一种普适数据采集装置的制作方法

本发明涉及诸多嵌入式技术，包含有CAN总线技术、RS232通讯协议、RS485通讯协议设计、4-20ma技术等，是工业控制现场数据采集装置的解决方案。

背景技术：

目前数据采集装置种类较多。但是符合工业级的数据采集设备的一般都具有以下几个缺点：

1、可移植性较差。设备一般都是定向设计的，符合某个特定的应用场合，功能单一。

2、拓展性不高。随着规模的变大，成本大大增加。

3、系统臃肿，维护难。系统较复杂，若出现问题将造成很大的影响。

技术实现要素：

本发明是为了克服传统数据采集装置系统各个缺点，提供了一种新型的数据采集装置，本装置只需简单的安装就可实现对数据的监测和简单的处理。

本发明所采取的具体技术方案：

本发明包括可用于工业控制场景的主控模块、CAN模块、RS232模块、RS485模块、Buffer模块、4-20ma模块。

所述的主控模块为产品型号为R5F21347WJFP的瑞萨单片机。串口接口RXD0连接RS232模块的R1OUT，串口接口TXD0连接RS232模块的T1IN。串口接口RXD2连接RS485模块的R，串口接口TXD2连接RS485模块的D,串口接口RTS2#引脚连接RS485的RE#和DE。AD转换接口AN0连接4-20ma模块的Vout，AD转换接口AN1连接4-20ma模块的Vout。CAN接口的CRX0连接CAN模块的RXD，CAN接口的CTX0连接CAN模块的TXD，主控模块的P6_4连接CAN模块的STB。主控模块的MODE引脚上拉10k电阻，复位接口RESET#连接BD52E33G-MTR芯片，时钟接口XOUT连接晶振电路，时钟接口XIN连接晶振电路，参考电压接口VREF连接5v电压。主控模块的P1_0引脚连接Buffer模块，主控模块的P1_1引脚连接Buffer模块。VSS接口接地，VCC接口连接5V电源用100nF电容滤波。

所述的CAN模块是产品型号为TJA1042T/3的高速CAN收发器。电源接口VCC连接5V电源用100nF电容滤波，VIO引脚连接3.3V电源用100nF电容滤波，GND接地。CAN总线通信接口CANH和CANL分别并联60欧的下拉电阻，并联接地的齐纳二极管。引脚1、4、8和主控模块连接。

所述的RS232模块是产品型号为MAX3221EUE的rs-232收发器。电源接口VCC连接5V电源用100nF电容滤波，GND接地。充电泵正极C1+引脚连接100nF电容然后连接充电泵负极C1-，反向电荷泵正极C2+引脚连接100nF电容然后连接反向电荷泵负极C2-。使能接口EN#接地，FORCEON引脚接地，FORCEOFF引脚接5V电源。TTL输入接口T1IN上拉1K电阻连接主控模块，TTL输出接口R1OUT上拉1K电阻连接主控模块。V+引脚连接100nF电容接地，V-引脚连接100nF电容接地。引脚8、10、13留出端子连接外电路。

所述的RS485模块是产品型号为SN65HVD10的rs-485收发器。电源接口VCC连接5V电源用100nF电容滤波，GND接地。引脚1、2、3、4连接主控模块。

所述的Buffer模块是产品型号为NC7WZ07的超高速双缓冲。电源接口VCC连接5V电源，GND接地。输出接口Y1上拉10K电阻，连接接地的齐纳二极管，输出接口Y2上拉10K电阻，连接接地的齐纳二极管。引脚1，3连接主控模块。

所述的4-20ma模块是产品型号为AD8420ARMZ的电压放大器。电源接口+Vs连接24V电源用100nF电容滤波，-Vs接地。参考电压接口REF接地，反馈接口FB接1k电阻后接地，并连接23.7k电阻用1uF的电容滤波连接ADR02AR芯片的VOUT。同相接口+IN连接20k电阻，连接50欧电阻后接地，连接330pF电容接地，并连接3.3nF电容连接反相接口-IN。反向接口-IN连接20K电阻接地，连接330pF电容接地，并连接3.3nF电容连接正相接口+IN。Vout连接主控模块，并通过1.58K的电阻连接反馈接口FB。

