本發(fā)明涉及一種柴油汽車的自主標(biāo)定領(lǐng)域，尤其涉及一種多路熱電偶溫度和模擬信號采集儀。

背景技術(shù)：

隨著汽車尾氣排放污染問題的凸顯，排放法規(guī)不斷加嚴(yán)。對于柴油車，國五排放標(biāo)準(zhǔn)也被提上了日程；各柴油機(jī)廠商也都加大投入和研發(fā)，以占領(lǐng)國五的市場先機(jī)。應(yīng)對國五排放標(biāo)準(zhǔn)，各廠商普遍采用“EGR+DOC+DPF”的技術(shù)路線，其中，EGR指排氣再循環(huán)，DOC指氧化型催化器，DOF指柴油顆粒過濾器。通過該采集盒可以完成對多路信號同時采集，并能對數(shù)據(jù)有效存儲。目前市場上已有的技術(shù)有包括博世公司650采集卡和NI公司各類信號采集盒，以NI公司采集卡為例，需要同時安裝硬件驅(qū)動以及l(fā)abview軟件，通過采集卡采集到電腦并通過labview處理和顯示。國五技術(shù)的應(yīng)用，除了使車上傳感器和執(zhí)行器增加，也帶來了標(biāo)定工作的進(jìn)一步復(fù)雜。在標(biāo)定時，標(biāo)定工程師們往往需要采集監(jiān)測許多傳感器信號如熱電偶溫度、模擬信號等，傳統(tǒng)的采集卡通道數(shù)已不能滿足工作的需求。盡管博世的650采集卡適用性廣，但成本昂貴，且通道數(shù)少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于通過一種多路熱電偶溫度和模擬信號采集儀，來解決以上背景技術(shù)部分提到的問題。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種多路熱電偶溫度和模擬信號采集儀，其包括電源模塊、最小系統(tǒng)模塊、熱電偶模塊、模擬信號模塊以及CAN模塊；所述電源模塊與最小系統(tǒng)模塊連接；所述熱電偶模塊的一端連接熱電偶溫度計(jì)，另一端連接最小系統(tǒng)模塊；所述模擬信號模塊連接最小系統(tǒng)模塊；所述CAN模塊連接上位機(jī)中的INCA標(biāo)定系統(tǒng)，完成最小系統(tǒng)與INCA標(biāo)定系統(tǒng)之間的通訊。

特別地，所述電源模塊采用12V、24V供電輸入，采用LM2940CT-5.0穩(wěn)壓芯片獲得5V電壓給最小系統(tǒng)模塊供電，采用AMS1117-3.0穩(wěn)壓芯片獲得3.3V電壓給熱電偶模塊供電。

特別地，所述最小系統(tǒng)模塊包括微處理器芯片、晶振時鐘電路、復(fù)位電路及BDM接口電路，晶振時鐘電路、復(fù)位電路、BDM接口電路連接微處理器芯片。

特別地，所述微處理器芯片選用型號為MC9S12XS128MAL的飛思卡爾16位微控制器。

特別地，所述熱電偶模塊包括帶冷端補(bǔ)償?shù)臄?shù)字轉(zhuǎn)換器和濾波電路；所述帶冷端補(bǔ)償?shù)臄?shù)字轉(zhuǎn)換器連接微處理器芯片的SPI引腳。

特別地，所述熱電偶包括16個帶冷端補(bǔ)償?shù)臄?shù)字轉(zhuǎn)換器，16個帶冷端補(bǔ)償?shù)臄?shù)字轉(zhuǎn)換器對應(yīng)連接16個熱電偶溫度計(jì)；所述帶冷端補(bǔ)償?shù)臄?shù)字轉(zhuǎn)換器均選用型號為MAX31855的帶冷端補(bǔ)償?shù)臄?shù)字轉(zhuǎn)換器。

特別地，所述模擬信號模塊包括AD模塊和分壓模塊；所述AD模塊集成在微處理器芯片中，12路模擬信號輸入直接連接AD模塊，4路模擬信號輸入通過分壓模塊處理后輸出給AD模塊。

特別地，所述CAN模塊集成在微處理器芯片中，通訊連接上位機(jī)中的INCA標(biāo)定系統(tǒng)。

本發(fā)明提出的多路熱電偶溫度和模擬信號采集儀能夠完成多路熱電偶溫度和模擬信號的采集，而且成本低，使用方便，顯著降低了標(biāo)定成本，提高了標(biāo)定效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的多路熱電偶溫度和模擬信號采集儀結(jié)構(gòu)圖；

圖2A、2B為本發(fā)明實(shí)施例提供的電源模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3A、3B為本發(fā)明實(shí)施例提供的熱電偶模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。需要說明的是，當(dāng)一個元件被認(rèn)為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

請參照圖1所示，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的多路熱電偶溫度和模擬信號采集儀結(jié)構(gòu)圖。

本實(shí)施例中多路熱電偶溫度和模擬信號采集儀100具體包括電源模塊101、最小系統(tǒng)模塊102、熱電偶模塊103、模擬信號模塊以及CAN模塊104；所述電源模塊101與最小系統(tǒng)模塊102連接；所述熱電偶模塊103的一端連接熱電偶溫度計(jì)105，另一端連接最小系統(tǒng)模塊102；所述模擬信號模塊連接最小系統(tǒng)模塊102；所述CAN模塊104連接上位機(jī)中的INCA標(biāo)定系統(tǒng)106，完成最小系統(tǒng)與INCA標(biāo)定系統(tǒng)106之間的通訊。

