专利名称：多串口数据采集卡的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子、电气、计算机多科学技术领域，特别是涉及一种多串口数据采集卡。
背景技术：
工业生产中常需要将多路信号，如称重信号、流量信号、压力信号等其他信号采集到计算机中，采集信号用到的一般为串口采集，而目前广泛使用的计算机一般配置的串口极少，有的甚至没有。解决此问题目前有两个方案:一种是基于内置的PCI或ISA的多串口卡采集；另一种是使用外置的基于USB的多串口数据采集卡采集。内置的PCI或ISA的多串口卡采集，需将芯片安装在计算机内部，此安装方法极为不方便，同时也给计算机带来不稳定的影响。一是基于计算机内部，使用了计算机内部供电，增加计算机功耗，影响整个计 算机计算能力。二是基于PCI或ISA,都无法热拔插,计算机受物理外部震动时，极容易受到震动造成脱落或松动，造成接触不好，不稳定或严重烧毁串口卡或计算机扩展槽。而使用外置的基于USB的多串口数据采集卡采集的方法则较好的解决上述基于内置的PCI或ISA的多串口卡采集方法中存在的内置安装困难、不稳定等问题。目前，一般的外置基于USB 口采集的多串口卡均是由国外一些大公司研制的，由于其配置较高、结构相对比较复杂，对于我国大部分中小企业来说遍存在价格高，配置过高，可操作性较低的问题，不适合中小控制系统使用。
实用新型内容基于此，有必要针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单、可操作性强的多串口数据采集卡。为实现本实用新型目的而提供的多串口数据采集卡，用于实现计算机外置USB通信，包括串口、八串口芯片、单片机、USB总线转接芯片及电源；所述串口、所述八串口芯片、所述单片机、所述USB总线转接芯片依次建立通讯连接;所述电源分别与所述八串口芯片、所述单片机及所述USB总线转接芯片采用异步串行电连接，全双工通信。在其中一个实施例中，所述串口为8个，所述8个串口分别与所述八串口芯片的串口输入端连接。在其中一个实施例中，所述串口上设置有驱动芯片，所述串口通过所述驱动芯片与所述八串口芯片连接。在其中一个实施例中，所述八串口芯片与所述单片机之间通过8线制并行通信方式连接。在其中一个实施例中，所述八串口芯片为CH438芯片。[0013]在其中一个实施例中，所述USB总线转接芯片为CH341芯片；所述CH341芯片与所述计算机的USB 口连接。本实用新型的有益效果:本实用新型的多串口数据采集卡通过单片机控制八串口芯片采集数据，然后再利用USB总线转接芯片将串口数据转USB 口，送进计算机内部，完成八串口基于USB数据采集，从而实现USB通信，结构简单、性能稳定、成本低、可操作性强。
图1为本实用新型的多串口数据采集卡的一个实施例的结构示意图；图2为本实用新型的多串口数据采集卡的一个实施例的电源电路示意图；图3为图1所示的多串口数据采集卡的一个实施例的实际应用图。
具体实施方式
本实用新型的多串口数据采集卡的一个实施例，如图1至图3所示。本实用新型的多串口数据采集卡，用于实现计算机外置USB通信，包括串口 100、八串口芯片200、单片机300、USB总线转接芯片400及电源；所述串口 100、所述八串口芯片200、所述单片机300、所述USB总线转接芯片400
依次建立通讯连接。串口将数据送入八串口芯片，单片机与八串口芯片通信，采集数据，并对采集到的八组数据进行数据处理、数据重组及数据压缩后，由单片机串口输出，发送至USB总线转接芯片，将串口数据通过USB 口送入计算机，完成八串口基于USB数据采集。应用时，无需多组线路直接接到计算机，只需将仪表通信线分组接到上述数据采集卡，通过一条四芯线直接连接到计算机USB 口即可，结构简单，易于操作。所述电源分别与所述八串口芯片、所述单片机及所述USB总线转接芯片采用异步串行电连接，全双工通信，性能稳定、数据传输速度快。较佳地，作为一个实施例，所述串口 100为8个，所述8个串口分别与所述八串口芯片200的串口输入端连接。较佳地，作为一个实施例，所述串口 100上设置有驱动芯片110，所述串口 100通过所述驱动芯片Iio与所述八串口芯片200连接。较佳地，作为一个实施例，所述驱动芯片110可设置为驱动芯片232等。驱动芯片232将串口 12V数据信号转换成标准0-5V数据信号送入八串口芯片，再由八串口芯片发送至单片机进行处理。较佳地，作为一个实施例，所述八串口芯片200与所述单片机300之间通过8线制
