专利名称：一种嵌入式多路信号数据采集系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数据采集系统，尤其涉及一种嵌入式多路信号数据采集系统，属于ARM控制技术领域。
背景技术：
由于人们对数字形式信息的需求量越来越大，数据采集及其应用技术受到了越来越广泛的关注和应用。随着技术的发展，数据采集系统正向着高精度、高速度、稳定可靠和集成化的方向发展。目前，大多数的数据采集监控系统都是独立的系统，只能进行数据的现场采集或存储，已不能满足应用的需要，迫切要求接入网络实现远程监控。现代数据采集技术的发展是建立在新型采集系统软硬件平台性能提高的基础之上的。具有强大功能的32位微控制器在一些高端仪器仪表中得到了广泛的应用。
发明内容
本发明要解决的上述技术问题提供了一种嵌入式多路信号数据采集系统，可以在比较恶劣的环境下或者需要对多种参量进行采集时使用。本发明为实现上述目的，采用如下技术方案:一种嵌入式多路信号数据采集系统，包括传感器网络模块、信号处理电路、ARM微控制器、存储器、GPRS无线终端模块、SIM卡模块，传感器网络模块的输出端连接信号处理电路的输入端，ARM微控制器分别与信号处理电路、存储器和GPRS无线终端模块双向通信，GPRS无线终端模块通过无线网络与SIM卡通信；当GPRS无线终端成功连接到互联网后，传感器网络模块将采集到的数据经放大滤波后发送到ARM微控制器，经过A/D转换以及相关处理后，通过RS232接口将数据发送到GPRS无线终端模块，GPRS无线终端模块又将数据打成IP包，经GPRS空中接口接入无线网络，并由移动通信服务商转接到Internet，最终通过网关和路由到达统一的远程数据处理中心，数据中心接收数据并对数据做后续处理；远程数据处理中心也可以发送数据信息到无线数据采集模块，通过GPRS无线终端模块上的RS232接口输出到ARM微控制器上，采集终端在接收到远程数据中心的信息后，进行解码并执行对应的操作，实现对采集现场的控制。本发明的有益效果是:本发明的系统将GPRS无线传输模块嵌入其中，将采集到的数据以无线的方式接入Internet，实现远程监控，非常适合工作人员在比较恶劣的环境下或者需要对多种参量进行采集时使用，而高性能微处理器的应用也极大提高了数据采集的精度和速度。
图1为系统结构原理图。
具体实施例方式下面结合附图对发明的技术方案实现方法进行说明:图1中，一种嵌入式多路信号数据采集系统，包括传感器网络模块、信号处理电路、ARM微控制器、存储器、GPRS无线终端模块、SIM卡模块，传感器网络模块的输出端连接信号处理电路的输入端，ARM微控制器分别与信号处理电路、存储器和GPRS无线终端模块双向通信，GPRS无线终端模块通过无线网络与SM卡通信；当GPRS无线终端成功连接到互联网后，传感器网络模块将采集到的数据经放大滤波后发送到ARM微控制器，经过A/D转换以及相关处理后，通过RS232接口将数据发送到GPRS无线终端模块，GPRS无线终端模块又将数据打成IP包，经GPRS空中接口接入无线网络，并由移动通信服务商转接到Internet，最终通过网关和路由到达统一的远程数据处理中心，数据中心接收数据并对数据做后续处理；远程数据处理中心也可以发送数据信息到无线数据采集模块，通过GPRS无线终端模块上的RS232接口输出到ARM微控制器上，采集终端在接收到远程数据中心的信息后，进行解码并执行对应的操作，实现对采集现场的控制。GPRS无线终端嵌入了 TCP/IP协议和UDP协议(用户可选)，本系统采用TCP/IP协议，实际上GPRSDTU上实现的协议栈是TCP/IPOverPPP。在数据采集时，本系统选用温度传感器，表面/液体热电偶NR281530，获取实时现场的温度，另一路采用压力传感器，PPM241BY油井专用型压力传感器，此系统在油田油井中具有较好应用。在前端信号处理单元，由于各种传感器的输出参数不同，输出信号不仅电平低、内阻高，而且有共模电压以及现场恶劣环境的影响，因此，在选用放大芯片时要综合考虑以上因素。选取常用的MCP6S2X可编程增益放大器对原始信号进行放大，0P07CP做后续滤波芯片。微处理器是系统工作的核心，其性能的好坏直接决定了数据采集系统性能的优劣。