在本實(shí)施例中，如圖2A、2B所示，所述電源模塊101采用12V、24V供電輸入，采用LM2940CT-5.0穩(wěn)壓芯片獲得5V電壓給最小系統(tǒng)模塊102供電，采用AMS1117-3.0穩(wěn)壓芯片獲得3.3V電壓給熱電偶模塊103供電，周圍的電容起濾波作用。

作為多路熱電偶溫度和模擬信號采集儀100的核心模塊，最小系統(tǒng)模塊102承擔(dān)著信號的采集、處理和通信任務(wù)；所述最小系統(tǒng)模塊102包括微處理器芯片、晶振時鐘電路、復(fù)位電路及BDM接口電路，晶振時鐘電路、復(fù)位電路、BDM接口電路連接微處理器芯片。在本實(shí)施例中所述微處理器芯片選用型號為MC9S12XS128MAL的飛思卡爾16位微控制器。型號為MC9S12XS128MAL的飛思卡爾16位微控制器具有128k Flash，總線時鐘可達(dá)40MHz；豐富的I/O口資源，支持SCI、SPI及最高1Mbps速率的CAN通信；且自帶的AD模塊107具有16路通道，8、10或12位轉(zhuǎn)換精度，10位精度的單次轉(zhuǎn)換時間僅為3us。故采用型號為MC9S12XS128MAL的飛思卡爾16位微控制器完全能滿足多路熱電偶溫度和模擬信號采集儀100的采樣需求。

如圖3A、3B所示，所述熱電偶模塊103包括帶冷端補(bǔ)償?shù)臄?shù)字轉(zhuǎn)換器和濾波電路；所述帶冷端補(bǔ)償?shù)臄?shù)字轉(zhuǎn)換器連接微處理器芯片的SPI引腳。在本實(shí)施例中所述熱電偶包括16個帶冷端補(bǔ)償?shù)臄?shù)字轉(zhuǎn)換器，16個帶冷端補(bǔ)償?shù)臄?shù)字轉(zhuǎn)換器對應(yīng)連接16個熱電偶溫度計(jì)105。所述帶冷端補(bǔ)償?shù)臄?shù)字轉(zhuǎn)換器均選用型號為MAX31855的帶冷端補(bǔ)償?shù)臄?shù)字轉(zhuǎn)換器，片選引腳CS由微處理器芯片的IO口控制。由于微處理器芯片的高低電平與型號為MAX31855的帶冷端補(bǔ)償?shù)臄?shù)字轉(zhuǎn)換器的高低電平不兼容，故在微處理器芯片的SPI時鐘CLK引腳和MIDO引腳上連上二極管后，再上拉電阻。在實(shí)驗(yàn)中一般采用的是K型熱電偶，其溫度范圍為-200℃～+700℃。型號為MAX31855的帶冷端補(bǔ)償?shù)臄?shù)字轉(zhuǎn)換器，其為冷端補(bǔ)償熱電偶至數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換器，可采用3.3V供電，將熱電偶信號轉(zhuǎn)換為14位帶符號數(shù)據(jù)、通過SPI兼容接口、以只讀格式輸出；轉(zhuǎn)換器的溫度分辨率為0.25℃，最低溫度讀數(shù)-270℃，最高溫度讀數(shù)+1800℃；此外還能檢測熱電偶對地或電源正極短路以及熱電偶的開路。

所述模擬信號模塊包括AD模塊107和分壓模塊108；所述AD模塊107集成在微處理器芯片中，12路模擬信號輸入直接連接AD模塊107，4路模擬信號輸入通過分壓模塊108處理后輸出給AD模塊107，模擬信號通過模擬信號輸入端109輸入給模擬信號模塊。型號為MC9S12XS128MAL的飛思卡爾16位微控制器支持16模擬信號輸入，信號輸入范圍是0—5V；為能采集0—10V的電壓，留4路信號通過精密電阻串聯(lián)分壓后，再接入模擬通道。為避免信號值在引腳未接入時因懸空而跳動，通過電阻接地。AD轉(zhuǎn)換采用10位，即精度為5V/1024＝0.0049V。

所述CAN模塊104集成在微處理器芯片中，通訊連接上位機(jī)中的INCA標(biāo)定系統(tǒng)106。型號為MC9S12XS128MAL的飛思卡爾16位微控制器集成有CAN模塊104，支持CAN2.0B協(xié)議，通過CAN收發(fā)器及并聯(lián)120歐的電阻，構(gòu)成CAN模塊104硬件電路。

本發(fā)明的技術(shù)方案能夠完成多路熱電偶溫度和模擬信號的采集，而且成本低，使用方便，顯著降低了標(biāo)定成本，提高了標(biāo)定效率。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計(jì)算機(jī)程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實(shí)施例的流程。其中，所述的存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory，ROM)或隨機(jī)存儲記憶體(Random Access Memory，RAM)等。

以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實(shí)施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。