[實用新型]低頻緩變信號實時監測裝置

有效

• 申請號: 201520862823.5
• 申請日: 2015-11-01
• 公開（公告）號: CN205247119U
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 黎右翼
• 申請（專利權）人: 四川泛華航空儀表電器有限公司
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種為飛機、汽車、輪船等系統提供模擬量采集接口、關鍵數據存 取接口、開關量信號采集接口，基于串行外圍設備接口SPI(SerialPeripheral Interface)總線的低頻緩變信號實時監測裝置。

背景技術

隨著微處理器的發展及其在各領域的廣泛應用，在現代控制、通信及檢測等領域 對電子測量技術和電子儀器系統提出越來越高的要求，對測試速度和精確度的要求也與日 俱增。測試系統主要包括對實時數據的高速采集、現場顯示和分析處理3部分，其中最重要 的一環就是實時數據高速采集，因為它關系到能否真實反映被測對象的狀態和性能。目前 采用SPI總線接口的芯片越來越多，在儀器儀表、工業控制、數字家電等方面普遍得到應用。 SPI串行外設接口總線系統是一種同步串行外設接口，它可以使MCU與各種外圍設備以串行 方式進行通信以交換信息。可以使單片機與各種外圍設備(如FLASHRXM、網絡控制器、A/D轉 換器和MCU等)以串行方式進行通信以交換信息。SPI總線系統可直接與多種標準外圍器件 直接接口，該接口一般使用4條線：串行時鐘線SCK、主機輸入/從機輸出數據線MISO、主機輸 出/從機輸入數據線MISO和低電平有效的從機選擇線CS。數據采集系統檢測的信號是低頻 緩變信號，信號經過A/D轉換器處理后通過SPI總線與微處理器進行數據傳輸，在微處理器 中對所采集數據進行處理，并在LCD上顯示處理結果，實現對低頻緩變信號的實時監測。

為了提高無線數據傳輸系統的性能指標，對信號的處理廣泛采用了數字計算機技 術，由于無線數據傳輸系統的實際對象往往都是一些模擬量，然而絕大多數控制器無法直 接處理模擬信號，因此需要A/D轉換芯片將模擬信號轉換為數字信號。在采用并行A/D轉換 芯片中，A/D轉換芯片的接口電路比較繁瑣，且要占用太多I/O引腳。

在微機測控系統中，通常要用A/D轉換器把現場現與具有SPI總線接口功能的各種 L/O器件直接接口，可以簡化電路設計，節省很多常規電路中的接J器件和L/O口線，提高設 計的可靠性。利用SPI總線可以構成各種系統，如一個主MCU和幾個從MCU、幾個從MCU相互連 接構成多主機系統(分布式系統)、一個主MCU和幾個從L/O設備所構成的各種系統等。在大 多數應用場合，可以使用一個MCU作為主控機來控制數據，并向一個或多個外圍器件傳送該 數據。SPI總線結構系統的工作原理是模擬信號轉換為數字信號，把數字量傳輸給單片機以 便進行信號檢測，達到控制目的。當檢測信號為高頻信號時通常并行擴展一片或多片A/D轉 換器；當檢測信號為低頻緩變信號時，串行擴展A/D芯片不僅節省成本，而且提高系統的可 靠性。

隨著微處理器的發展及其在各領域的廣泛應用，人們對電子測量技術和電子儀器 系統提出越來越高的要求，對測試速度和精確度的要求也與日俱增。測試系統主要包括對 實時數據的高速采集、現場顯示和分析處理三部分，其中最重要的一環就是實時數據高速 采集，因為它關系到能否真實反映被測對象的狀態和性能。為了滿足什么系統的指標、提高 數據的精確性采樣和系統的抗干擾能力，現有技術往往采用外部數據存儲器保存用戶程序 文件和用戶原始數據，保存系統運行時的各種狀態信息以及中間結果。現有技術采用外部 數據存儲器擴展方法一般采用并行方式進行擴展，該方式占用控制器太多的資源。一般的 微控制芯片SPI接口的個數不能滿足實際需求。一是可以選擇具有多個SPI接口的控制器， 二是通過譯碼器擴展電路實現SPI接口的擴展，但是第一種方案成本就會增加，而第二種方 案可以較好的解決成本問題。在掉電數據保護的場合，需要更快速率進行數據傳輸，傳統的 方法無法滿足要求。

在控制系統中，常常會接收其他設備的開關量信號以響應某事件的發生，一般是 將其與控制器的I/O口相連，通過讀取I/O口狀態來識別，然而一個系統中開關量信號數量 少則幾個，多則數十個，通過I/O口來識別開關量信號是不現實的。

實用新型內容

本實用新型的目的在于解決傳統的硬件電路設計方法占用資源多、接口復雜、擴 展性差等缺點，提供一種電路簡單、兼容性強、通用性好，訪問速率快、擴展能力強的低頻緩 變信號實時監測裝置。