多通道数据采集与处理系统的制作方法

文档序号:10802480阅读:621来源:国知局
多通道数据采集与处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种多通道数据采集与处理系统,包括单片机、程序存储器、数据存储器、模数转换器、译码器、锁存器、时钟电路、复位电路、串行通信电路、前置放大电路、驱动电路和显示器,系统设有三组前置放大电路和三组模数转换电路,每组前置放大电路设有两片四运放,每个运放组成的放大电路设有两个跳线,便于放大器类型转换,系统共有二十四对同相输入端和反相输入端,每个同相输入端或反相输入端可以直接外接传感器,系统的优点是通道数多,通用性强,同相放大、反相放大与差动放大变换灵活,静态零点调整和前置放大增益调整方便,而且系统结构简单、价格低廉、便于携带,广泛适用于工业生产、农业监控、远程监测、自动控制及实验数据采集等多种领域。
【专利说明】
多通道数据采集与处理系统
技术领域
[0001]本发明涉及计算机数据采集与处理系统,尤其涉及一种单片机多通道数据采集与处理系统,属于单片机技术领域。
【背景技术】
[0002]以计算机为核心的多通道数据采集与处理系统在工业生产、农业监控、远程监测和自动控制等方面已经得到广泛应用,目前主要分为四类:(I)以台式电脑或商用电脑为核心的数据采集与处理系统;(2)以单片机为核心的数据采集与处理系统;(3)以工业控制机为核心的数据采集与处理系统;(4)以专用芯片为核心的便携式数据采集与处理系统。上述数据采集与处理系统有的功能全面,通道数较多,但结构复杂,体积较大,专业性强,价格较高,不宜携带;有的数据采集与处理系统体积虽小,但通道数偏少,扩展性不够,价格不菲,不能适应某些场合的应用。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种结构简单、价格低廉、便于携带、通道数多、通用性强的基于单片机的多通道数据采集与处理系统。
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的:多通道数据采集与处理系统包括锁存器1、锁存器2、串行通信电路3、锁存器4、复位电路5、时钟电路6、单片机
7、高位地址线8、译码器9、片选信号线10、模数转换器11、前置放大电路12、前置放大电路13、模数转换器14、同相输入端15、前置放大电路16、模数转换器17、地址总线18、程序存储器19、数据存储器20、控制总线21、数据总线22、驱动电路23、显示器24、驱动电路25、驱动电路26、键盘27、四运放28、传感器供电端29、跳线30、反相输入端31、跳线32、单运放33、二极管D、电阻Rl、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、精密微调电阻VRl、精密微调电阻VR2和电源接线端Vc,单片机7、程序存储器19、数据存储器20、锁存器1、锁存器2、锁存器4、译码器9、复位电路5和时钟电路6构成单片机处理系统,锁存器1、锁存器2、驱动电路23、驱动电路25、驱动电路26和显示器24构成LED显示系统,前置放大电路12、前置放大电路13、前置放大电路16、模数转换器11、模数转换器14和模数转换器17构成信号放大与模数转换系统;
[0005]所述的系统设有前置放大电路12、前置放大电路13和前置放大电路16三组前置放大电路,设有模数转换器11、模数转换器14和模数转换器17三组模数转换电路,每组前置放大电路设有两片四运放28、八个同相输入端15、八个反相输入端31和八个输出端,前置放大电路12上的八个输出端通过八根导线分别与模数转换器11的八个输入端连接,前置放大电路13上的八个输出端通过八根导线分别与模数转换器14的八个输入端连接,前置放大电路16上的八个输出端通过八根导线分别与模数转换器17的八个输入端连接;
[0006]前置放大电路12、前置放大电路13和前置放大电路16上每个四运放28中的每个单运放33所构成的放大电路中,设有跳线30、跳线32、精密微调电阻VRl和精密微调电阻VR2,当跳线30断开、跳线32接通时,单运放33为同相放大电路,输入端为同相输入端15,当跳线30接通、跳线32断开时,单运放33为反相放大电路,输入端为反相输入端31,当跳线30与跳线32同时断开时,单运放33为差动放大电路,输入端分别为同相输入端15和反相输入端31,当传感器供电端29与同相输入端15之间接有传感器时,且跳线30与跳线32同时接通时,单运放33为差动放大电路,所述的多通道数据采集与处理系统共有二十四对同相输入端15和反相输入端31。
[0007]由于采用上述技术方案,本发明所具有的优点和积极效果是:多通道数据采集与处理系统具有结构简单、价格低廉、便于携带、通道数多、通用性强等特点,同相放大、反相放大与差动放大变换灵活,静态零点调整和前置放大增益调整方便,广泛适用于工业生产、农业监控、远程监测和自动控制等多种领域。
【附图说明】
