CN114578725A - 一种数据采集系统及采集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及数据采集技术领域，公开了一种数据采集系统及采集方法，该采集系统包括：陀螺信号处理模块、中频电路接口及处理模块以及通讯接口模块，所述陀螺信号处理模块用于采集所述信号采集电路中的正交编码信号，并根据所述正交编码信号生成增量差值发送至通讯接口模块；所述中频电路接口及处理模块用于采集中频电路中的积分电压，通过将采集到的所述积分电压的数值与所述中频电路接口及处理模块内预设的阈值进行比较生成脉冲，并将所述积分电压的数值和采集周期内生成所述脉冲的个数发送至通讯接口模块；所述通讯接口模块用于将获取到的所述增量差值、所述积分电压的数值和所述脉冲的个数发送至上位机完成数据采集。

Description

一种数据采集系统及采集方法
技术领域
本发明涉及数据采集技术领域，尤其涉及一种数据采集系统及采集方法。
背景技术
数据采集又叫数据获取，是指从传感器或其他待测设备等模拟被测单元和数字被测单元中自动采集非电量或电量信号，并将采集到的非电量或电量信号发送到上位机中进行分析和处理，数据采集主要是通过数据采集系统来完成，随着数据采集技术和微处理器技术的发展，为了满足日益增长的市场需求，数据采集系统的功能也在不断增强，现如今数据采集技术以及日趋成熟，数据的获取方式也多种多样，但数据采集的过程中，会出现数据采集区域与工作人员的工作研究区域距离较远，完成后如何将采集到的数据发送给工作人员进行分析研究使用成为了目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种数据采集系统及采集方法，以解决现有的数据采集系统采集到的数据难以进行远程传输的问题。
为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供一种数据采集系统，包括：陀螺信号处理模块、中频电路接口及处理模块以及通讯接口模块，所述陀螺信号处理模块的一端与信号采集电路连接，所述陀螺信号处理模块的另一端与所述通讯接口模块连接，所述中频电路接口及处理模块的一端与中频电路连接，所述中频电路接口及处理模块的另一端与通讯接口模块连接，所述核心数字处理模块与所述通讯接口模块连接；
所述陀螺信号处理模块用于采集所述信号采集电路中的正交编码信号，并根据所述正交编码信号生成增量差值发送至通讯接口模块；
所述中频电路接口及处理模块用于采集中频电路中的积分电压，通过将采集到的所述积分电压的数值与所述中频电路接口及处理模块内预设的阈值进行比较生成脉冲，并将所述积分电压的数值和采集周期内生成所述脉冲的个数发送至通讯接口模块；
所述通讯接口模块用于将获取到的所述增量差值、所述积分电压的数值和所述脉冲的个数发送至上位机完成数据采集。
可选的，所述陀螺信号处理模块用于对采集的所述正交编码信号进行解算分离出正转脉冲和反转脉冲，并通过所述陀螺信号处理模块内预设的采样脉冲对所述正转脉冲和所述反转脉冲进行对比采样，得到采样周期内所述正转脉冲的增量和所述翻转脉冲的增量，并计算所述正转脉冲的增量和所述反转脉冲的增量的差值，得到所述增量差值。
可选的，所述中频电路接口及处理模块通过将采集到的所述积分电压的数值与所述中频电路接口及处理模块内预设的阈值进行比较生成控制指令，并根据所述控制指令对所述中频电路中正负恒流源开关进行控制。
可选的，上述数据采集系统还包括核心数字处理模块，所述核心数字处理模块包括数字信号处理芯片、动态随机存取内存模块以及闪存芯片。
可选的，上述数据采集系统还包括电源模块，所述电源模块分别与所述陀螺信号处理模块、所述中频电路接口及处理模块、所述通讯接口模块以及所述核心数字处理模块连接，所述电源模块用于为所述陀螺信号处理模块、所述中频电路接口及处理模块、所述通讯接口模块以及所述核心数字处理模块提供稳定电流。
可选的，所述通讯接口模块包括以太网芯片，所述通讯接口模块通过所述以太网芯片与所述上位机通讯连接。
第二方面，本申请实施例提供一种采集方法，应用于上述第一方面所述的数据采集系统，所述方法，包括：
陀螺信号处理模块采集信号采集电路中的正交编码信号后，根据所述正交编码信号生成增量差值，并将所述增量差值发送至通讯接口模块；
中频电路接口及处理模块采集中频电路中的积分电压，并将所述积分电压与中频电路接口及处理模块内部预设的阈值进行比较后生成脉冲，并将所述积分电压的数值和采集周期内生成所述脉冲的个数发送至通讯接口模块；
通讯接口模块接收所述增量差值、所述积分电压的数值以及所述脉冲的个数，并通过内置的以太网芯片与上位机通讯连接，将所述增量差值、所述积分电压的数值以及所述脉冲的个数发送至上位机。
