CN101149599A - 一种数据采集及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种数据采集及液晶显示装置。它包括：通过接口与上位机通信的单片机，输入接8路模拟信号、输出至AD数据转换器的第一～八运算放大器，将来自第一～八运算放大器的模拟信号转换成数字信号后经总线与单片机相连的AD数据转换器；经SPI总线与单片机相连的实时时钟，通过数据总线与单片机相连的LCD接口，其输出至液晶显示器，并经逻辑器至显存器，并配有开关负压发生器，与LCD接口相连；以及看门狗、EEPROM及电压监控器，与单片机相连。本发明采用电子开关、实施自动且可实现八通道数据采集。

Description

一种数据采集及液晶显示装置

技术领域

本发明涉及智能仪器领域，具体地说是一种数据采集及液晶显示装置。

背景技术

在智能仪器领域，数据采集、显示以及和上位机的通讯接口必不可少。在高能电子枪电源的原有显示技术中，以数码管作为显示元件，由于数码管显示的信息少，显示数据采用机械开关的方式进行切换，但切换过程中由于机械触点打火等极易造成表头烧毁，同时由于采样数据中有高压取样数据，急需一种新型的数据采集、显示以及能够和上位机进行通讯的智能模块。

发明内容

本发明的目的是提供一种数据采集及液晶显示装置，它采用电子开关、实施自动且可实现八通道数据采集。

为了实现上述目的，本发明的技术解决方案包括：

-单片机，通过接口与上位机通信；

-第一～八运算放大器，其正相端分别接8路模拟信号输入端，组成8路模拟信号输入通道，输出端分别接至AD数据转换器的输入端；

-AD数据转换器，将来自第一～八运算放大器的模拟信号转换成数字信号后经总线与单片机相连；

-实时时钟，经SPI总线与单片机相连；

-LCD接口，其地址、片选、读写端分别通过数据总线与单片机相连，输出至液晶显示器，并经逻辑器至显存器；

-开关负压发生器，与LCD接口相连

-看门狗、EEPROM及电压监控器，与单片机相连

其中所述第一～八运算放大器为同相高阻电压跟随器结构；所述开关负压发生器由开关电压变换器及外围电路组成；所述实时时钟经SPI总线与单片机的EEPROM相连，实时时钟与后备电池相连。