[0008]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明,本发明有如下5幅附图:
[0009]图1是本实用新型的电路结构框图,
[0010]图2是本实用新型的电路原理图,
[0011 ]图3是前置放大电路与模数转换电路的连线图,
[0012]图4是单个运放组成的前置放大电路原理图,
[0013]图5是一路温度传感器的前置放大电路原理图。
[0014]在附图中所标各数字分别表示如下:
[0015]1.锁存器,2.锁存器,3.串行通信电路,4.锁存器,5.复位电路,6.时钟电路,7.单片机,8.高位地址线,9.译码器,10.片选信号线,11.模数转换器,12.前置放大电路,13.前置放大电路,14.模数转换器,15.同相输入端,16.前置放大电路,17.模数转换器,18.地址总线,19.程序存储器,20.数据存储器,21.控制总线,22.数据总线,23.驱动电路,24.显示器,25.驱动电路,26.驱动电路,27.键盘,28.四运放,29.传感器供电端,30.跳线,31.反相输入端,32.跳线,33.单运放,D.二极管,Rl.电阻,R2.电阻,R3.电阻,R4.电阻,R5.电阻,R6.电阻,R7.电阻,VRl.精密微调电阻,VR2.精密微调电阻,Vc.电源接线端。
【具体实施方式】
[0016]1.根据图1至图4,多通道数据采集与处理系统包括锁存器1、锁存器2、串行通信电路3、锁存器4、复位电路5、时钟电路6、单片机7、高位地址线8、译码器9、片选信号线10、模数转换器11、前置放大电路12、前置放大电路13、模数转换器14、同相输入端15、前置放大电路16、模数转换器17、地址总线18、程序存储器19、数据存储器20、控制总线21、数据总线22、驱动电路23、显示器24、驱动电路25、驱动电路26、键盘27、四运放28、传感器供电端29、跳线30、反相输入端31、跳线32、单运放33、二极管D、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、精密微调电阻VRl、精密微调电阻VR2和电源接线端Vc。
[0017]2.单片机7、程序存储器19、数据存储器20、锁存器1、锁存器2、锁存器4、译码器9、复位电路5和时钟电路6构成单片机处理系统,锁存器1、锁存器2、驱动电路23、驱动电路25、驱动电路26和显示器24构成LED显示系统,前置放大电路12、前置放大电路13、前置放大电路16、模数转换器11、模数转换器14和模数转换器17构成信号放大与模数转换系统。
[0018]3.系统设有前置放大电路12、前置放大电路13和前置放大电路16三组前置放大电路,设有模数转换器11、模数转换器14和模数转换器17三组模数转换电路,每组前置放大电路设有两片四运放28、八个同相输入端15、八个反相输入端31和八个输出端,前置放大电路12上的八个输出端通过八根导线分别与模数转换器11的八个输入端连接,前置放大电路13上的八个输出端通过八根导线分别与模数转换器14的八个输入端连接,前置放大电路16上的八个输出端通过八根导线分别与模数转换器17的八个输入端连接。
[0019]4.单片机7通过地址总线18、控制总线21、数据总线22与程序存储器19和数据存储器20连接,单片机7通过控制总线21、数据总线22分别与锁存器1、锁存器2、模数转换器11、模数转换器14和模数转换器17连接,单片机7通过地址总线18、数据总线22与锁存器4连接,单片机通过三根导线与键盘27连接,单片机通过三根高位地址线8与译码器9连接,译码器9通过七根片选信号线10依次与程序存储器19、数据存储器20、锁存器2、锁存器1、模数转换器11、模数转换器14、模数转换器17连接,锁存器I与显示器24的字形引脚连接,锁存器2与键盘27、驱动电路23、驱动电路25、驱动电路26连接,驱动电路23、驱动电路25、驱动电路26分别与显示器24的两个字位引脚连接。
[0020]5.根据图3和图4,前置放大电路12、前置放大电路13和前置放大电路16上每个四运放28中的每个单运放33所构成的放大电路中,设有跳线30、跳线32、精密微调电阻VRl和精密微调电阻VR2,当跳线30断开、跳线32接通时,单运放33为同相放大电路,输入端为同相输入端15,当跳线30接通、跳线32断开时,单运放33为反相放大电路,输入端为反相输入端31,当跳线30与跳线32同时断开时,单运放33为差动放大电路,输入端分别为同相输入端15和反相输入端31。
[0021]6.根据图5,给出了一路温度传感器的前置放大电路原理图,当系统用作多路温度数据采集时,通过导线在传感器供电端29与同相输入端15之间连接一只二极管D,二极管D的PN结作为温度传感器,跳线30与跳线32同时接通,单运放33为差动放大电路,随着温度的不同,二极管D的PN结正向压降也有所不同,PN结的正向压降值经过单运放33的放大,通过模数转换电路的转换以及单片机的处理,可按用户需求得到所需的数据。