基于本采集系统对数据实时性和精度的要求，以及易操作性方面的考虑，选择32位的ARM7系列处理器，它具有以下特点:I)体积小、低功耗、低成本、高性能；2)支持Thumb (16位)/ARM (32位)双指令，能很好兼容8位/16位器件；3)大量使用寄存器，指令执行速度快；4)指令长度固定；5)寻址方式灵活简单，执行效率高本系统采用PHILIPS公司的单片32位微控制器LPC2134，它是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI2STMCPU，含有128KB的FLASH，该存储器用作代码和数据的存储。LPC2134拥有两个异步串行口 UARTO和UART1，本系统中将UARTO与GPRS终端相连，实现数据传输。它采用16字节收发FIFO，内置波特率发生器，包含使能实现软件控制的机制。硬件SPI接口是一个同步、全双工串行接口，最大数据位速率为时钟速率的1/8，可配置为主机或从机。本系统中SPI接口作为主机，根据不同的中断，控制多个从机，包括可编程增益放大器MCP6S2X，使用SPI总线访问SD卡，以及控制开发板上的数码管显示。A/D转换器是2个8路10位逼近式模/数转换器，测量范围是O 313V，10位转换时间大于或等于2144 μ S，一个或多个Burst转换模式。GPRS终端选用的是南京傲屹电子有限公司的AYG285C，它是采用GPRS模块专为工业集成设计的，在温度范围、震动、电磁兼容性和接口多样性等方面均采用特殊设计，保证了恶劣环境下的工作稳定性，基于GPRS公网的数据传输具有通信范围广，传输稳定可靠等特点。通过按键可以进行模块参数设置或者进行网络数据通信，串口波特率在300 115200bps可调，校验位可选:无校验，奇校验，偶校验。支持协议PPP、IP、TCP、UDP, DNS、PING的客户端功能。另外，电源、工作状态有LED指示，方便现场查看MODEM运行情况。本系统采用了 ARM+RT0S以及ARM+GPRS的方案，选取适当的器件构成了多路的数据采集系统，具有一定的实用价值。考虑到现场采集到的多是小信号，为了有较好的准确度和精确度，对A/D后的采集数据还要进行分析和调整，然后再发送到数据处理中心。为此，可以进行反复实验，获得多组数据，最后通过最小二乘法曲线拟合来提高准确度。另外，随外界环境的变化，也可以修改拟合曲线以适应具体的应用。随着3G时代的来临，大量数据信息的传输成为可能，可以考虑采集现场的相关视频信号。在短消息功能，数据加密技术以及软件操作和文件管理上还有待进一步开发和优化。
权利要求
1.一种嵌入式多路信号数据采集系统，其特征在于，包括传感器网络模块、信号处理电路、ARM微控制器、存储器、GPRS无线终端模块、SIM卡模块，传感器网络模块的输出端连接信号处理电路的输入端，ARM微控制器分别与信号处理电路、存储器和GPRS无线终端模块双向通信，GPRS无线终端模块通过无线网络与SIM卡通信；当GPRS无线终端连接到互联网后，传感器网络模块将采集到的数据经放大滤波后发送到ARM微控制器，经过A/D转换以及相关处理后，通过RS232接口将数据发送到GPRS无线终端模块，GPRS无线终端模块又将数据打成IP包，经GPRS空中接口接入无线网络，并由移动通信服务商转接到Internet，最终通过网关和路由到达统一的远程数据处理中心，数据中心接收数据并对数据做后续处理；远程数据处理中心也可以发送数据信息到无线数据采集模块，通过GPRS无线终端模块上的RS232接口输出到ARM微控制器上，采集终端在接收到远程数据中心的信息后，进行解码并执行对应的操作，实现对采集现场的控制。
全文摘要
本发明公布了一种嵌入式多路信号数据采集系统，包括传感器网络模块、信号处理电路、ARM微控制器、存储器、GPRS无线终端模块、SIM卡模块，传感器网络模块的输出端连接信号处理电路的输入端，ARM微控制器分别与信号处理电路、存储器和GPRS无线终端模块双向通信，GPRS无线终端模块通过无线网络与SIM卡通信。本发明的系统非常适合工作人员在比较恶劣的环境下或者需要对多种参量进行采集时使用，而高性能微处理器的应用也极大提高了数据采集的精度和速度。
文档编号G08C17/02GK103093593SQ20111033876
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者王亚妹 申请人:王亚妹