专利名称：基于Nand Flash的数据采集系统的制作方法
技术领域：
在工业控制、检测和学校科研教学领域中，本系统可以实现对控制测量对象电学特性的数据采集，以便进行科学的数据分析和处理。
背景技术：
自动化领域中，在工业现场一般会安装很多类型的传感器，如力敏的，热敏的，光敏的，磁敏的等等。这些传感器的作用就是 实现对被检测对象的检测，测量。在工业自动化控制中要做出创新或探索，通常需要对研究对象先有一些具体的了解。比如在选择合适的传感量作为研究对象之后，就需要知道传感器输出信号的特征和规律，然后做进一步的处理，只有掌握了被控对象的电学信号特性规律才能做出更有效的控制和管理，从而提高了工业生产的可靠性和效率。而研究对象的特征需要从大量的实际数据中寻找，因此，数据采集这一环节至关重要。学校科研、实验中也常常需要简单可靠，使用方便，价格低廉的数据采集系统，为老师和学生的学术研究、科研实践提供科学依据。现在市场上的数据采集卡有不少，其原理都是从传感器或其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或者电量信号，最后送到PC中进行分析和处理。但是经过分析它们都有着自身的缺点，主要表现在以下方面I.采样时需要占用PC机的总线，如PCI，USB，ISA总线等，在现场没有计算机的情况下无法使用；2.设备功能多而复杂，对于低端市场造成浪费；3.价格昂贵。
发明内容
针对市场上数据采集卡存在的以上缺点，本发明提供了一种很好的解决方案——基于Nand Flash的数据采集系统。本发明包括上位机软件、硬件采集板和控制面板。上位机软件主要是接收硬件采集板的上传数据。硬件采集板负责数据的采样和存储，采样时它独立工作，由手动控制被采集信号的放大处理和存储，无需计算机的总线支持。系统框图如图I所示。所述的硬件采集板包括传感器电路接口，微处理器，Nand Flash存储器，AD转换器，信号调理电路。所述的硬件采集板的控制面板示意图如图2所示。所述的基于硬件采集板的控制面板提供采样过程中的所有操作。传感器电路接入系统后，首先需要对电信号进行调理，包括放大，滤波等。放大信号由图2中开关S2和S3控制。S2，S3共有4种开关组合从而提供4种不同的放大倍数。而放大的后的信号幅度由图2中的指示灯L1，L2，L3指示。LI亮表示正电压超出采样量程；L3亮表示负压超出采样量程；L2常亮不闪烁表示采样电压过低需要放大；L2闪烁表示信号电压满足采样要求，可以进行采样。图2中的按钮B是启动采样按钮，指示灯L4指示AD转换器的忙闲状态。最后数据存入Nand Flash中。数码管则显示采样的次数，既可以区分各次采样的内容，也可以间接指示Flash的容量使用情況。本发明的特点就是采样过程无需计算机參与，操作简单可靠，容量大，价格低廉。非常适合低端エ业检测自控领域和学校科研教学使用。
图I是基于Nand Flash的数据采集系统的系统框2是基于Nand Flash的数据采集系统的控制面板示意图
具体实施方式
图2中开关SI是系统电源开关，上电前SI处于关闭状态。先接入传感器电路，可以直接是电压输出型传感器或者是经过电流电压变换后的电流型传感器电路。由于采样对象的多祥性，本发明没有给出特定传感器电路，而是根据需要由用户自己定义。本发明的主要操作共有以下几种调节放大开关、采样、上传和删除。打开开关SI，系统上电。从传感器电路得到微弱的电压信号后，需要对其先进行处理才能被ADC有效采样。电压信号处理过程分为ニ步放大和滤波。其中放大部分采用倍数可控电路设计，设计了 1，2，3，4共4档放大倍数，I档为最小倍数，4档为最大倍数。分别由图2中的开关S2和S3控制控制。具体的对应倍数设置如下表I :表I
权利要求