并行通信方式连接。单片机与八串口芯片使用并行通信，大大提高了计算机的数据采集速度。较佳地，作为一个实施例，所述八串口芯片200为CH438芯片。CH438芯片是八串口芯片，并行接口支持最高4Mbps的通讯波特率，响应速度快。较佳地，作为一个实施例，所述USB总线转接芯片400为CH341芯片；所述CH341芯片与计算机400的USB 口连接。单片机采集到多组数据并进行处理后，将数据由单片机串口输出，然后经CH341芯片通过计算机USB 口送入计算机。CH341为市场上极为成熟广泛的USB转串口芯片，使用CH341芯片，可将串口通过USB连接到电脑上做为虚拟串口使用，极大方便了当前计算机少串口或无串口的使用。因使用虚拟串口，又无需过多改动原先程序的串口通信部分。较佳地，作为一个实施例，所述电源为线性稳压电源。如图2所示，采用变压器Tl降压再用四个二极管(D1-D4)整流，经电容(Cl和C2)前级滤波和稳压块(7805)稳压及电容滤波(C3和C4)后级滤波完成。采用两组隔离电源，单独为各芯片供电，杜绝干扰，提高稳定性，采集前后级滤波，更好的过滤电源带有杂质，影响芯片的稳定性能，最后提高整个采集卡的稳定性能。较佳地，作为一个实施例，所述单片机可设置为51单片机，价格便宜，性能稳定。举例说明:串口数据先经过驱动芯片232将串口 12V数据信号转换成标准的0_5V数据信号送入八串口芯片CH438，51单片机与CH438芯片并行通信，采集数据，将八组数据做数据处理、数据重组与数据压缩后再由单片机串口输出，然后经USB总线转接芯片CH341通过计算机USB 口将数据送入计算机。结构简单，采用的芯片价格低，性能稳定，便于维修和维护。补充说明:所述多串口数据采集卡采用的通信协议包括以下内容:波特率:9600数据位:8停止位:1效验位:N主机命令:R从机返回:A00000000B00000000C00000000D00000000E00000000F00000000G00000000H00000000FF0D0AAH后为紧跟为八通道采集数据，FF为效验码(字节累加和取反)，ODOA为回车
结束符。八个串口数据采集后，通过数据处理，重组压缩后得到上面数据。在通信协议中，使用标准的ASCII码传输，数据还采集简单易用的效验处理已保证数据的准确性。应用实例本实用新型的多串口数据采集卡在MK2000配料控制系统(福建宁德)的应用实例，如图3所示:MK2000配料控制系统是应用于混凝土配料控制系统，该系统有多台配料仪表组成，计算机同时采集多台WL300仪表数据，有上位机软件MK2000配料控制软件处理数据输出驱动配料控制板卡去驱动外部各电机装置和电气设备。MK2000配料系统使用多串口数据采集卡优势:简化接线部分，无需多组线路直接接到计算机，只需将仪表通信线分组接到数据采集卡，通过一条四芯线直接连接到计算机USB 口。简化MK2000配料软件对计算机硬件要求，必须带PCI或ISA扩展槽，多串口数据卡基于USB，可直接只用普通计算机，同时也提高计算机稳定性能。[0058]基于USB，方便技术人员对连接线(USB连接)的热拔插，便于对系统维修、维护。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。 因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求1.一种多串口数据采集卡，用于实现计算机外置USB通信，其特征在于，包括串口、八串口芯片、单片机、USB总线转接芯片及电源； 所述串口、所述八串口芯片、所述单片机、所述USB总线转接芯片依次建立通讯连接； 所述电源分别与所述八串口芯片、所述单片机及所述USB总线转接芯片采用异步串行电连接，全双工通信。
2.根据权利要求1所述的多串口数据采集卡，其特征在于，所述串口为8个，所述8个串口分别与所述八串口芯片的串口输入端连接。
3.根据权利要求2所述的多串口数据采集卡，其特征在于，所述串口上设置有驱动芯片，所述串口通过所述驱动芯片与所述八串口芯片连接。
4.根据权利要求1所述的多串口数据采集卡，其特征在于，所述八串口芯片与所述单片机之间通过8线制并行通信方式连接。
5.根据权利要求1至4任一项所述的多串口数据采集卡，其特征在于，所述八串口芯片为CH438芯片。
6.根据权利要求1所述的多串口数据采集卡，其特征在于，所述USB总线转接芯片为CH341芯片； 所述CH341芯片与 所述计算机的USB 口连接。
专利摘要本实用新型公开了一种多串口数据采集卡，用于实现计算机外置USB通信，包括串口、八串口芯片、单片机、USB总线转接芯片及电源；所述串口、所述八串口芯片、所述单片机、所述USB总线转接芯片依次建立通讯连接；所述电源分别与所述八串口芯片、所述单片机及所述USB总线转接芯片采用异步串行电连接，全双工通信。本实用新型的多串口数据采集卡结构简单、性能稳定、成本低、可操作性强。
文档编号G06F13/38GK203149558SQ201320069690
公开日2013年8月21日 申请日期2013年2月6日 优先权日2013年2月6日
发明者周清云 申请人:周清云