一种信号采集装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种信号采集装置，包括封装在壳体内的数据采集处理器、传感器接口模块、ADC转换模块、显示模块、RS232通讯接口模块和PC主机，ADC转换模块的输出端连接数据采集处理器的输入端，数据采集处理器的输出端连接显示模块的输入端，所述数据采集处理器的输出端还通过RS232通讯接口模块连接PC主机的输入端，所述传感器接口模块包括高精度接口、高速接口、普通接口和分通道计数接口，所述ADC转换模块包括高精度转换模块、高速转换模块、普通转换模块和分通道计数转换模块。此多通道信号采集装置更实用。
【专利说明】一种信号采集装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种信号采集装置，尤其涉及一种多通道的信号采集装置。
【背景技术】
[0002]信号采集是获取目标信息的最直接和最有效的方法，研究信号的采集、存储和处理，具有很强的应用性。随着电子技术的不断发展，信号采集计数得到越来越广泛的应用。信号采集在通信、雷达、航空航天、雷达遥感、电子对抗等领域中有着广泛的应该前景。信号采集系统应运而生，它可以满足对信号采集的各种要求，如精度、传输速度、采样通道等，并且可以满足将采样得到的信号送入计算机进行实时分析处理的功能。
[0003]目前，大多数信号采集系统只是单一具有高精度、高速、多采样通道或者可以将采样数据传送给电脑的功能，因此，目前市面上的大多数数据采集系统使用起来具有一定的局限性。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的，在于提供一种具有较高实用价值的信号采集装置。
[0005]为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是:
[0006]一种信号采集装置，包括封装在壳体内的数据采集处理器、传感器接口模块、ADC转换模块、显示模块、RS232通讯接口模块和PC主机，ADC转换模块的输出端连接数据采集处理器的输入端，数据采集处理器的输出端连接显示模块的输入端，所述数据采集处理器的输出端还通过RS232通讯接口模块连接PC主机的输入端，所述传感器接口模块包括至少一个高精度接口、至少一个高速接口、至少一个普通接口和至少一个分通道计数接口，所述ADC转换模块包括与高精度接口数量相同的高精度转换模块、与高速接口数量相同的高速转换模块、与普通接口数量相同的普通转换模块和与分通道计数接口数量相同的分通道计数转换模块，上述传感器接口模块的高精度接口、高速接口、普通接口、分通道计数接口与ADC转换模块的高精度转换模块、高速转换模块、普通转换模块、分通道计数转换模块一一对应连接。传感器接口模块接收外部输入的模拟信号，并传输给ADC转换模块变换为数字信号，转换后的数字信号传输给数据采集处理器，由数据采集处理器进行分类、处理后显示在显示模块上，同时通过RS232通讯接口模块以串口方式传输给PC主机显示和画图。
[0007]进一步的，所述信号采集装置还包括壳体外部的传感器模块和信号调理电路，所述传感器模块包括至少一个高精度传感器、至少一个高速传感器、至少一个普通传感器和至少一个分通道计数传感器，所述高精度传感器的数量不超过高精度接口的数量，高速传感器的数量不超过高速接口的数量，普通传感器的数量不超过普通接口的数量，分通道计数传感器的数量不超过分通道计数接口的数量；所述信号调理电路包括第一信号调理电路、第二信号调理电路、第三信号调理电路和第四信号调理电路；所述所有高精度传感器的输出端均连接第一信号调理电路的输入端，第一信号调理电路的输出端连接所有高精度接口的输入端，所述所有普通传感器的输出端均连接第二信号调理电路的输入端，第二信号调理电路的输出端连接所有普通接口的输入端，所述所有高速传感器的输出端均连接第三信号调理电路的输入端，第三信号调理电路的输出端连接所有高速接口的输入端，所述所有分通道计数传感器的输出端均连接第四信号调理电路的输入端，第四信号调理电路的输出端连接所有分通道计数接口的输入端。
[0008]进一步的，所述数据采集处理器采用STM32F103芯片。
[0009]进一步的，所述高精度转换模块采用AD7793芯片；普通转换模块采用AD7606芯片。
[0010]进一步的，所述显示模块采用ICL9320芯片。
[0011]采用上述方案后，本实用新型的一种信号采集装置，通过将多种接口结合在一起，能同时采集到高精度、高速、普通的信号，并具有分通道计数的采集方法，实现多通道信号采集，采集精度和采集速度相互补充，并且还有分通道计数的采集功能，适合于多种场合多种应用，具有很高的实用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型信号采集装置的系统框图。
[0013]图2是传感器接口模块与传感器模块连接的框图。
[0014]图3是ADC转换模块结构框图。
