通用可现场编程数据采集器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种通用可现场编程数据采集器，属于传感器数据采集【技术领域】。该装置包括通用传感器接口、多功能信号调理系统和现场编程模块，其中，通用传感器接口输出端与现场编程模块输入端相连接，多功能信号调理系统输出端与现场编程模块输入端连接，现场编程模块输出端连接在控制器上；通用传感器接口使用20bit针形口作为基本输入输出口；信号调理系统包括串行总线读取缓存设备、并行数据读取缓存设备、AD转换设备、脉宽调制与频率分析设备。本实用新型通过规范的软硬件协议以及改良的现场编程技术使数据采集设备更加易用、更加智能，其灵活的现场编程能力与简单的探头设计技术可以用来快速搭建测量设备或设计仪表。
【专利说明】通用可现场编程数据采集器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种通用可现场编程数据采集器，属于传感器数据采集【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，实现编程数据采集的设备主要是LABVIEW公司的虚拟仪器的技术与德国的通用仪表技术。虚拟仪器技术使用计算机利用有规范协议的软件编程特定的数据采集卡，再通过数据采集卡连接配套的传感器探头从而得到数据。数据采集卡配有多种不同的设备接口以适用于不同的外围设备。通用仪表技术使用完整嵌入式系统作为系统基础，配备若干种专用探头，设备采集的数据可以在LED显示屏上显示，并且由系统自动给出测量的平均值、峰值、均方根值等参数。
[0003]虚拟仪器的技术利用计算机作为终端控制器，配合高性能的数据采集卡，有很高的数据采集速度与处理速度，并且在操作人员使用水平较高的情况下可以实现功能强大的数据实时、非实时处理。但这一技术存在以下缺陷:实现本技术的数据采集卡价格昂贵，并且必须配套计算机才能实现功能，整体设备成本很高。数据采集卡驱动的各种传感器必须是采集卡的配套产品，在种类和使用上受到限制。全套设备包括计算机、采集卡、仪表等，体积大、重量大、能耗高，设备不能脱离实验室、工厂室内等环境工作，携带不方便，使用受到很大限制。另外，设备使用需要操作人员掌握较高水平的计算机知识，并且在这一设备方面受到长时间的专业培训。
[0004]而通用仪表技术使用高性能微处理器构建的嵌入式系统平台作为平台开发，设备移动性能较虚拟仪器技术产品有很大进步，数据处理几乎不需要人为干预即可对数据进行基本的处理。同时设备使用难度与一般的实验室相当，不需要特殊的编写程序。这一技术的不足在于数据采集探头需要使用设备配套的专用探头，种类受到限制，同时设备成本高，价格昂贵。另外，这一设备没有提供较灵活的数据处理方式，数据处理仅限于仪表给出的几种方案，不利于使用。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种通用可现场编程数据采集器，可以利用同一测试主机驱动不同类别、不同原理的传感器探头，该采集器拥有规范化的软硬件设计规范和数据交换协议以实现多种数据采集的功能，采集器设计使用优势微处理器器作为主控制器，使系统体积小、能耗低，从而是设备方便携带与移动，提高了设备的灵活性。并且使用微控制器系统拥有现场编程的能力，能满足不同的数据采集传感器的需求。该设备使用智能化人机交互方案，使用简单方便。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下。
[0007]—种通用可现场编程数据采集器，包括通用传感器接口、多功能信号调理系统和现场编程模块，其中，通用传感器接口输出端与现场编程模块输入端相连接，多功能信号调理系统输出端与现场编程模块输入端连接，现场编程模块输出端连接在控制器上；通用传感器接口使用20bit针形口作为基本输入输出口 ；信号调理系统包括串行总线读取缓存设备、并行数据读取缓存设备、AD转换设备、脉宽调制与频率分析设备；现场编程模块上输入端还连接有阵列键盘，输出端还连接有显示设备。
[0008]进一步地，通用传感器接口的输入输出口上，各数据位分为四个部分:2位数据输送类型声明位，8位并口输入位(或数据类型说明位)，2位VCC与GND网络位和8位串口。
[0009]进一步地，信号调理系统中的串行总线读取缓存设备、并行数据读取缓存设备分别用于读取通过串行或并行数据线发送的数字信号，AD转换设备用以处理模拟信号，脉宽调制与频率分析设备用于处理频率、脉宽等信号。转换后的数据以整形或浮点的形式存储在数据EEPROM和内存中。AD转换设备使用差分通道作为信号输入通路。
[0010]进一步地，现场编程模块使用阵列键盘向控制器发送数据，通过显示设备反馈输入的信号。现场编程组件能够完成通过有限次数值运算进行的数据处理。
[0011]进一步，采集器上还设置有字符显示输出设备等辅助设备。
[0012]该实用新型在工作时，设备工作时传感器探头接入通用传感器接口，设备通过接口中的识别位确定信号的类型，然后根据数据类型不同将信号送入相应信号调理系统得到形式统一的信号。信号可以直接输出在显示输出设备上，也可以交给现场编程模块进行一定的运算处理再输出。
