[實(shí)用新型]一種基于微處理器的嵌入式數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520024383.6
• 申請(qǐng)日: 2015-01-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204347589U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧柳于勤;高飛;管建娜;黃睿;黃軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄧柳于勤
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 無(wú)
• 代理人: 無(wú)

技術(shù)領(lǐng)域

?本實(shí)用新型屬于數(shù)據(jù)采集與處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于微處理器的嵌入式數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化、模塊化的方案進(jìn)行系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)了一個(gè)集多路數(shù)據(jù)采集與處理、實(shí)時(shí)顯示和USB通信于一體的便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)

數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學(xué)的一個(gè)重要分支，它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存貯、處理以及控制等作業(yè)。在智能儀器、信號(hào)處理以及工業(yè)自動(dòng)控制等領(lǐng)域，都存在著數(shù)據(jù)的測(cè)量與控制問(wèn)題。將外部世界存在的溫度、壓力、流量、位移以及角度等模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),收集到計(jì)算機(jī)并進(jìn)一步予以處理、顯示、傳輸與記錄這一過(guò)程，即稱為“數(shù)據(jù)采集”。數(shù)據(jù)采集技術(shù)在雷達(dá)、通信、水聲、遙感、地質(zhì)勘探、震動(dòng)工程、無(wú)損檢測(cè)、語(yǔ)聲處理、智能儀器、工業(yè)自動(dòng)控制以及生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)采集技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了新的趨勢(shì)。隨著新材料技術(shù)的發(fā)展，不斷有新型的傳感器出現(xiàn)，使得傳感器向著集成化、智能化方向發(fā)展。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一個(gè)瓶頸就是數(shù)據(jù)的通信。但是隨著總線技術(shù)局發(fā)展，這一問(wèn)題也得到很大程度的緩解。常見(jiàn)的通信方式有VXI總線，PXI總線，串行總線，USB，ISA總線，PCI總線等等。

目前常用的數(shù)據(jù)采集方式是A?/D卡和422、485等總線板卡?,這類方式的數(shù)據(jù)采集過(guò)程必須依賴PC機(jī)完成,不便野外應(yīng)用，而且數(shù)據(jù)的采集和分析顯示往往不能在采集板卡上實(shí)現(xiàn)，因此開(kāi)發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)脫離PC機(jī)集數(shù)據(jù)采集、處理、顯示于一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有重要實(shí)際意義。在工業(yè)應(yīng)用中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是基于X86和MCU架構(gòu)的硬件方案。X86是復(fù)雜指令結(jié)構(gòu)的CPU，基于X86通用處理器的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在功耗和成本上都較難控制，特別是在高端的數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域受到了很大的限制。基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是處理速度慢、系統(tǒng)資源有限、實(shí)時(shí)性能較差。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種基于微處理器的嵌入式數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化、模塊化的方案進(jìn)行系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)了一個(gè)集多路數(shù)據(jù)采集與處理、實(shí)時(shí)顯示和USB通信于一體的便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)解決方案：

一種基于微處理器的嵌入式數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，其特征在于，包括嵌入式微處理器、上位機(jī)、USB設(shè)備接口、DBGU接口、電源與復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、LCD接口、按鍵處理電路、A/D電路、NAND?Flash接口、SDRAM接口和JTAG接口組成；所述的嵌入式微處理器選擇Atmel公司的ARM7微控制器AT91SAM7SE256，該嵌入式微處理器作為系統(tǒng)核心器件與上述電路相互相連，通過(guò)USB設(shè)備接口和DBGU接口與上位機(jī)進(jìn)行通訊。

在該基于ARM的便攜式數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)中，所述電源與復(fù)位電路包括數(shù)字電源模塊、模擬電源模塊和復(fù)位電源模塊，所述的數(shù)字電源模塊由凌特公司LT4080型芯片組成，將充電鋰離子電池輸出的4.2V電壓轉(zhuǎn)換成3.3V供CPU、時(shí)鐘芯片、NAND?Flash、SDRAM和DBGU接口芯片等使用；所述的模擬電源模塊由XC6351A型電荷泵電壓反轉(zhuǎn)器組成，為A/D電路的供電需要模擬電源，將數(shù)字電源3.3V通過(guò)100uH電感作為電荷泵電壓反相器芯片XC6351A120的輸入；所述的復(fù)位電源模塊使用AT91SAM7SE256型復(fù)位控制器，能處理系統(tǒng)的所有復(fù)位而不需要任何外圍器件并給出最近發(fā)生的一次復(fù)位情況。

在該基于ARM的便攜式數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)中，所述時(shí)鐘電路由兩路時(shí)鐘輸入組成，分別為處理器工作時(shí)鐘和芯片F(xiàn)M3116時(shí)鐘，其中處理器工作時(shí)鐘為18.432M的無(wú)源晶體；所述的按鍵處理電路利用并行輸入/輸出控制器（PIO），將I/O口配置為通用功能I/O線，來(lái)實(shí)現(xiàn)按鍵處理電路。

本實(shí)用新型的有益效果是：

基于AT91SAM7SE256的便攜式數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)顯示關(guān)鍵參數(shù)，同時(shí)可以USB大容量存儲(chǔ)設(shè)備的方式來(lái)存儲(chǔ)、讀取原始采集數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包括5路模擬量輸入通道、電池充電電路、USB大容量存儲(chǔ)設(shè)備電路、DBGU串口調(diào)試接口、NAND?Flash數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、SDRAM接口、LCD液晶顯示等。

本系統(tǒng)與一般的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相比具有3大特點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)顯示于一體；支持鋰離子電池和外接電源供電；本系統(tǒng)可以作為大容量存儲(chǔ)設(shè)備，將采集的原始數(shù)據(jù)通過(guò)USB接口導(dǎo)入計(jì)算機(jī)。