专利名称：对多个电压模拟信号进行采样的方法
对多个电压模拟信号进行采样的方法技术领域
本发明属于信号采样领域，具体涉及一种对多个电压模拟信号进行采样的方法。
背景技术：
在多传感器医疗系统的数据采集过程中，有时会遇到对多个电压模拟信号进行采样的需求。目前很多MCU设计具有片上A/D转换器，通常提供多个A/D转换器通道的采样，但是这些A/D转换器通道通常通过多路选择器共享一个转换器，因此在同一时刻只能对一个通道进行采样。在需要对多个电压模拟信号进行周期性采样的场合，往往对采样形成干扰，且精度较低。中国专利(专利号CN200610109266.5)介绍了一种多通道模数转换装置，包括模拟信号输入端口、控制采样电路，还包括与模拟信号输入端口和控制采样电路相连的通道开关选择电路。该发明还涉及一种多通道模数转换的方法，包括:多组模拟信号进入通道开关选择电路，由通道开关选择电路逐个选通每组模拟信号对应的通道；通道开关选择电路选通的模拟信号进入信号调理电路后，信号调理电路将模拟信号转换成电压信号；电压信号进入控制采样电路进行模数转换，输出电压的数字量值。该发明增加了通道开关选择电路和信号调理电路，能够自动切换多路模拟输入信号来进行模数转换，其不足在于增加了通道开关选择电路和信号调理电路，增加了成本，且无法解决多个电压模拟信号的周期性采样的时间安排问题，时间精度低。现有技术中也可增加独立的A/D转换器来实现多通道信号采样，但这一方面会增加系统的成本，同时使得片上的A/D转换器资源得不到有效利用，另一方面增加外围电路设计的复杂度和面积。发明内容
鉴于上述现有技术中采样方法的不足，本发明提供一种对多个电压模拟信号进行采样的方法，本方法包括以下步骤:
(I)，确定不同电压模拟信号采样频率的最小要求；
(2),确定不同电压模拟信号采样点之间的最小时间间隔Tmin-1nterval (表达为定时器计数，要求Tmin-1nterval显著大于通道独占的采样时间和中断函数执行时间之和)；
(3)，设计不同电压模拟信号采样频率，使其满足以下要求:
a，采样频率大于该模拟信号采样频率的最小要求(最小采样频率符合Nyquist定理)；
b，采样周期(采样频率的倒数)具有约数h*C，h为正整数，T为定时器产生中断的周期，C满足:
C = T*n ;
T 满足:
T > Tmin-1nterval ；
n为大于或等于要釆样的周期性模拟信号个数的整数；
(4)，通过定时器的中断函数实现采样，定时器中断的周期为T ；
(5)，假设tiOn)代表第i个通道第m+1次采样的时间，则使各通道的第I个采样点的时间满足:
任给0<;[,」<=11,1! = j,有 n*T-Tmin-1nterval > = Mod(I ti (O)_tj (O) I，C) > = Tmin-1nterval
之后，各通道按照各自的频率进行采样。
本发明的有益效果在于:通过对采样频率、定时器频率和采样起始时间的设计，不仅完全避免了多通道A/D转换器采样的时间冲突，而且不同通道可以按照不同的采样频率进行采样(对于呼吸等采样频率较低的频率，可以节省CPU时间)，充分利用了片上资源，降低了成本和硬件设计；同时本方法可确保不同通道采样点的相对时间是已知的，这一信息对通道间的信号运算有用。
图1是本发明对多个电压模拟信号进行采样的方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明对多个电压模拟信号进行采样的方法的流程图，
本发明所述采样方法包括以下步骤:
(I)，确定不同电压模拟信号采样频率的最小要求；
(2),确定不同电压模拟信号采样点之间的最小时间间隔Tmin-1nterval (表达为定时器计数)，该值要足够大以确保预留足够的通道独占的采样时间和中断函数时间；
(3)，设计不同电压模拟信号采样频率，使其满足以下要求:
a，采样频率大于该模拟信号采样频率的最小要求(最小采样频率符合Nyquist定理)；
b，采样周期(采样频率的倒数)具有约数h*C，h为正整数，T为定时器产生中断的周期，C满足:
C = T*n ;
T 满足:
T > Tmin-1nterval ；
η为大于或等于 要采样的周期性模拟信号个数的整数；
(4)，通过定时器的中断函数实现采样，定时器中断的周期为T ；
(5)，假设tiOn)代表第i个通道第m+1次采样的时间，则使各通道的第I个采样点的时间满足:
