[發明專利]一種用于手持設備的實時數據采集系統

有效

• 申請號: 201410264705.4
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104020693B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 徐云鵬
• 申請（專利權）人: 徐云鵬
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于電力電子應用技術領域，尤其涉及一種用于手持設備的實時數據采集系統。

背景技術

隨著計算機的廣泛應用和電子技術的發展，數字技術被廣泛應用于國民經濟、國防建設與科學實驗等各個領域。和模擬系統相比，數字系統有精度高、穩定性好等一系列優點。外界被檢測量如溫度、壓力、位置等，需要通過各種類型傳感器轉換成電壓、電流等物理量。因為大部分傳感器輸出物理量為模擬量，因而需要轉換為數字信號后，再由計算機進行存儲、處理、顯示或打印。

隨著工業現場控制對參數實時性要求的提高，人們對數據采集及存儲系統的精度、容量、功耗及抗干擾性等都有了更高的要求，因此各種高性能MCU及存儲器紛紛出現。隨著SOC(system on chip)技術的發展，越來越多地要求將各種功能集于一體，一些知名廠商紛紛推出嵌入式SOC芯片。將A/D，D/A等功能集成在MCU上，其最大優點是簡化了系統外圍電路設計，降低系統功耗，系統體積大大縮小。同時隨著微電子和計算機技術發展，逐漸形成了混合型基于計算機采集系統，這種系統結構在計算機應用領域中得到了廣泛的應用和快速的發展。它由計算機與微控制器件組成，通過標準總線接口(例如RS232，RS485，CAN，USB等)相連。通過對數據采集系統功能分析設計配置微控制器及其外圍電路和設備構成，主機則使用虛擬儀器技術開發上位機測試軟件，這種數據采集系統具有人機交互、復雜計算分析、數據存儲記錄、圖形顯示等任務。混合型計算機數據采集系統具有系統開發具有自主性、靈活的系統配置、充分利用上位機資源等特點。

目前，另一個重要的發展趨勢在于使用無線通訊技術進行數據采集，高頻射頻識別技術是國際上最先進的第四代自動識別技術，是近幾年剛剛開始興起并得到迅速推廣應用的一門新技術。NordicVLSIASA、Freascale、Atmel等具有國際影響力的IC生廠商都相繼推出了新一代短距離無線數據通信收發芯片，以nRF905、CC1101為主流的無線芯片性能得到了很大提高。最新的無線收發芯片將全部無線通信需要的調制/解調芯片、高/低頻放大器等全部集成在芯片中，使外圍器件大幅度減少，很容易與各種型號微控制器連接實現高可靠性無線通信，使開發無線產品成本大大降低，開發難度更簡單，應用更廣泛。總的來說高頻射頻識別技術具有距離遠、識別準確率高、識別速度快、抗干擾能力強、使用壽命長、可穿透非金屬材料、運用范圍廣等特點。因此基于UHF頻段的無線數據傳輸已經廣泛的應用到生活中的各個領域。

發明內容

針對上述現有技術存在的缺陷和不足，本發明的目的在于，提供一種用于手持設備的實時數據采集系統，本發明的數據采集系統具有成本低，無線數據傳輸，操作簡單，數據采集接口豐富的特點，可廣泛應用于手持設備的移動實時測試系統中。

為了實現上述任務，本發明采用如下的技術解決方案：

一種用于手持設備的實時數據采集系統，其特征在于，包括數據采集模塊、無線數據模塊、數據通信模塊、電源模塊和計算機。所述的數據采集模塊控制芯片采用型號為STM32F103的32位ARM微控制器，所述STM32F103型微控制器的A/D接口通過信號調理電路與被測信號連接，所述微控制器的USART接口通過串行接口與傳感器相連，所述微控制器的GPIO接口用于記錄開關及脈沖信號，所述微控制器的SPIx接口與無線數據模塊中的發射電路相連；所述的無線數據模塊基于無線射頻芯片CC1101設計，所述的無線數據模塊包括無線數據發射、接收電路；所述的數據通信模塊選用Silicon Labs的專利C8051F340微控制器作為數據收發控制器，所述C8051F340微控制器的GPIO接口與無線數據接收電路相連，所述C8051F340微控制器的USB接口與計算機相連；所述的電源模塊采用AMS1117-3.3芯片進行電壓轉換，產生3.3V電壓為主控制器和其他芯片供電。

系統中的信號調理電路由電壓、電流信號調理電路組成；所述的電壓信號調理電路包括電壓基準源電路、反向加法單元、高頻濾波單元和電壓跟隨單元，所述的反向加法單元進行輸入信號的幅值轉換，所述的電壓跟隨單元安裝在輸入和輸出端，起隔離和緩沖作用，所述的高頻濾波單元使用運算放大器構成壓控電壓源低通濾波器來減少信號中的高頻干擾；所述的電流信號調理單元選用精度為0.1％的電阻分壓的方法得到電壓信號，并且通過二極管進行輸入電壓保護。