CN203930407U - 一种模拟数据隔离采集电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种模拟数据隔离采集电路，包括：采集模块、传输模块、接收模块，所述采集模块包括第一单片机，所述传输模块包括光耦，所述接收模块包括第二单片机，所述第一单片机与所述光耦的输入端连接，采集模拟数据并处理后发送给所述光耦；所述光耦的输出端与所述第二单片机连接，将接收的所述第一单片机发送的数据传输给所述第二单片机。本实用新型实施例采集端使用单片机采集多路模拟数据，通过单片机自带的模数转换功能将模拟数据转换成数字数据，并顺序编码成一个串行数据，通过单片机的串行输出口发送给光耦，光耦将接收的数据传输给接收端的单片机，从而实现基于非线性光耦传输模拟数据，电路简单方便、成本低廉。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子领域，尤其涉及一种模拟量隔离采集电路。
背景技术
在工控应用中，模拟信号采集通常需要采用隔离技术，以避免大型电气设备启合或切换过程中造成的电源和地线波动影响弱电控制系统。常见的模拟量隔离方法主要有隔离放大器、电磁隔离和光电隔离3种方式，其中光电隔离技术是一种非常有效的抗干扰手段。光耦是一般常用的光电隔离器件，包括有线性光耦（包括模拟光耦）、非线性光耦(包括数字光耦、普通光耦)。非线性光耦主要用于数字数据隔离传输，如果需要使用传输模拟数据，那么需要使用线性光耦，才能够实现模拟量的传输，但线性光耦的价格比较高，使得电路成本昂贵。
现有技术中，使用非线性光耦来传输模拟信号时，一般直接使用A／D芯片进行模／数转换，然后经非线性光耦传输。按接口形式，A／D芯片可分并行和串行访问2种方式，但是采用并行A／D芯片时，需要的光耦数目较多，导致线路复杂，成本较高；采用串行A／D芯片时，虽然只需要一个光耦，但需要复杂的时序来完成对A／D芯片的读写操作。
实用新型内容
本实用新型实施例公开了一种模拟数据隔离采集电路，可使用光耦简单方便地实现模拟数据的隔离采集传输。
本实用新型实施例公开了一种模拟数据隔离采集电路，包括：采集模块、传输模块、接收模块，所述采集模块包括第一单片机，所述传输模块包括光耦，所述接收模块包括第二单片机，所述第一单片机与所述光耦的输入端连接，采集模拟数据并处理后发送给所述光耦；所述光耦的输出端与所述第二单片机连接，将接收的所述第一单片机发送的数据传输给所述第二单片机。
进一步地，所述第一单片机包括用于采集多路模拟数据的多个模数转换AD端口，所述第一单片机将所述多个AD端口采集的多路模拟数据转换成多路数字数据。
进一步地，所述第一单片机包括串行输出口，所述串行输出口与所述光耦相连接，所述第一单片机将所述多路数字数据编码成一个串行数据，使用串行通信的方式将所述串行数据通过所述串行输出口发送给所述光耦。
具体地，所述第二单片机的波特率与所述第一单片机的波特率保持相同。
具体地，所述光耦包括非线性光耦。
本实用新型实施例的模拟数据隔离采集电路，采集端使用单片机采集多路模拟数据，通过单片机自带的模数转换功能将模拟数据转换成数字数据，并按顺序编码成一个串行数据，通过单片机的串行输出口发送给光耦，光耦将接收的数据传输给接收端的单片机，从而实现基于非线性光耦传输模拟数据，电路简单方便、成本低廉。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例的一种模拟数据隔离采集电路的原理框图；
图2是本实用新型实施例的一种模拟数据隔离采集电路的电路结构图；
图3是本实用新型实施例的一种模拟数据隔离采集电路中采集模块的单片机的处理流程图；