【具体实施方式】
[0015]以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
[0016]如图1所示为一种信号采集装置，包括封装在壳体内的数据采集处理器、传感器接口模块、ADC转换模块、显示模块、RS232通讯接口模块和PC主机。传感器接口模块的输出端连接ADC转换模块的输入端，ADC转换模块的输出端连接数据采集处理器的输入端，数据采集处理器的输出端连接显示模块的输入端，且所述数据采集处理器的输出端还通过RS232通讯接口模块连接PC主机的输入端。传感器接口模块接收外部输入的模拟信号，并传输给ADC转换模块变换为数字信号，转换后的数字信号传输给数据采集处理器，由数据采集处理器进行分类、处理后显示在显示模块上，同时通过RS232通讯接口模块以串口方式传输给PC主机显示和画图；前述均为现有结构及工作方式，在此不再赘述。
[0017]如图2所示，所述传感器接口模块包括至少一个高精度接口、至少一个高速接口、至少一个普通接口和至少一个分通道计数接口，所述信号采集装置还包括壳体外部的传感器模块和信号调理电路，所述传感器模块包括高精度传感器、高速传感器、普通传感器和分通道计数传感器，且所述高精度传感器的数量不超过高精度接口的数量、高速传感器的数量不超过高速接口的数量、普通传感器的数量不超过普通接口的数量、分通道计数传感器的数量不超过分通道计数接口的数量；所述信号调理电路包括第一信号调理电路、第二信号调理电路、第三信号调理电路和第四信号调理电路。所述所有高精度传感器的输出端均连接第一信号调理电路的输入端，而第一信号调理电路的输出端连接所有高精度接口的输入端，且每个高精度传感器分别与一个高精度接口相对应，而任意一个高精度接口至多有一个对应的高精度传感器，下同；所述所有普通传感器的输出端连接第二信号调理电路的输入端，而第二信号调理电路的输出端连接所有普通接口的输入端；所述所有高速传感器的输出端连接第三信号调理电路的输入端，而第三信号调理电路的输出端连接所有高速接口的输入端；所述所有分通道计数传感器的输出端连接第四信号调理电路的输入端，而第四信号调理电路的输出端连接所有分通道计数接口的输入端。
[0018]需要说明的是，所述传感器接口模块包含的种类可以仅是前述四种中的一种或多种，如仅采用高精度接口、高速接口和普通接口，而不包括分通道计数接口，可根据实际情况进行选择。
[0019]在本实施例中，传感器接口模块包括2个高精度接口、3个高速接口、4个普通接口和I个分通道计数接口，用以接收外部不同类型的传感器采集到的模拟信号。每个传感器接口可接收的模拟电压量(即模拟信号)在0-2.5V之间，使用时，各个传感器的模拟电压量通过信号调理电路使得输出量变为0-2.5V之间的模拟电压量。需要进行高精度采集的输出信号连接在高精度传感器接口，进行24位高精度采样处理；需要进行高速采集的输出信号连接在高速传感器接口，进行IMHz的高速采样处理，精度保证12位；普通传感器可以接在普通传感器接口，进行16位和300KHZ的普通采样；需要进行分通道计数采样方法的输出信号连接在分通道计数接口，进行分通道计数方法采样。所谓的分通道计数方法采样是指，将0-2.5V均匀分为64段，每段在数据采集处理器内对应一个虚拟通道，对数据进行采集后，在处理器内对每个虚拟通道进行计数，最后输出IOs内64个虚拟通道的电压计数值。
[0020]如图3所示，所述ADC转换模块包括高精度转换模块、高速转换模块、普通转换模块、分通道计数转换模块，高精度转换模块的数量与高精度接口相同，高速转换模块的数量与高速接口相同，普通转换模块的数量与普通接口相同，分通道计数转换模块的数量与分通道计数接口相同，ADC转换模块的高精度转换模块、高速转换模块、普通转换模块、分通道计数转换模块分别与高精度接口、高速接口、普通接口和分通道计数接口一一对应连接。ADC转换模块的作用是将外部的传感器模块采样得到的模拟信号转换为数字信号，方便数据采集处理器进行数字化处理。对于高精度接口传送来的模拟信号，通过高精度转换模块，将模拟信号转换成为24位高精度数字信号，实现高精度转换。对于高速接口传送来的模拟信号，通过高速转换模块，将模拟信号以IMHz的速度进行转换，实现高速转换。对于普通接口传送来的模拟信号，通过普通转换模块，将模拟信号以300KHZ的速度转换成为16位的数字信号，实现普通转换。对于分通道计数接口传送来的模拟信号，通过分通道技术转换模块，将模拟信号以300KHZ的速度转换成为12位的数字信号，然后通过数据采集处理器进行虚拟通道计数来实现分通道计数。在本实施例中，所述数据采集处理器采用STM32F103芯片；所述高精度转换模块采用AD7793芯片；普通转换模块采用AD7606芯片，也可无需另外设置，而利用STM32F103芯片内部的12位ADC转换器实现模拟信号的数字转换，以节省成本；所述显示模块为彩色TFT屏幕显示触摸模块显示，采用ICL9320芯片。