有益效果：
本发明提供的数据采集系统及采集方法，通过陀螺信号处理模块对信号采集电路的正交编码信号进行采集，并根据正交编码信号进行解算。
附图说明
图1为本发明优选实施例的数据采集系统的结构示意图之一；
图2为本发明优选实施例的数据采集系统的结构示意图之二；
图3为本发明优选实施例提供的一种采集方法流程图。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
请参见图1和图2，本申请实施例提供一种数据采集系统，包括：陀螺信号处理模块、中频(Intermediate Frequency，IF)电路接口及处理模块以及通讯接口模块，所述陀螺信号处理模块的一端与信号采集电路连接，所述陀螺信号处理模块的另一端与所述通讯接口模块连接，所述中频电路接口及处理模块的一端与中频电路连接，所述中频电路接口及处理模块的另一端与通讯接口模块连接，所述核心数字处理模块与所述通讯接口模块连接；
所述陀螺信号处理模块用于采集所述信号采集电路中的正交编码信号，并根据所述正交编码信号生成增量差值发送至通讯接口模块；
所述中频电路接口及处理模块用于采集中频电路中的积分电压，通过将采集到的所述积分电压的数值与所述中频电路接口及处理模块内预设的阈值进行比较生成脉冲，并将所述积分电压的数值和采集周期内生成所述脉冲的个数发送至通讯接口模块；
所述通讯接口模块用于将获取到的所述增量差值、所述积分电压的数值和所述脉冲的个数发送至上位机完成数据采集。
上述结构将由各种功能器件组合的高复杂度数据处理电路升级成由多个模块组成的低复杂度数据处理电路，与传统的嵌入式系统解决方案相比，所采用的嵌入式系统的设计方法一融微处理器技术、可编程系统级芯片设计和软硬件协同设计技术于一体，规范了开发流程、减少了器件数目、提高了系统可靠性。使系统易实现、易升级、易移植，具有较强的适应性和可扩展性，缩短设计开发周期，降低产品使用成本。
可选的，所述陀螺信号处理模块用于对采集的所述正交编码信号进行解算分离出正转脉冲和反转脉冲，并通过所述陀螺信号处理模块内预设的采样脉冲对所述正转脉冲和所述反转脉冲进行对比采样，得到采样周期内所述正转脉冲的增量和所述翻转脉冲的增量，并计算所述正转脉冲的增量和所述反转脉冲的增量的差值，得到所述增量差值。
可选的，所述中频电路接口及处理模块通过将采集到的所述积分电压的数值与所述中频电路接口及处理模块内预设的阈值进行比较生成控制指令，并根据所述控制指令对所述中频电路中正负恒流源开关进行控制。
在上述实施例中，利用中频电路接口及处理模块对每路正负恒流源开关的控制，能够实现中频电路恒流源对积分电容的充放电控制。
可选的，本申请实施例提供的数据采集系统，还包括核心数字处理模块，所述核心数字处理模块包括数字信号处理芯片、动态随机存取内存模块以及闪存芯片。
形成基于C6713内核的通用化、标准化、高集成度SIP产品，内部集成高性能浮点型DSP芯片、大容量SDRAM、大容量FLASH、国产化FPGA等元器件。模块内部采用FIFO、SPI、SYS等IP核设计，具有体积小、功耗低、接口丰富等特点。
可选的，本申请实施例提供的数据采集系统，还包括电源模块，所述电源模块分别与所述陀螺信号处理模块、所述中频电路接口及处理模块、所述通讯接口模块以及所述核心数字处理模块连接，所述电源模块用于为所述陀螺信号处理模块、所述中频电路接口及处理模块、所述通讯接口模块以及所述核心数字处理模块提供稳定电流。
在上述实施例中，电源模块可以采用多路DC/DC电源模块，例如LTM4644型四通道降压型稳压器，能够每路可输出4A电流，采用稳定成熟可靠的BGA封装，输出电压可调并支持电压跟踪，保证数据处理电路各模块的上电时序要求。
可选的，所述通讯接口模块包括以太网芯片，所述通讯接口模块通过所述以太网芯片与所述上位机通讯连接。
请参见图3，本申请实施例还提供一种采集方法，所述方法，包括：
陀螺信号处理模块采集信号采集电路中的正交编码信号后，根据所述正交编码信号生成增量差值，并将所述增量差值发送至通讯接口模块；
中频电路接口及处理模块采集中频电路中的积分电压，并将所述积分电压与中频电路接口及处理模块内部预设的阈值进行比较后生成脉冲，并将所述积分电压的数值和采集周期内生成所述脉冲的个数发送至通讯接口模块；
通讯接口模块接收所述增量差值、所述积分电压的数值以及所述脉冲的个数，并通过内置的以太网芯片与上位机通讯连接，将所述增量差值、所述积分电压的数值以及所述脉冲的个数发送至上位机。
