据，并返回步骤⑵；

⑷否，则被测插头拔出或被测电容断电前，通过根据显示输入模块⑷发送采集指令给高速采集模块⑵，所述高速采集模块⑵进入工作状态；

⑸判断进入工作状态的是被测插头还是被测电容；

⑹如果是插头，则记录插头测量数据；

⑺判断是否在10秒内，否，则返回步骤⑹；

⑻判断是否在10秒内，是，则本次测量结束；

⑼承接步骤⑸，如果是电容，则记录电容测量数据；

⑽判断是否在30分钟内，否，则返回步骤⑼；

⑾判断是否在30分钟内，是，则本次测量结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果:

⑴本发明的记录装置能高速、高精度采集电源插头拔出瞬间火线上电压的变化情况，亦能高速、高精度记录大型电容器剩余电量的变化情况。

⑵本发明的记录装置能提供至少10k次/秒的采样率，最大提供0.5小时的连续数据记录，在采样精度上，拔出插头的测量精度为0.5v，电容放电的测量精度为1v，测试误差为0.1％。

⑶本发明的记录装置结构简单，性价比高。

附图说明

图1是本发明高速数据记录装置电路框图；

图2是本发明高速采集模块电路框图；

图3是本发明高速数据记录装置控制方法的流程图。

具体实施方式

本发明下面将结合附图作进一步详述：

请参阅图1所示，所述基于stm32微控制器的高速数据记录装置，包括电压变送传感器⑴、高速采集模块⑵、通信模块⑶、显示和输入模块⑷和电压转换模块⑸，其中，所述高速采集模块⑵，根据显示输入模块⑷中的输入要求，接收电压变送传感器⑴传输过来的数据，同时将该数据进行转换处理，通过通信模块⑶传至pc，同时将数据以图形的方式实时显示在显示输入模块的显示屏上；

电压变送传感器⑴，提供两个输入通道，分别用来对插座和电容的电压进行测量，并调理到高速采集模块⑵上ad转换器规定的范围内；

通信模块⑶，使用usb2.0接口将高速采集模块⑵转换的数据传送到pc；

显示和输入模块⑷，接收用户的测试指令，并将高速采集模块⑵的结果实时显示出来；

电压转换模块⑸，接收外部avc220v交流电并对外提供ac220v的交流电，同时将ac220v交流电转换为3.3v直流电，为电压变送模块⑴、高速采集模块⑵、通信模块⑶、显示和输入模块⑷供电。

本实施例中，所述电压变送传感器⑴包括插座测量通道和电容测试通道，均由测试探头bnc接口及其电缆和板载连接器，及高精度分压电阻组成。

本实施例中，所述通信模块⑶由板载usb接口及其外围电路组成。

本实施例中，所述显示和输入模块⑷由带触摸功能的lcd显示器、电缆、连接器，以及外围电路组成。

本实施例中，所述电压转换模块⑸的ac供电部分由电缆和电源连接器组成，dc部分由ac-dc电源模块及其电缆组成。

请参阅图2所示，所述高速采集模块⑵由主芯片stm32f103zet6、程序存储器m29w128fh、高速缓存存储器is61lv51216和大容量数据存储器hy27uf081g2a以及外围电路组成。

请参阅图1、图2所示，所述基于stm32微控制器的高速数据记录装置的工作原理：

根据被测目标的实际情况选择相应的插头或电容测量通道，将装置的探头连接到被测目标，将装置通信模块⑶连接到pc，打开pc端监控软件进行软件初始化；

所述新型记录装置开机，通过显示输入模块⑷将装置设为待机状态，变送传感器⑴送出正常工作状态信号到高速采集模块⑵，此时高速采集模块不记录该数据；

被测插头拔出或被测电容断电前，通过根据显示输入模块⑷发送采集指令给高速采集模块⑵，该模块开始工作；

插头拔出或被测电容断电，此时电信号开始发生变化，相应的在电压变化被变送传感器⑴上送到高速采集模块⑵；

高速采集模块⑵将该信号转换成数字数据，一方面存储在模块内的高速缓存存储器is61lv51216上，一方面将该数据通过通信模块⑶送给pc，一方面该数据经过运算输出到显示输入模块⑷，在仪器上直接观察；

当程序设定的测量时间到达时，高速采集模块⑵停止工作，将本次测量数据从is61lv51216上读出并存入hy27uf081g2a，用户可通过usb接口读取本次测量数据，本次测量结束。

请参阅图3所示，所述基于stm32微控制器的高速数据记录装置的控制方法，包括以下步骤：

⑴根据被测目标的实际情况选择相应的插头或电容测量通道，将装置的探头连接到被测目标，将装置通信模块⑶连接到pc，打开pc端监控软件进行软件初始化；

⑵判断所述装置是否处于待机状态；

⑶是，则变送传感器⑴送出正常工作状态信号到高速采集模块⑵，高速采集模块⑵不记录该数据，并返回步骤⑵；

⑷否，则被测插头拔出或被测电容断电前，通过根据显示输入模块⑷发送采集指令给高速采集模块⑵，所述高速采集模块⑵进入工作状态；

⑸判断进入工作状态的是被测插头还是被测电容；

⑹如果是插头，则记录插头测量数据；

⑺判断是否在10秒内，否，则返回步骤⑹；

⑻判断是否在10秒内，是，则本次测量结束；

⑼承接步骤⑸，如果是电容，则记录电容测量数据；

⑽判断是否在30分钟内，否，则返回步骤⑼；

⑾判断是否在30分钟内，是，则本次测量结束。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。