[0021]传感器接口模块输出的模拟信号通过ADC转换模块转换成数字信号，ADC转换模块将数字信号传送给数据采集处理器，数据采集处理器接收到ADC转换模块转换的数字信号，并对所述数字信号进行读取、实时存储并将数据显示在显示模块上之后，同时还可以通过RS232通讯接口模块以串口通讯的方式将处理好的数据以2s为单位，依次发送给PC主机。发送时，将统一加上标志位以使PC主机可以识别。第一高精度采集通道加入标志位‘a’ ；第二高精度采集通道加入标志位‘b’ ；第一高速采集通道加入标志位‘c’ ；高速采集通道第二加入标志位‘d’ ；第一高速采集通道加入标志位‘e’ ；普通采集通道加入标志位‘f’ ；第二普通采集通道加入标志位‘g’ ；第三普通采集通道加入标志位‘h’ ；第四普通采集通道加入标志位‘i’ ；分通道计数采集通道加入标志位‘j’。
[0022]PC主机作为数据采集装置与人之间的远程交互界面。当人们想实时观察数据采集装置采集到的数据时，可以点击“开始接受”按钮。这时，PC主机将打开串口，开始接收数据采集装置依次发送的数据。接收到数据之后按照数据的标志位进行显示和画图。其中，第一、二高精度采集通道分别显示在第一、二高精度采集通道后的单元格里。第一、二、三高速采集通道分别显示在第一、二、三高速采集通道后的单元格里。第一至四普通采集通道分别显示在第一至四普通采集通道后的单元格里。对于分通道技术采集通道的数据，将绘制电压一电压数量图进行显示。
[0023]本实施例的一种信号采集装置所涉及的多通道信号采集装置实现了 2通道高速信号采集、3通道高精度信号采集、4通道普通信号采集的功能和I通道分通道计数的采集方法。需要说明的是，本实用新型中尽管存在程序，但传感器模块、ADC转换模块和数据采集处理器等是现有技术中十分成熟的硬件模块，无需对其程序进行改进即可实现，不涉及对于方法的改进，故仍属于实用新型的保护客体。
[0024]综上所述，本实用新型的一种信号采集装置通过将多种接口结合在一起，能同时采集到高精度、高速、普通的信号，采集通道和方法丰富，采集精度和采集速度相互补充，克服了一般数据采集系统采集通道方式单一的缺点，并且还有分通道计数的采集功能，适合于多种场合多种应用，具有很高的实用价值。
[0025]以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
【权利要求】
1.一种信号采集装置，包括封装在壳体内的数据采集处理器、传感器接口模块、ADC转换模块、显示模块、RS232通讯接口模块和PC主机，ADC转换模块的输出端连接数据采集处理器的输入端，数据采集处理器的输出端连接显示模块的输入端，所述数据采集处理器的输出端还通过RS232通讯接口模块连接PC主机的输入端，其特征在于:所述传感器接口模块包括至少一个高精度接口、至少一个高速接口、至少一个普通接口和至少一个分通道计数接口，所述ADC转换模块包括与高精度接口数量相同的高精度转换模块、与高速接口数量相同的高速转换模块、与普通接口数量相同的普通转换模块和与分通道计数接口数量相同的分通道计数转换模块，上述传感器接口模块的高精度接口、高速接口、普通接口、分通道计数接口与ADC转换模块的高精度转换模块、高速转换模块、普通转换模块、分通道计数转换模块一一对应连接。
2.如权利要求1所述的一种信号采集装置，其特征在于:所述信号采集装置还包括壳体外部的传感器模块和信号调理电路，所述传感器模块包括至少一个高精度传感器、至少一个高速传感器、至少一个普通传感器和至少一个分通道计数传感器，所述高精度传感器的数量不超过高精度接口的数量，高速传感器的数量不超过高速接口的数量，普通传感器的数量不超过普通接口的数量，分通道计数传感器的数量不超过分通道计数接口的数量；所述信号调理电路包括第一信号调理电路、第二信号调理电路、第三信号调理电路和第四信号调理电路；所述所有高精度传感器的输出端均连接第一信号调理电路的输入端，第一信号调理电路的输出端连接所有高精度接口的输入端，所述所有普通传感器的输出端均连接第二信号调理电路的输入端，第二信号调理电路的输出端连接所有普通接口的输入端，所述所有高速传感器的输出端均连接第三信号调理电路的输入端，第三信号调理电路的输出端连接所有高速接口的输入端，所述所有分通道计数传感器的输出端均连接第四信号调理电路的输入端，第四信号调理电路的输出端连接所有分通道计数接口的输入端。
3.如权利要求1所述的一种信号采集装置，其特征在于:所述数据采集处理器采用STM32F103 芯片。
4.如权利要求1所述的一种信号采集装置，其特征在于:所述高精度转换模块采用AD7793芯片；普通转换模块采用AD7606芯片。
5.如权利要求1至4中任一项所述的一种信号采集装置，其特征在于:所述显示模块采用ICL9320芯片。
【文档编号】G05B19/042GK203720588SQ201420047933
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】张加宏, 杨博, 张仙玲, 顾芳, 冒晓莉 申请人:南京信息工程大学