上述方法通过利用以太网芯片W5300实现数据采集系统与上位机软件或服务器的数据传输以及实现上位机对采集系统的功能控制，在即使采集区域与工作人员距离较远的情况下，通过以太网的传输，能够将数据采集系统采集的各种信息即使发送至上位机供工作人员使用和研究，满足了采集信息长距离传输的需求。
上述的采集方法，可以实现上述的数据采集系统的各个实施例，且能达到相同的有益效果，此处，不做赘述。
使用方法：通过陀螺信号处理模块对信号采集电路中的正交编码信号进行采集，并在陀螺信号处理模块的作用下对采集到的正交编码信号进行解算分离，从而得到正转脉冲和反转脉冲，并根据系统预设的采样脉冲分别对正转脉冲和反转脉冲进行计数，同时计算出采样时间内正转脉冲的增量和反转脉冲的增量，并计算出两者的差值，再将计算得到的两者的差值发送至通讯接口模块，通过中频电路接口及处理模块对中频电路中的5路积分电压进行采样，并将采样得到的积分电压的数值与预设的阈值比较，生成脉冲统计脉冲的个数，再将采样得到的积分电压数值和采样时间内脉冲的个数发送至通讯接口模块，通讯接口模块在接收到陀螺信号处理模块发生的正转脉冲增量与反转脉冲增量之间的差值以及积分电压的数值和脉冲的个数后，通过以太网芯片将接收到的数据发送给上位机。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种数据采集系统，其特征在于，包括：陀螺信号处理模块、中频电路接口及处理模块以及通讯接口模块，所述陀螺信号处理模块的一端与信号采集电路连接，所述陀螺信号处理模块的另一端与所述通讯接口模块连接，所述中频电路接口及处理模块的一端与中频电路连接，所述中频电路接口及处理模块的另一端与通讯接口模块连接，所述核心数字处理模块与所述通讯接口模块连接；
所述陀螺信号处理模块用于采集所述信号采集电路中的正交编码信号，并根据所述正交编码信号生成增量差值发送至通讯接口模块；
所述中频电路接口及处理模块用于采集中频电路中的积分电压，通过将采集到的所述积分电压的数值与所述中频电路接口及处理模块内预设的阈值进行比较生成脉冲，并将所述积分电压的数值和采集周期内生成所述脉冲的个数发送至通讯接口模块；
所述通讯接口模块用于将获取到的所述增量差值、所述积分电压的数值和所述脉冲的个数发送至上位机完成数据采集。
2.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述陀螺信号处理模块用于对采集的所述正交编码信号进行解算分离出正转脉冲和反转脉冲，并通过所述陀螺信号处理模块内预设的采样脉冲对所述正转脉冲和所述反转脉冲进行对比采样，得到采样周期内所述正转脉冲的增量和所述翻转脉冲的增量，并计算所述正转脉冲的增量和所述反转脉冲的增量的差值，得到所述增量差值。
3.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述中频电路接口及处理模块通过将采集到的所述积分电压的数值与所述中频电路接口及处理模块内预设的阈值进行比较生成控制指令，并根据所述控制指令对所述中频电路中正负恒流源开关进行控制。
4.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，还包括核心数字处理模块，所述核心数字处理模块包括数字信号处理芯片、动态随机存取内存模块以及闪存芯片。
5.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块分别与所述陀螺信号处理模块、所述中频电路接口及处理模块、所述通讯接口模块以及所述核心数字处理模块连接，所述电源模块用于为所述陀螺信号处理模块、所述中频电路接口及处理模块、所述通讯接口模块以及所述核心数字处理模块提供稳定电流。
6.根据权利要求1所述的数据采集系统，其特征在于，所述通讯接口模块包括以太网芯片，所述通讯接口模块通过所述以太网芯片与所述上位机通讯连接。
7.一种采集方法，应用于权利要求1-6中任意一项所述的数据采集系统，其特征在于，所述方法，包括：
陀螺信号处理模块采集信号采集电路中的正交编码信号后，根据所述正交编码信号生成增量差值，并将所述增量差值发送至通讯接口模块；
中频电路接口及处理模块采集中频电路中的积分电压，并将所述积分电压与中频电路接口及处理模块内部预设的阈值进行比较后生成脉冲，并将所述积分电压的数值和采集周期内生成所述脉冲的个数发送至通讯接口模块；
通讯接口模块接收所述增量差值、所述积分电压的数值以及所述脉冲的个数，并通过内置的以太网芯片与上位机通讯连接，将所述增量差值、所述积分电压的数值以及所述脉冲的个数发送至上位机。
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