[發明專利]一種基于串行儲存方式的微型數據采集系統

在審

• 申請號: 201410399455.5
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN104199343A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 徐云鵬
• 申請（專利權）人: 徐云鵬
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

?本發明屬于電力電子檢測應用技術領域，尤其涉及一種基于串行儲存方式的微型數據采集系統，該采集系統采用串行接口的FLASH儲存方式大幅提高讀寫速率，有效增加系統可靠性，降低系統體積。

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，但有個缺點就是其只能處理離散信號。外界各種被檢測量如溫度、壓力、位置等，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，應而需要轉換為數字信號才能被控制器處理。?

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。數據存儲方式主要有并行存儲和串行存儲。并行存儲較為簡單，只是需要較多的數據線與地址線，還可能要加鎖存器，使系統連線變得復雜，傳輸數據的各個位必須處于一個時鐘周期內的相同位置，頻率越高，對器件的傳輸性能和電路結構要求越嚴格，系統設計難度加大，系統成本提高，可靠性降低。現在越來越多的使用串行方式存儲數據。??

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，提供一種基于串行儲存方式的微型數據采集系統，本發明的數據采集系統結構簡單、節能低耗，采用串行接口的FLASH儲存方式大幅提高讀寫速率，有效增加系統可靠性，降低系統體積，同時實現USB通訊和基于Labview的圖形化數據顯示。

為了實現上述任務，本發明采用如下的技術解決方案：

一種基于串行儲存方式的微型數據采集系統，其特征在于，包括信號預處理電路、電源及監測電路、A/D轉換、微處理器MCU、外部存儲器和數據通訊接口；所述的被測信號通過信號預處理電路和A/D轉換輸送到微處理器MCU，所述的電源及監測電路與預處理電路、A/D轉換和微處理器MCU相連，電源及監測電路為系統提供+3.3V穩定工作電壓，所述的外部存儲器與微處理器MCU相連，所述的微處理器MCU通過數據通訊接口與上位機相連，原始采集數據輸送到上位機之后將進行處理、儲存和顯示；所述的微處理器MCU采用C8051F系列單片機作為核心處理器，完成對被測信號處理、轉換和采集；所述的外部儲存器采用帶SPI接口的FLASH存儲器。

該基于串行儲存方式的微型數據采集系統中的信號預處理電路包括LM2904型雙運算集成放大芯片、1KΩ電阻（R1）、91KΩ電阻（R4）、0.001nF電容（C4）和10uF電容（C2）等，所述被測信號通過1KΩ電阻（R1）與運算放大器LM2904的正相輸入端（4）連接，所述運算放大器LM2904的反相輸入端（3）通過91KΩ電阻（R4）與運算放大器LM2904的輸出端（1）相連，所述的0.001nF電容（C4）與91KΩ電阻（R4）并聯，所述的LM2904的輸出端（1）通過10uF電容（C2）與A/D轉換電路接口Vout相連；所述的電源及監測電路包括穩壓芯片LM1117T-3.3、穩壓二極管（D1）、10uF電容（C1）、0.1uF電容（C2）、10uF電容（C3）和10uF電容（C4），所述的電路電壓（VCC）連接穩壓二極管（D1）的正極，所述的二極管的（D1）的負極與芯片LM1117T-3.3的輸入端（1）相連，所述芯片LM1117T-3.3的輸出端（3）與器件電壓（VDD）相連，所述芯片LM1117T-3.3的接地端（2）與地相連；所述的10uF電容（C1）和0.1uF電容（C2）接在芯片LM1117T-3.3的輸入端（1）與地之間；所述的10uF電容（C3）和10uF電容（C4）接在芯片LM1117T-3.3的輸出端（3）與地之間。

該基于串行儲存方式的微型數據采集系統，系統的工作步驟如下：

步驟1、上電開機；

步驟2、微處理器MCU初始化內部指令和配置；

步驟3、微處理器MCU發送采集指令并啟動A/D轉換程序；

步驟4、A/D轉換開始工作，對檢波電壓進行數據采集；

步驟5、微處理器將采集數據存儲在系統FLASH中；

步驟6、數據采集完成后，系統調用USB接口程序將采集數據上傳至上位機終端；