专利名称：一种水质在线监测数据采集模数转换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水质在线监测领域，具体地，涉及一种水质在线监测过程中数据采集后将模拟量转化为数字量并按标准ModbUS协议输出的装置。
背景技术：
如图1所示，在水质在线监测的数据通讯传输领域中，现有的模数转换装置主要包括模拟传感器、A/D模数转换模块及CPU，通过模拟传感器把所测量的模拟量转换成O 10V，然后输入到A/D模数转换模块进行转换，模拟量转换成数字量后经数据线传导给CPU， 再通过CPU实现数字量输出。该现有技术存在的主要缺陷是模数转换后信号失真较大，而且信号衰减严重，测量不精确。另外，由于各制造商采用的技术路线不同，所使用的数字化通讯协议各不相同，所以导致许多功能相近的仪器设备不能兼容，不便于系统的的维护和维修。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种水质在线监测过程中能精确地、不失真地、信号不衰减地将模拟量转换成数字量、而且具备通用性、规范性的模数转换装置。实现上述目的的技术方案如下一种水质在线监测数据采集模数转换装置，包括模拟传感器、模数转换模块及 CPU，还包括运算放大器及三态线性驱动缓冲集成器；所述模拟传感器的信号输出端与运算放大器的正负端分别连接，运算放大器的输出端与模数转换模块连接，模数转换模块经三态线性驱动缓冲集成器与CPU采用SPI接口通讯连接。进一步地，所述模数转换模块为16位模数转换模块。进一步地，所述模数转换模块采用IOM外部晶振。进一步地，所述CPU为可将读到的数字化模拟值生成标准Modbus协议格式输出的 CPU。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果1、采用运算放大器采集处理模拟量的电压值，保证转换过程中的信号不失真、不衰减。2、采用16位模数转换模块(10M外部晶振)、三态线性驱动缓冲集成器和CPU，保证精确性。3、模数转换模块经三态线性驱动缓冲集成器与CPU采用SPI接口通讯连接，CPU数字量的输出采用标准Modbus协议，保证通用化、规范化。4、用于系统集成中具有很好的兼容性，提高系统集成商工作效率。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为现有技术中的模数转换装置示意图；图2为本实用新型的模数转换装置示意图；图3为模数转换逻辑工作流程的软件步骤图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图2所示，本实用新型的一种水质在线监测数据采集模数转换装置，是一种水质在线监测过程中将模拟传感器所采集的模拟量进行数字化转换的装置。该装置包括模拟传感器、运算放大器、16位模数转换模块、三态线性驱动缓冲集成器和CPU。运算放大器的正负端分别与模拟传感器的信号输出端连接，运算放大器将采集模拟量的电压值，经处理后传送给16位模数转换模块，模拟量的电压值经模数转换模块转化成数字量后经过三态线性驱动缓冲集成器传送至CPU，CPU用串行口方式将数字量输出，其中，模数转换模块经三态线性驱动缓冲集成器与CPU采用SPI接口通讯连接。CPU控制三态线性驱动缓冲集成器开合，实现CPU时钟输入模数转换模块，并与模数转换模块进行数据交流，同时CPU控制模数转换模块的读与写操作。在本实用新型中，运算放大器增益为1。模数转换模块采用IOM外部晶振。CPU控制三态线性驱动缓冲集成器通讯；CPU的通讯接口采用SPI数据接口 ；数字量输出采用标准Modbus协议。本实用新型实现逻辑步骤是(1)模拟传感器采集数据的电压值可分为三档-2. 5 +2. 5V、_5 +5V、-10 +IOV ；(2)将模拟传感器的信号输出端分别连接到运算放大器正负端子上，运算放大器的增益值为1 ；(3)模数转换模块经三态线性驱动缓冲集成器与CPU通讯，其通讯接口 SPI是同步、全双工串行接口 ；(4)模数转换模块作为从机，当数据传输时，串行时钟激活并有读写控制线控制 SPI接口通讯；(5) CPU将读到的数字化模拟值生成标准Modbus协议格式输出。在此过程中，模数转换逻辑工作流程的软件步骤按图3所示进行。程序开始后设置模拟量的接收频次、设置传输完成标志为1、设置计数器为0、设置CPU为SPI主机，模拟传感器采集模拟量电压值，电压值经运算放大处理，经处理后的模拟量经模数转换模块转换为数据量，将要发送的数据写入写状态寄存器，如果传输完成标志为1，则读出读状态寄存器数据，经计数器减一，如果计数器为0则CPU将读到的数值化模拟值生成标准Modbus 协议格式输出，程序结束。在整个过程中，如果传输完成标志不为1，则程序要返回到将要发送的数据写入写状态寄存器进行循环处理，如果计数器不为0则程序要返回模数转换模块进行循环处理。最后应说明的是以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种水质在线监测数据采集模数转换装置，包括模拟传感器、模数转换模块及CPU， 其特征在于，还包括运算放大器及三态线性驱动缓冲集成器；所述模拟传感器的信号输出端与运算放大器的正负端分别连接，运算放大器的输出端与模数转换模块连接，模数转换模块经三态线性驱动缓冲集成器与CPU采用SPI接口通讯连接。
2.根据权利要求1所述的模数转换装置，其特征在于，所述模数转换模块为16位模数转换模块。
3.根据权利要求2所述的模数转换装置，其特征在于，所述模数转换模块采用IOM外部晶振。
4.根据权利要求1、2或3所述的模数转换装置，其特征在于，所述CPU为可将读到的数字化模拟值生成标准Modbus协议格式输出的CPU。
专利摘要本实用新型公开了一种水质在线监测数据采集模数转换装置，用于水质在线监测过程中数据采集后将模拟量转化为数字量，包括模拟传感器、模数转换模块及CPU，还包括运算放大器及三态线性驱动缓冲集成器；所述模拟传感器的信号输出端与运算放大器的正负端分别连接，运算放大器的输出端与模数转换模块连接，模数转换模块经三态线性驱动缓冲集成器与CPU采用SPI接口通讯连接。本实用新型模数转换装置是一种在水质在线监测过程中能精确地、不失真地、信号不衰减地将模拟量转换成数字量，而且具备通用性、规范性的数字化通讯装置。
文档编号H03M1/12GK202206374SQ20112032554
公开日2012年4月25日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者戴学利, 牛建平, 王胜强, 王计划 申请人:北京环宇宏业科技开发有限公司