[0022]7.单片机7的型号为MCS-51系列中的Intel 8031,程序存储器19的型号为EPROM2764,数据存储器20的型号为Intel 6264,译码器9的型号为74LS138,模数转换器11、模数转换器14和模数转换器17的型号为ADC0809,锁存器1、锁存器2和锁存器4的型号为74LS373,显示器24为六个七段共阴LED数码管,驱动电路23、驱动电路25和驱动电路26的型号为SN75452,每个驱动电路驱动两个LED数码管,键盘27为3X8轻触簧片式键盘,四运放28的型号为LM324。
[0023]8.工作程序固化在程序存储器19中,数据存储器20为读写存贮器,用于存放采集的数据和运算的结果,译码器9完成存储器和I/O端口的地址译码,锁存器I作为数据锁存器提供LED显示器24字形口的段选信号,锁存器2作为数据锁存器提供键盘27的列选信号和LED显示器24字位口的位选信号,锁存器4作为地址锁存器锁存来自数据总路线的信号提供外存所需的低8位地址,显示器24显示有关参数和运行结果数据。
[0024]9.外部数据由前置放大电路12、前置放大电路13和前置放大电路16放大后分别输送到模数转换器U、模数转换器14和模数转换器17的输入口,在以单片机7为核心的计算机系统协调下完成模数转换,并存放到数据存储器20中,根据固化在程序存储器19中的程序和用户的需求,通过键盘27的操作和显示器24的显示,可轮流显示多通道数据采集与处理系统的有关数据或处理结果,也可通过键盘27的操作和串行通信电路3的数据传递,完成多通道数据采集与处理系统与电脑之间的数据通信。
【主权项】
1.一种多通道数据采集与处理系统,包括锁存器(1)、锁存器(2)、串行通信电路(3)、锁存器(4)、复位电路(5)、时钟电路(6)、单片机(7)、高位地址线(8)、译码器(9)、片选信号线(10)、模数转换器(11)、前置放大电路(12)、前置放大电路(13)、模数转换器(14)、同相输入端(15)、前置放大电路(16)、模数转换器(17)、地址总线(18)、程序存储器(19)、数据存储器(20)、控制总线(21)、数据总线(22)、驱动电路(23)、显示器(24)、驱动电路(25)、驱动电路(26)、键盘(27)、四运放(28)、传感器供电端(29)、跳线(30)、反相输入端(31)、跳线(32)、单运放(33)、二极管(D)、电阻(R1)、电阻(R2)、电阻(R3)、电阻(R4)、电阻(R5)、电阻(R6)、电阻(R7)、精密微调电阻(VRl)、精密微调电阻(VR2)和电源接线端(Vc),单片机(7)、程序存储器(19)、数据存储器(20)、锁存器(1)、锁存器(2)、锁存器(4)、译码器(9)、复位电路(5)和时钟电路(6)构成单片机处理系统,锁存器(I)、锁存器(2)、驱动电路(23)、驱动电路(25)、驱动电路(26)和显示器(24)构成LED显示系统,前置放大电路(12)、前置放大电路(13)、前置放大电路(16)、模数转换器(11)、模数转换器(14)和模数转换器(17)构成信号放大与模数转换系统; 其特征在于:系统设有前置放大电路(12)、前置放大电路(13)和前置放大电路(16)三组前置放大电路,设有模数转换器(U)、模数转换器(14)和模数转换器(17)三组模数转换电路,每组前置放大电路设有两片四运放(28)、八个同相输入端(15)、八个反相输入端(31)和八个输出端,前置放大电路(12)上的八个输出端通过八根导线分别与模数转换器(11)的八个输入端连接,前置放大电路(13)上的八个输出端通过八根导线分别与模数转换器(14)的八个输入端连接,前置放大电路(16)上的八个输出端通过八根导线分别与模数转换器(17)的八个输入端连接。2.根据权利要求1所述的多通道数据采集与处理系统,其特征在于:前置放大电路(12)、前置放大电路(13)和前置放大电路(16)上每个四运放(28)中的每个单运放(33)所构成的放大电路中,设有跳线(30)、跳线(32)、精密微调电阻(VRl)和精密微调电阻(VR2),当跳线(30)断开、跳线(32)接通时,单运放(33)为同相放大电路,输入端为同相输入端(15),当跳线(30)接通、跳线(32)断开时,单运放(33)为反相放大电路,输入端为反相输入端(31),当跳线(30)与跳线(32)同时断开时,单运放(33)为差动放大电路,输入端分别为同相输入端(15)和反相输入端(31),当传感器供电端(29)与同相输入端(15)之间接有传感器时,且跳线(30)与跳线(32)同时接通,单运放(33)为差动放大电路,所述的多通道数据采集与处理系统共有二十四对同相输入端(15)和反相输入端(31)。
【文档编号】G05B19/042GK205485445SQ201620041273
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月12日
【发明人】冯越
【申请人】盐城师范学院
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