专利名称：基于cpld的vfc双路同步数据采集系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于分光光度计中的同步数据采集系统，更具体的说，是涉 及一种基于CPLD的VFC双路同步数据采集系统。
背景技术：
目前，在分光光度计中的模拟信号的采集是通过A/D转换方式实现的。由于双光 束分光光度计需要同步采集两路光信号强度，在数据采集过程中，需要分两次交替采集，不 是真正意义上的同步采集。由于两次采集的不是同一光信号，信号可能发生变化，两个信号 的噪声不同，而且，不能将模拟电路与数字电路完全隔离，影响测量的精度。同时，使用A/D 转换方式精度固定，采集速度固定，采集时间固定，不能根据需要灵活调整，使用不方便。
实用新型内容本实用新型是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种能够同时采集两路光信 号强度，并能够根据精度要求，通过改变积分时间及采样速率调整精度的基于CPLD的VFC 双路同步数据采集系统。本实用新型通过下述技术方案实现一种基于CPLD的VFC双路同步数据采集系统，其特征在于，包括第一 VFC(VoltageFrequency Converter,电压频率转换器)、第二 VFC、第一光电耦合器、第二光 电耦合器、时钟电路、CPLD (Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)、 采样控制器，第一 VFC的输入端与参比信号输出端连接，第一 VFC的输出端与第一光电耦合 器的输入端连接，第一光电耦合器的输出端与CPLD的参比信号输入端连接，第二 VFC的输 入端与样品信号输出端连接，第二 VFC的输出端与第二光电耦合器的输入端连接，第二光 电耦合器的输出端与CPLD的样品信号输入端连接，时钟电路的输出端与CPLD的时钟信号 输入端连接，CPLD的输出端与采样控制器的数据与控制总线连接。本实用新型具有下述技术效果1.本实用新型的采集系统利用CPLD产生同步时序，使用两个VFC同时采集两路光 信号，能够实现真正意义上的同步采集，共模干扰抑制性能好，精度高，并能够通过改变积 分时间及采样速率的方法改变采样精度，适应性强，使用灵活方便。2.本实用新型的采集系统，通过光电耦合器实现模拟电路与数字电路的隔离，在 电源上和电路结构上完全分开，从而进一步降低了由数字电路串入的高频噪声，提高了精 度。
图1为本实用新型基于CPLD的VFC双路同步数据采集系统的电路原理图。
具体实施方式
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以下结合附图和具体实施例对本实用新型详细说明。本实用新型基于CPLD的VFC双路同步数据采集系统的电路原理图如图1所示，包括第一 VFC、第二 VFC、第一光电耦合器、第二光电耦合器、时钟电路、CPLD、采样控制器， 第一 VFC的输入端与参比信号输出端连接，第一 VFC的输出端与第一光电耦合器的输入端 连接，第一光电耦合器的输出端与CPLD的参比信号输入端连接，第二 VFC的输入端与样品 信号输出端连接，第二 VFC的输出端与第二光电耦合器的输入端连接，第二光电耦合器的 输出端与CPLD的样品信号输入端连接，时钟电路的输出端与CPLD的时钟信号输入端连接， CPLD的输出端与采样控制器的数据与控制总线输入端连接。本系统中我们使用了 TI(Texas Instruments)公司生产的VFCllO芯片完成电压 到频率的转换，我们设定该芯片工作在0-10V电压对应O-IMHz的工作范围，之所以选择此 款芯片是由于该芯片具有较高的工作频率，这样在快速转换时仍能得到比较高的转换精 度。我们选用了 Altera公司生产的EPM7160型CPLD作为计数采样器件，该系列CPLD国 内使用非常普遍，性能优良，可达数十兆的计数频率，完全满足本设计的要求。我们使用了 SiliconLaboratories公司出品的C8051F020单片机作为采样控制器完成控制与定时操 作。其工作原理如下首先VFCllO完成电压到频率的转换，前文提到他们的对应关系 为0-10V电压对应O-IMHz的工作范围，即F = U/10(F单位为MHz ；U单位为V)转化后得 到一个频率值送入CPLD的计数端，由单片机的定时器产生一个计数时间即所谓的积分时 间，在固定的时间内对送入CPLD的信号进行计算，举例来说假设信号频率为0. 1MHz，积分 时间设定为10ms，那么在积分完成时，计数器应得到0. IMHz^lOms = 1000 ；在此时由于满度 两成为10V，它对应的频率为lMHz，10ms的积分时间可得lMHz*10ms = 10000，即IOV对应 10000LSB，此时ILSB对应ImV电压，并且每秒钟理论采样速率为ls/10ms = 100次/s。如 果我们想要提高采样精度那么我们可以增大积分时间。例如我们设积分时间为100ms，那么 IMHz^lOOms = 100000,即IOV对应100000LSB，此时ILSB对应0. ImV电压，理论采样速率为 ls/100ms = 10次/s，显然我们可以利用牺牲采样速率的方法提高采样精度，或是用降低采 样精度的方法提高采样速率，适应性强，使用灵活方便。
权利要求一种基于CPLD的VFC双路同步数据采集系统，其特征在于，包括第一VFC、第二VFC、第一光电耦合器、第二光电耦合器、时钟电路、CPLD、采样控制器，第一VFC的输入端与参比信号输出端连接，第一VFC的输出端与第一光电耦合器的输入端连接，第一光电耦合器的输出端与CPLD的参比信号输入端连接，第二VFC的输入端与样品信号输出端连接，第二VFC的输出端与第二光电耦合器的输入端连接，第二光电耦合器的输出端与CPLD的样品信号输入端连接，时钟电路的输出端与CPLD的时钟信号输入端连接，CPLD的输出端与采样控制器的数据与控制总线连接。
专利摘要本实用新型公开了一种基于CPLD的VFC双路同步数据采集系统，旨在提供一种能够同时采集两路光信号强度，能通过改变积分时间及采样速率调整精度的数据采集系统。第一VFC的输入端与参比信号输出端连接，第一VFC的输出端与第一光电耦合器的输入端连接，第一光电耦合器的输出端与CPLD的参比信号输入端连接，第二VFC的输入端与样品信号输出端连接，第二VFC的输出端与第二光电耦合器的输入端连接，第二光电耦合器的输出端与CPLD的样品信号输入端连接，时钟电路的输出端与CPLD的时钟信号输入端连接，CPLD的输出端与采样控制器的数据与控制总线输入端连接。该采集系统能够实现真正意义上的同步采集，精度高，使用灵活方便。
文档编号G01N21/31GK201555803SQ20092031666
公开日2010年8月18日 申请日期2009年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者常敬 申请人:天津市拓普仪器有限公司