[0013]可现场编程模块使用阵列键盘向控制器发送数据，通过显示设备反馈输入的信号。现场编程组件通过有限次数值运算进行的数据处理，功其功能有，数据函数式映射(通过函数关系转换调理系统的数据并输出)，数据统计运算(对设定范围内的数据进行统计处理:求平均、求方差、求极值等)，数据记录与查阅。
[0014]该实用新型的有益效果在于:不同类型的数据采集设备在工业制造、科研、教学、维修等领域起着非常重要的作用，本实用新型通过规范的软硬件协议以及改良的现场编程技术使数据采集设备更加易用、更加智能。
[0015]设备应用在现场测量、户外作业等情况下，其高机动性的优势将会使这些领域得到更好的仪表辅助。设备应用在学生实验室、低成本研发等情况下可以帮助使用者使用很少的资金而得到全面的设备支持。另外，其灵活的现场编程能力与简单的探头设计技术可以用来快速搭建测量设备或设计仪表。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型实施例中模块结构框图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行描述，以便更好的理解本实用新型。
[0018]如图1所示的通用可现场编程数据采集器，包括通用传感器接口、多功能信号调理系统和现场编程模块，其中，通用传感器接口输出端与现场编程模块输入端相连接，多功能信号调理系统输出端与现场编程模块输入端连接，现场编程模块输出端连接在控制器上；通用传感器接口使用20bit针形口作为基本输入输出口 ；信号调理系统包括串行总线读取缓存设备、并行数据读取缓存设备、AD转换设备、脉宽调制与频率分析设备；现场编程模块上输入端还连接有阵列键盘，输出端还连接有显示设备。
[0019]在通用传感器接口的输入输出口上，各数据位分为四个部分:2位数据输送类型声明位，8位并口输入位(或数据类型说明位)，2位VCC与GND网络位和8位串口。采集器上还设置有字符显示输出设备等辅助设备。
[0020]信号调理系统中的串行总线读取缓存设备、并行数据读取缓存设备分别用于读取通过串行或并行数据线发送的数字信号，AD转换设备用以处理模拟信号，脉宽调制与频率分析设备用于处理频率、脉宽等信号。转换后的数据以整形或浮点的形式存储在数据EEPROM和内存中。AD转换设备使用差分通道作为信号输入通路。
[0021 ] 现场编程模块使用阵列键盘向控制器发送数据，通过显示设备反馈输入的信号。
[0022]该实用新型在工作时，设备工作时传感器探头接入通用传感器接口，设备通过接口中的识别位确定信号的类型，然后根据数据类型不同将信号送入相应信号调理系统得到形式统一的信号。信号可以直接输出在显示输出设备上，也可以交给现场编程模块进行一定的运算处理再输出。
[0023]可现场编程模块使用阵列键盘向控制器发送数据，通过显示设备反馈输入的信号。现场编程组件通过有限次数值运算进行的数据处理，其功能有，数据函数式映射(通过函数关系转换调理系统的数据并输出)，数据统计运算(对设定范围内的数据进行统计处理:求平均、求方差、求极值等)，数据记录与查阅。
[0024]以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种通用可现场编程数据采集器，包括通用传感器接口、多功能信号调理系统和现场编程模块，其特征在于:所述通用传感器接口输出端与现场编程模块输入端相连接，所述多功能信号调理系统输出端与现场编程模块输入端连接，所述现场编程模块输出端连接在控制器上；所述通用传感器接口使用20bit针形口作为基本输入输出口 ；所述信号调理系统包括串行总线读取缓存设备、并行数据读取缓存设备、AD转换设备、脉宽调制与频率分析设备；所述现场编程模块上输入端还连接有阵列键盘，输出端还连接有显示设备。
2.根据权利要求1所述的通用可现场编程数据采集器，其特征在于:所述通用传感器接口的输入输出口上，各数据位分为四个部分:2位数据输送类型声明位，8位并口输入位或数据类型说明位，2位VCC与GND网络位和8位串口。
3.根据权利要求1所述的通用可现场编程数据采集器，其特征在于:所述信号调理系统中的串行总线读取缓存设备、并行数据读取缓存设备分别用于读取通过串行或并行数据线发送的数字信号，所述AD转换设备用以处理模拟信号，所述脉宽调制与频率分析设备用于处理频率、脉宽信号，所述AD转换设备使用差分通道作为信号输入通路。
4.根据权利要求1所述的通用可现场编程数据采集器，其特征在于:所述现场编程模块使用阵列键盘向控制器发送数据，通过显示设备反馈输入的信号。
5.根据权利要求1所述的通用可现场编程数据采集器，其特征在于:所述采集器上还设置有字符显不输出设备。
【文档编号】G05B19/042GK203643782SQ201320752186
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】张世达, 李文茉, 苏鸿全, 田月, 王武迪 申请人:吉林大学