多通道usb數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于數(shù)據(jù)采集設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種多通道USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集卡，與數(shù)據(jù)采集卡連接的計(jì)算機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集卡包括，微控制器，連接在微控制器上的用戶交互模塊、前端數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理單元。本實(shí)用新型USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用方便，工作人員攜帶筆記本電腦，數(shù)據(jù)線和USB數(shù)據(jù)采集卡就可以完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集和處理。控制界面和數(shù)據(jù)展示界面風(fēng)格友好。本實(shí)用新型USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主機(jī)控制軟件使用圖形化的編程語(yǔ)言LabVIEW進(jìn)行上位機(jī)軟件程序的編寫(xiě)，縮短了開(kāi)發(fā)周期，軟件系統(tǒng)運(yùn)行高速穩(wěn)定。采集卡與主機(jī)之間通過(guò)USB通信，有效的避免了環(huán)境的干擾，提高了傳輸速率。信號(hào)采集前端的放大電路配置合適，擁有多級(jí)放大倍數(shù)，防止信號(hào)的缺失和畸變。
【專利說(shuō)明】多通道USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于數(shù)據(jù)采集設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種多通道USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0002]【背景技術(shù)】
[0003]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能是采集現(xiàn)實(shí)信號(hào)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后進(jìn)行信號(hào)分析及向用戶顯示。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相比傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器的優(yōu)點(diǎn)在于，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)把采集的信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并且傳輸給計(jì)算機(jī)，充分利用計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算能力對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以對(duì)生產(chǎn)中的參數(shù)進(jìn)行采集、監(jiān)視和記錄，為提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本提供手段。
[0004]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器而言，具有快速，靈敏，特別是價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，還具有傳統(tǒng)儀器所沒(méi)有的友好的界面。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將會(huì)逐步取代傳統(tǒng)的儀器，連接計(jì)算機(jī)和被采集對(duì)象的多通道連接裝置，成為有待解決的一個(gè)問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提出一種多通道USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種多通道USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集卡，與數(shù)據(jù)采集卡連接的計(jì)算機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集卡包括，微控制器，連接在微控制器上的用戶交互模塊、前端數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理單元。
[0007]所述的多通道USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述微控器的周邊連接有晶振電路、時(shí)鐘晶振電路、復(fù)位電路。
[0008]所述的多通道USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述用戶交互模塊包與微控制器連接的顯示屏，還包括與微控制器連接的輸入按鍵。
[0009]所述的多通道USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述前端數(shù)據(jù)采集模塊包括多路選擇電路、信號(hào)濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與信號(hào)濾波電路的輸出端連接，信號(hào)濾波電路的輸入端與多路選擇器連接，多路選擇器輸出端通過(guò)二極管和電阻組成的過(guò)流保護(hù)電路連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，同時(shí)多路選擇器還與微處理器連接。
[0010]所述的多通道USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集卡設(shè)置數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元包括微控制器，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的處理。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:1、本實(shí)用新型USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用方便，工作人員攜帶筆記本電腦，數(shù)據(jù)線和USB數(shù)據(jù)采集卡就可以完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集和處理。控制界面和數(shù)據(jù)展示界面風(fēng)格友好。本實(shí)用新型USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主機(jī)控制軟件使用圖形化的編程語(yǔ)言LabVIEW進(jìn)行上位機(jī)軟件程序的編寫(xiě)，縮短了開(kāi)發(fā)周期，軟件系統(tǒng)運(yùn)行高速穩(wěn)定。
