[發明專利]一種基于微處理器的分布式數據采集裝置

在審

• 申請號: 201610095960.X
• 申請日: 2016-02-22
• 公開（公告）號: CN105739384A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 陳小橋;胡婷;成帥;葉曉涵;程文勝;葉嘉成
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

技術領域

本發明涉及數據采集技術，具體涉及一種基于微處理器的分布式數據采集裝置。

背景技術

目前，在工業生產和許多其他場合中，考慮到產品質量、設備性能等問題，通常都需要對現場的一些參數進行監測，數據采集在這一過程中必不可少。應用數據采集裝置可以實時地獲取被測對象的瞬時信息，能夠有效地監控被測對象的變化，反映出設備故障情況或產品性能影響因素等，有利于觀察者針對現場情況進行合理安排。因此，數據采集裝置具有越來越廣泛的應用領域，為人類有效地獲取各種信息提供便利條件。

然而，傳統的數據采集裝置，通常是對儀表設置一對一的采集設備，采集的所有信息通過一個采集卡上傳至PC機，但由于儀表的安裝位置分散，這樣的采集裝置不僅造成了資源的浪費，大量的長距離引線也使得系統的安全性降低，同時，采集卡的價格昂貴、接插不便，難以進行通道的擴充。即使存在一些分布式設計的數據采集裝置，也大多由于各種各樣的問題導致其無法得到廣泛應用，如系統配置復雜、價格昂貴、性能不穩定、容易引入干擾導致誤差過大以及通道擴充存在問題等等。為此，有必要發明一種性能可靠且設計簡單、價格低廉的分布式數據采集裝置，以解決現有數據采集裝置存在的諸多問題。

發明內容

本發明所解決的技術問題是：傳統的數據采集裝置安裝位置分散，造成資源浪費，系統安全性低，采集卡價格昂貴接插不便，難以進行通道擴充的問題。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種基于微處理器的分布式數據采集裝置，包括PC機、模擬多路開關控制單元、RS232總線和n個分布式前置工作站；

每個分布式前置工作站均包括一個微處理器，一個RS232通信接口和m個信號調理電路；所述m個信號調理電路通過多通道A/D轉換器與所述微處理器連接，所述m個信號調理電路與采樣傳感器之間一一對應電連接，所述RS232通信接口與所述微處理器的UART接口連接；

所述模擬多路開關控制單元包括一個通信接口擴展電路，一個微處理器，n個RS232通信接口和一個輸出RS232通信接口；所述通信接口擴展電路與n個RS232通信接口一一對應雙向連接；

所述n個分布式前置工作站的RS232通信接口與所述模擬多路開關控制單元的n個RS232通信接口通過所述RS232總線一一對應雙向連接，所述模擬多路開關控制單元的輸出RS232通信接口與所述PC機之間通過所述RS232總線單向連接；其中n、m均為正整數。

優選的，所述微處理器采用單片機MSP430F149，所述A/D轉換器采用所述單片機內部12位8通道A/D轉換器。

優選的，所述n個分布式前置工作站的RS232通信接口與所述模擬多路開關控制單元的n個RS232通信接口通過所述RS232總線一一對應雙向連接成樹狀結構。

優選的，所述通信接口擴展電路采用74LS138和74LS151芯片模擬多路雙向選擇開關。

進一步優選的，所述RS232通信接口采用MAX3232芯片。

本發明工作流程如下：信號調理電路接收到采樣傳感器的信號后，對信號進行預處理，包括I/V轉換、電壓放大、零點抵消以及信號濾波等，使得處理后信號能夠滿足A/D轉換器輸入要求，同時盡量抑制誤差產生；在分布式前置工作站中，A/D轉換器能同時采集多路采樣傳感器信號并送至微處理器進行相關數據處理，模擬多路開關控制單元控制每通道數據的定時采集，同時實現多通道選擇采樣，即控制采集數據的通道數，可設定只采集某一部分工作站某一部分通道數據。當接收到模擬多路開關控制單元的發送數據標志時，處理后數據即可通過RS232總線發送至PC機。

本發明的有益效果：性能可靠設計簡單，價格低廉，方便通道擴充；支持數據通道的兩層擴展，能夠實現模擬多路開關控制單元內的數據檢錯和重新接收，以及每通道數據的定時采集和多通道數據的選擇采樣，實現多通道數據同步實時獲取，能夠控制采集數據的通道數。分布式前置工作站可檢測多個待測點的傳感器數據，采用分布式結構，通過多個工作站的協調組成數據檢測網絡，系統布局靈活同時有效避免了資源的浪費；通道擴展操作簡便，并且在通道數很多的情況下也具有很高的可靠性和良好的數據實時性，成本低廉，低功耗性能好，能夠滿足實際應用的要求。

附圖說明

圖1為系統整體結構框圖；

圖2為模擬多路開關控制單元內通信接口擴展電路圖；

圖3為模擬多路開關控制單元工作流程圖。

具體實施方式