与现有技术相比，本发明更具有如下有益效果：

1、采用电子开关，具有自动切换功能，彻底解决了机械触点打火造成表头烧毁的问题，适用于高压取样数据的采样。

2、采用进口工业级液晶显示屏，数据显示区域面积大(LCD分辨率为320×240)，能同时显示8路采样数据，数据变化及结果一目了然。

3、具有8路数据同时采集功能，数据采集时间短，并运用单片机进行数字滤波，能适应不同应用领域及恶劣工作环境，抗干扰能力强。

4、具有数字通讯接口，易于与上位机进行数据传输，通过RS485总线可将数据远传，易于实现远程监控。

5、方便、轻型。由于本发明采用帖片元件，抗振动能力强，体积小，接口简单方便。

6、本发明避免了8路显示数据机械开关的切换方式，避免了切换过程中由于机械触点打火等烧毁表头。

7、本发明能够实现数据采集高压取样、液晶显示及与上位机通讯。

附图说明

图1为本发明框图。

图2为本发明电路液晶驱动及接口原理图。

图3为本发明电路单片机与外围器接口原理图。

图4为本发明电路输入通道接口原理图。

图5为本实用新型一个实施例负压发生器电路原理图。

图6为本实用新型一个实施例逆变器电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本发明由第一～八运算放大器(U6A、U6B、U7A、U7B、U8A、U8B、U9A、U9B)、AD数据转换器(U10)、RS232串行通讯接口(U12)、RS485接口(U18)、实时时钟(U2)、LCD接口(U3)、显存器(U5)、单片机(U1)、看门狗、EEPROM及电压监控器(U11)组成。具体连接为：第一～八运算放大器(U6A、U6B、U7A、U7B、U8A、U8B、U9A、U9B)的3脚或5脚分别经串接第二电阻R2、第四电阻R4、第六电阻R6、第八电阻R8、第十电阻R10、第十二电阻R12、第十四电阻R14、第十六电阻R16接8路模拟信号输入端，输入端分别与八个输入通道相连，其本身设计成高阻射随器方式作为同相输入放大器，组成8路模拟信号输入通道，第一～八运算放大器(U6A、U6B、U7A、U7B、U8A、U8B、U9A、U9B)的3脚或5脚分别经过第一电阻R1、第三电阻R3、第五电阻R5、第七电阻R7、第九电阻R9、第十一电阻R11、第十三电阻R13、第十五电阻R15连接高电平，输出端分别将输入的±5V模拟信号转换成0～5V的标准模拟信号；第一～八运算放大器(U6A、U6B、U7A、U7B、U8A、U8B、U9A、U9B)负极端与输出端相连，组成同相高阻电压跟随器调理后信号经第一～八运算放大器(U6A、U6B、U7A、U7B、U8A、U8B、U9A、U9B)的输出端经电阻排R17输入至AD数据转换器(U10)的AIN0～AIN7共8路模拟信号输入端。8路模拟信号经AD数据转换器(U10)转换成数字信号经SPI总线(参见图2中ADCLK、ADDI、ADDO网络标识)与单片机(U1)相连。单片机串行通讯接口与RS232串行通讯接口(U12)或RS485接口器(U18)相连，RS232串行通讯接口(U12)12、11脚或RS485接口器(U18)的1、4脚分别与单片机的10、11脚相连(参见TXD、RXD网络标识)，组成串行通讯接口，可以按照RS232通讯协议与上位机连接或按照RS485通讯协议组成RS485通讯网络。由于RS485通讯网络为半双工网络，其发送与接收的切换由单片机(U1)通过其8脚P1.7控制端进行控制(参见CTRL网络标识)，当P1.7为高电平时，收发器处于接收状态；当P1.7为低电平时，收发器处于发送状态。单片机经RS232串行通讯接口器或RS485接口器将采集到的数据发送给上位机，单片机数据口、读写信号及A14、A15地址线与LCD接口器(U3)相连；单片机通过LCD接口及显存器在本地液晶屏上进行实时显示；

单片机模拟两路SPI总线分别与实时时钟器(U2)、看门狗、EEPROM及电压监控器(U11)相连，完成时钟数据读取及EEPROM数据存储。实时时钟(U2)经SPI总线与单片机(U1)相连(参见IO、CLK、RSC网络标识)，为单片机(U1)提供实时时钟数据、日期及时间进行显示；实时时钟器(U2)在本发明不上电的情况下由后备电池BT0供电，使时钟在断电的情况下能继续正常工作。

看门狗、EEPROM及电压监控器(U11)经SPI总线与单片机(U1)相连，看门狗、EEPROM及电压监控器为单片机提供数据存储空间并实时监视CPU工作情况和供电电源电压；LCD接口(U3)与显存器(U5)相连(参见VWR、VA0～VA14及VD0～VD7网络标识)、LCD接口(U3)通过J2脚与液晶显示器相连，LCD接口(U3)数据总线(D0～D7)直接连单片机(U1)数AA据总线，LCD接口(U3)地址线A0、片选CS、读RD及写WR分别与单片机(U1)相连，U3VA15、VCE通过逻辑器U4与显存器(U5)相连(参见图1)。液晶显示器采用320×240LCD(市购产品)，配有负压发生器和逆变器，由开关电压变换器(U13)及外围电路组成开关负压发生器输出将+5V电压转换成-22V电压经J2脚供给LCD接口U3，用来提供负压，由调节电阻PR1(见图5)进行对比度调节；图6为逆变器U16，配背光灯LB1。

本实施例中第一～八运算放大器U6～U9采用LM358、AD数据转换器U10采用TLC2543、RS232串行通讯接口器U12采用MAX232、RS485接口器U18采用MAX485、实时时钟器U2采用DS1302、LCD接口器U3采用兼容3V电平的SED1335、显存器U5为W24257、开关电压变换器U13采用MC34063、单片机U1为W78E58、看门狗、EEPROM及电压监控器U11采用X5045。

本发明原理是：八路模拟信号经第一～八运算放大器进行信号调理经AD转换后由MCU在LCD上进行实时显示，同时在RS232或RS485总线上进行数据输出。

相关比较例

现有技术中的大部分电子枪电源均采用传统的数码管显示方式，显示内容有限，不灵活，采样一般采用开关切换方式，易损坏。

Claims (4)

1.一种数据采集及液晶显示装置，其特征在于包括：

-单片机，通过接口与位机通信；

-第一～八运算放大器，其正相端分别接8路模拟信号输入端，组成8路模拟信号输入通道，输出端分别接至AD数据转换器的输入端

-AD数据转换器，将来自第一～八运算放大器的模拟信号转换成数字信号后经总线与单片机相连；

-实时时钟，经SPI总线与单片机相连；

-LCD接口，其地址、片选、读写端分别通过数据总线与单片机相连，输出至液晶显示器，并经逻辑器至显存器；

-开关负压发生器，与LCD接口相连；

-看门狗、EEPROM及电压监控器，与单片机相连。

2.根据权利要求1的所述数据采集及液晶显示装置，其特征在于：所述第一～八运算放大器为同相高阻电压跟随器结构。

3.根据权利要求1的所述数据采集及液晶显示装置，其特征在于：所述开关负压发生器由开关电压变换器及外围电路组成。

4.根据权利要求1的所述数据采集及液晶显示装置，其特征在于：所述实时时钟经SPI总线与单片机的EEPROM相连，实时时钟与后备电池相连。

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