[0012]2、本實(shí)用新型多通道USB數(shù)據(jù)采集性價(jià)比和可靠性較高。采集卡位于現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的最前端，減弱了模擬信號(hào)在傳輸過(guò)程中的衰減所造成的影響，采集卡與主機(jī)之間通過(guò)USB通信，有效的避免了環(huán)境的干擾，提高了傳輸速率。信號(hào)采集前端的放大電路配置合適，擁有多級(jí)放大倍數(shù)，防止信號(hào)的缺失和畸變。系統(tǒng)具有友好的界面和復(fù)雜的控制能力，可以進(jìn) 行復(fù)雜的信號(hào)處理操作，方便用戶對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)的分析保存。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的多通道USB數(shù)據(jù)采集卡電路框圖；
[0014]圖2為數(shù)據(jù)采集卡電路圖；
[0015]圖3為微控制器及其周邊電路圖；
[0016]圖4為J-Link調(diào)試電路；
[0017]圖5為USB通信接口及供電電路；
[0018]圖中:1為微控制器，2為數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，3為過(guò)流保護(hù)電路，4為放大濾波電路，5為多路選擇電路，6為信號(hào)輸入，7為電源復(fù)位電路，8為顯示屏，9為輸入按鈕，10為通信模塊，11為調(diào)試接口電路。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1:一種多通道USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集卡，與數(shù)據(jù)采集卡連接的計(jì)算機(jī)，所述數(shù)據(jù)采集卡包括，微控制器，連接在微控制器上的用戶交互模塊、前端數(shù)據(jù)處理模塊和數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊。
[0020]所述微控器的型號(hào)為STM32F103R，在微控制器的周邊連接有晶振電路、時(shí)鐘晶振電路、復(fù)位電路等，其中，復(fù)位電路連接在微控制器的7腳，晶振電路連接在微控制器的5、6腳，時(shí)鐘電路連接在微控制器的3、4兩腳。
[0021]所述用戶交互模塊包與微控制器連接的顯示屏，還包括與微控制器連接的輸入按鍵。
[0022]所述前端數(shù)據(jù)處理模塊包括多路選擇電路、信號(hào)濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，多路選擇電路包括芯片⑶4501，芯片⑶4501的13腳、14腳、15腳、12腳、I腳、5腳、2腳、4腳等連接輸入接口，芯片⑶4501的3腳與信號(hào)放大濾波電路中的芯片LM358的輸入端2腳相連接，芯片LM358的輸出端7腳與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中的芯片TLC1543的I腳相連接，芯片TLC1543的輸出端15腳、16腳。17腳、18腳與微控制器STM32F103R的38腳、39腳、40腳、41腳對(duì)應(yīng)連接；微控制器STM32F103R的51腳、52腳、53腳與多路選擇電路中芯片⑶4501的11腳、10腳、9腳分別相連；信號(hào)濾波電路與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路之間設(shè)置有數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊為二極管和電阻組成的過(guò)流保護(hù)電路。
[0023]數(shù)據(jù)采集卡還具有調(diào)試接口電路，調(diào)試接口電路包括一個(gè)JTAG接口，JTAG的3腳與微控制器的56腳連接，JTAG的5腳與微控制器的50腳連接，JTAG的7腳45腳連接，JTAG的9腳與微控制器的49腳連接，JTAG的13腳與微控制器的55腳連接，JTAGA的15腳為復(fù)位腳。
[0024]工作方式:計(jì)算機(jī)適合進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理，通過(guò)USB與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信，數(shù)據(jù)采集卡接收上位機(jī)發(fā)送的命令，執(zhí)行命令指定的操作后把結(jié)果傳輸至主機(jī)，同時(shí)進(jìn)行采集信號(hào)的傳輸；數(shù)據(jù)采集卡的微控制器是核心單元，協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)的所有功能；數(shù)據(jù)采集卡使用了 LCD顯示器和按鍵模塊與用戶之間交互，用戶可以通過(guò)按鍵選擇功能菜單，采集通道，采樣率，發(fā)送采集命令等。數(shù)據(jù)采集卡通過(guò)IXD顯示器向用戶顯示交互菜單。
[0025]數(shù)據(jù)預(yù)處理電路:信號(hào)輸入前端增加過(guò)流保護(hù)電路，增強(qiáng)數(shù)據(jù)采集卡的可靠性，防止瞬間脈沖損壞采集卡內(nèi)部的芯片電路；同時(shí)，前端數(shù)據(jù)采集模塊的傳感器電路把工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)中的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，放大器電路對(duì)微弱的電信號(hào)進(jìn)行處理，濾波電路進(jìn)行濾波，輸入到數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)前端處理模塊和預(yù)處理模塊處理后，通過(guò)USB接口傳輸?shù)缴衔粰C(jī)計(jì)算機(jī)中進(jìn)行后續(xù)處理。
【權(quán)利要求】
1.一種多通道USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集卡，與數(shù)據(jù)采集卡連接的計(jì)算機(jī)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集卡包括，微控制器，連接在微控制器上的用戶交互模塊、前端數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述微控制器的周邊連接有晶振電路、時(shí)鐘晶振電路、復(fù)位電路；所述用戶交互模塊包括與微控制器連接的顯示屏，還包括與微控制器連接的輸入按鍵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述前端數(shù)據(jù)采集模塊包括多路選擇電路、信號(hào)濾波電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與信號(hào)濾波電路的輸出端連接，信號(hào)濾波電路的輸入端與多路選擇器連接，多路選擇器輸出端通過(guò)二極管和電阻組成的過(guò)流保護(hù)電路連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器，同時(shí)多路選擇器還與微處理器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集卡設(shè)置數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元包括微控制器，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)的處理。
【文檔編號(hào)】G05B19/04GK203616589SQ201320569095
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年9月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月14日
【發(fā)明者】王麗君, 邢龍, 周建斌, 張深逢 申請(qǐng)人:華北水利水電大學(xué)