任给O < i，j < = n，i ! = j，有 n*T-Tmin_interval > = Mod(| tiO) _t j (0) |，C) > = Tmin-1nterval
之后，各通道按照各自的频率进行釆样。
证明:
因为 n*T-Tmin_interval > = Mod (| ti (O) _t j (O) |，C) >= Tmin-1nterval
令T，= Mod (I ti (0) _t j (0) I，C)
则有:n*T-Tmin-1nterval>= T，> = Tmin-1nterval
ti (O) -t j (0) = k*C+T，
k为自然数(这里假设ti(0) >幻(0)，对于^(0) < tj (O)的情况，只需证明等价目标I tj (m2)-ti (ml) | > Tmin-1nterval,则该假设依然成立,之后的推理过程不变,不会影响结论)。从而:
|ti (ml) -tj(m2)卜 |ti(0) + (hl*C ) *ml-tj(0) - (h2* C ) *m2| =|k*C+T’ -(h2*m2-hl*ml)*C|—I (k-h2 * m2+h l*ml)*C+T,| 如果(k-h2*m2+hl*ml)=0,则有 |ti (ml ) -tj(m2)| =T’> Tmin-1nterval 即采样点间隔大于等于Tmin-1nterval。 如果 |k-h2*m2+hl*ml|>=l,则有: |ti (ml) -tj(m2)|= |(k-h2*m2+hl*ml)*C+T,| >=|(k-h2*m2+hl*ml)*CP|T’| >=iq-|T，| >=|n*T HT’j >=T min-1nterval
综合上述两种情况得出在任何情况下，只要符合本提案权利要求所属特征，即可使全采样过程中任意两个采样点的时间间隔大于Tmin-1nterval。结合Tmin-1nterval的取值规定可知，系统有足够的时间完成每个采样点的采样和中断处理，不会引起不同通道采样的时间冲突。
实施例1:
以远程生 命监护系统的一个实施例说明，包含两个ADC传感器模块，心电和呼吸模块，心电的最小采样频率为200Hz，呼吸的最小采样频率为60Hz每秒，η = 2。
为简单，取T = Τ’ = 0.0025s (单位s,需换算成定时器计数；η取2,从而C =0.005s)，则定时 器中断周期可取0.0025s，心电采样周期取0.005s(200Hz, h = I)，呼吸采样周期可取0.01s(100Hz，h = 2).系统启动后，在定时器的第I个中断进行第一次心电采样，在定时器的第2个中断进行第I次呼吸采样，之后心电采样和呼吸采样将按照各自的频率进行，将产生以下序列
权利要求
1.一种对多个电压模拟信号进行采样的方法，其特征在于:本方法包括以下步骤: (1)，确定不同电压模拟信号采样频率的最小要求； (2)，确定不同电压模拟信号采样点之间的最小时间间隔Tmin-1nterval(表达为定时器计数，要求Tmin-1nterval显著大于通道独占的采样时间和中断函数执行时间之和)； (3)，设计不同电压模拟信号采样频率，使其满足以下要求: a,采样频率大于该模拟信号采样频率的最小要求(最小采样频率符合Nyquist定理)； b，采样周期(采样频率的倒数)具有约数h*C，h为正整数，T为定时器产生中断的周期，C满足:C = T*n ； T满足:T > Tmin-1nterval ； η为大于或等于要采样的周期性模拟信号个数的整数； (4)，通过定时器的中断函数实现采样，定时器中断的周期为T； (5)，假设ti(m)代表第i个通道第m+1次采样的时间，则使各通道的第I个采样点的时间满足:任给 O < i，j < = n，i ! = j，有 n*T-Tmin-1nterval > = Mod(| ti (0) _t j (0) |，C) >=Tmin-1nterval 之后，各通道按照各自 的频率进行采样。
全文摘要
本发明公开了一种对多个电压模拟信号进行采样的方法，通过对采样频率、定时器频率和采样起始时间的设计，完全避免了多通道A/D转换器采样的时间冲突，实现了高时间精度。
文档编号H03M1/54GK103152052SQ20111040149
公开日2013年6月12日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者廖京生, 潘樱子, 刘元启, 沈昭, 刘立, 胡超, 彭忠宝, 孟庆虎 申请人:中国科学院深圳先进技术研究院