1.基于NandFlash的数据采集系统，包含硬件采集板和控制面板，其特征在干 a.控制面板控制采样电压信号的幅度值满足硬件采集板的要求。
b.硬件采集板完成对电压信号的放大，滤波，存储和数据上传。
2.根据权利要求I所述的基于NandFlash的数据采集系统，其特征在干硬件采集板包含一个微控制器，ー个Nand Flash存储器，ー个倍数可控放大电路，ー个低通滤波电路。
3.根据权利要求I所述的基于NandFlash的数据采集系统，其特征在干控制面板包含一组数码管，ー组LED电压监视指示灯，ー组系统状态指示灯，ー组手动控制放大开关，ー个按钮。
4.根据权利要求2所述的基于NandFlash的数据采集系统，其特征在干微控制器采用8位的单片机，作为存储、控制显示和通讯的核心；Nand Flash采用三星公司的K9F2808U0C芯片，存储容量为16Mbyte。
5.根据权利要求2所述的基于NandFlash的数据采集系统，其特征在干倍数可控放大电路分为前后两级，电路由集成四运放LT6012为核心，LT6012内含4个独立运放A，B，C，D，其中运放A，B用于倍数可控放大电路，运放C，D用于低通滤波电路。以前级放大电路为例，电路的组成为运放A的正端接模拟输入信号，运放A的负端接电阻Rl的一端(1)，而电阻Rl另一端⑵接地，电阻R2 —端(3)接运放A的负端，电阻R2另ー端⑷和R3 —端(5)串联，R3的另一端(6)和运放A的输出端相连。前级放大电路和后级放大电路结构相同且串联使用。
6.根据权利要求2所述的基于NandFlash的数据采集系统，其特征在干低通滤波器电路串联在倍数可控放大电路之后，用于放大信号的杂波去除。其电路核心为集成运放LT6012内的运放C和运放D分别构成的ニ阶低通滤波器，两个ニ阶低通滤波器串联使用构成四阶低通滤波器。以运放C为例，其电路由电阻R4，R5和无极性电容C1，C2构成，电路接法为R4的一端(7)接模拟输入信号，R4的另一端(8)接R5的一端(9),R5的另一端(10)接运放C的正端，运放C的负端接运放C的输出端，电容Cl的一端(11)接地，电容Cl的另一端(12)接运放C的正端，电容C2的一端(13)接电阻R5的一端(9)，电容C2的一端(14)接运放C的输出端。运放D的接法同运放C。
7.根据权利要求3所述的基于NandFlash的数据采集系统，其特征在干数码管显示两位阿拉伯数字,用来表示已存入Nand Flash内的采样次数；LED电压指示灯共有3个LI，L2，L3，L1亮表示采样正电压超出范围，L3亮表示采样负电压超出范围，L2常亮表示采样电压过低，L2灭或者闪亮表示采样电压正常；状态指示灯L4用于显示系统的状态,L4亮表示系统忙，L4灭表示系统闲；手动控制放大开关有两个S2和S3，其开关组合状态代表不同的放大档，具体意思如下表I : 表I
8.根据权利要求3所述的基于Nand Flash的数据采集系统，其特征在于按钮的设置有三个作用，在软件的配合下可以实现采样启动，上传数据，删除数据。
全文摘要
在自动化领域以及学校科研教学领域中，针对市场上数据采集卡设备的不足，设计了一种基于Nand Flash的数据采集系统。系统以MCU和Flash为核心，完成对数据的采集和存储。设计分为硬件采集板和控制面板两部分。控制面板通过对两组开关的控制，实现对放大倍数的调控；硬件采集板则完成信号的放大，滤波、采集、存储和上传。整个系统简单可靠，成本低，可以很好满足科研教学等低端市场的要求。
文档编号G05B15/02GK102654752SQ201110051119
公开日2012年9月5日 申请日期2011年3月3日 优先权日2011年3月3日
发明者汪磊, 陈瑶, 高贤虎 申请人:汪磊, 陈瑶, 高贤虎