本发明的有益效果：本发明由主控模块、CAN模块、RS232模块、RS485模块、Buffer模块、4-20ma模块组成所以可以适用于各种方式的采集，移植性很强。此外，还留有八个模拟信号输入接口和多个中断接口，以便日后采集信号增多时的扩展。相比一些现有的数据采集装置，本发明的系统更小，十分方便维护。

附图说明

图 1 为本发明中工业控制场景的数据采集装置结构示意图；

图 2为本装置中主控模块示意图；

图 3为本装置中CAN模块示意图；

图 4 为本装置中RS232模块示意图；

图 5 为本装置中RS485模块示意图；

图 6为本装置中Buffer模块示意图；

图7为本装置中4-20ma模块示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明的数据传输装置由主控模块R5F21347WJFP、CAN模块TJA1042T/3、RS232模块MAX3221EUE、RS485模块SN65HVD10和Buffer模块构成。

如图2所示，所述的主控模块产品是型号为R5F21347WJFP的瑞萨单片机，这是R5C硬件内核的器件，功能和资源相对充足。主控模块为其他连接模块提供了连接接口。

如图3所示，所述的CAN模块是产品型号为TJA1042T/3的高速CAN收发器。电源接口VCC连接5V电源用100nF电容滤波，VIO引脚连接3.3V电源用100nF电容滤波，GND接地。CAN总线通信接口CANH和CANL分别并联60欧的下拉电阻，并联接地的齐纳二极管。引脚1、4、8和主控芯片连接。

如图4所示，所述的RS232模块是产品型号为MAX3221EUE的rs-232收发器。电源接口VCC连接5V电源用100nF电容滤波，GND接地。充电泵正极C1+引脚连接100nF电容然后连接充电泵负极C1-，反向电荷泵正极C2+引脚连接100nF电容然后连接反向电荷泵负极C2-。使能接口EN#接地，FORCEON引脚接地，FORCEOFF引脚接5V电源。TTL输入接口T1IN上拉1K电阻连接主控模块，TTL输出接口R1OUT上拉1K电阻连接主控模块。V+引脚连接100nF电容接地，V-引脚连接100nF电容接地。

如图5所示，所述的RS485模块是产品型号为SN65HVD10的rs-485收发器。电源接口VCC连接5V电源用100nF电容滤波，GND接地。引脚6、7连接插头。引脚1、2、3、4连接主控模块。

如图6所示，所述的Buffer模块是产品型号为NC7WZ07的超高速双缓冲。电源接口VCC连接5V电源，GND接地。输出接口Y1上拉10K电阻，连接接地的齐纳二极管，输出接口Y2上拉10K电阻，连接接地的齐纳二极管。引脚1，3连接主控模块。

如图7所示，所述的4-20ma模块是产品型号为AD8420ARMZ的电压放大器。电源接口+Vs连接24V电源用100nF电容滤波，-Vs接地。参考电压接口REF接地，反馈接口FB接1k电阻后接地，并连接23.7k电阻用1uF的电容滤波连接ADR02AR芯片的VOUT。同相接口+IN连接20k电阻，连接50欧电阻后接地，连接330pF电容接地，并连接3.3nF电容连接反相接口-IN。反向接口-IN连接20K电阻接地，连接330pF电容接地，并连接3.3nF电容连接正相接口+IN。Vout连接主控模块，并通过1.58K的电阻连接反馈接口FB。

本发明的工作过程为：该种普适数据采集装置提供了若干种数据接收和发送方式。可以接受发送GPIO信号，亦可以采集信号格式为4-20mA传感器发送的数据，4-20mA模块将采集到的模拟信号转换成数字信号，亦可以通过CAN模块、RS232模块、RS485模块接收挂载在相应总线上传感器发送的数据；数据中转存储为Buffer模块；主控模块可以选择将处理过的数据通过CAN模块、RS232模块、RS485模块发送给数据传输设备。