图4是本实用新型实施例的一种模拟数据隔离采集电路中接收模块的单片机的处理流程图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例，在模拟数据的隔离采集电路中，使用单片机采集模拟数据处理后通过光耦传输给接收端的单片机，简单方便地实现模拟数据的隔离采集传输。
请参阅图1，图1是本实用新型实施例的一种模拟数据隔离采集电路的原理框图；
模拟数据隔离采集电路包括采集模块、传输模块、接收模块，其中采集模块为第一单片机101，传输模块为光耦102，接收模块为第二单片机103，第一单片机101与光耦102的输入端连接，采集模拟数据并处理后发送给光耦102；光耦102的输出端与第二单片机103连接，将接收的第一单片机101发送的数据传输给第二单片机103。
具体地，在本实用新型实施例中，光耦102为非线光耦，例如普通光耦、数字光耦等。
请参阅图2，图2是本实用新型实施例的一种模拟数据隔离采集电路的电路结构图；如图2所示，模拟数据隔离采集电路具体包括第一单片机201、光耦202、第二单片机203，其中第一单片机201与光耦202的输入端连接，采集模拟数据并处理后发送给光耦202；光耦202的输出端与第二单片机203连接，将接收的第一单片机201发送的数据传输给第二单片机203。
第一单片机201包含n个模数转换AD端口，用于采集模拟数据：如图2中所示的模拟量1、模拟量2……模拟量n的n个模拟数据，第一单片机使用其自带的模数转换功能，将AD端口采集的n个模拟数据转换成n个数字数据。
第一单片机201将模拟量1、模拟量2……模拟量n对应的n个数字数据编码成一个串行数据，使用串行通信的方式将该串行数据通过所述串行输出口发送给光耦。
进一步地，在第一单片机201不带有串行通讯功能的情况下，可通过软件设置使用普通的输入输出IO口模拟出串行通讯的功能。
具体地，模拟量1、模拟量2……模拟量n对应的n个数字数据编码成一个串行数据的方式可以是以模拟量1、模拟量2……模拟量n的顺序排列，也可以是其他的顺序排列，本实用新型不作限定，只要第二单片机203了解模拟数据的排列顺序即可知道每个数字数据对应的是哪一个模拟量。
进一步地，将模拟量1、模拟量2……模拟量n对应的n个数字数据编码成一个串行数据后，还可在该串行数据前面加一个头标志，在该串行数据后面加一个尾标志，第二单片机203接收到数据后，首先通过检验头标志、尾标志，识别出串行数据的开始和结束，以使第二单片机203更好地接收数据。
具体地，头标志的值可以是OX7E，尾标志的值可以是OXOD，本实用新型不作限定，只要第二单片机203了解头标志、尾标志的值即可。
进一步地，将模拟量1、模拟量2……模拟量n对应的n个数字数据编码成一个串行数据，并加上头标志、尾标志后，还可在该串行数据后、尾标志前加上一个字节的检验位，第二单片机203接收到数据后，先通过检验字节判断数据是否正常，如果不正常则将该数据舍弃，增加了对通信过程中数据正确性的校验。
光耦202将接收的所述第一单片机201发送的数据传输给第二单片机203，第二单片机203的波特率与所述第一单片机201的波特率保持相同，第二单片机203接收到串行数据后将其解码成多路数字数据，即模拟量1、模拟量2……模拟量n对应的n个数字数据。具体地，在本实用新型实施例中，光耦202可以是线性光耦，例如普通光耦或者数字光耦。
本实用新型实施例中，第一单片机201的模数转换过程，将多个数字数据编码成一个串行数据，在串行数据前后加上头标志、校验位、尾标志，以及使用普通输入输出IO口模拟出串行通讯功能；第二单片机203的数模转换过程都是本领域的现有技术，本实用新型在此不作赘述。
本实用新型实施例使用单片机采集模拟数据，对其进行模数转换后，经过非线性光耦传输，接收端使用单片机进行接收，对其进行数模转换即获得采集的模拟数据，实现了模拟数据的隔离采集传输，电路简单方便，成本低廉。
请参阅图3，图3是本实用新型实施例的一种模拟数据隔离采集电路中采集模块的单片机的处理流程图。
S301：单片机上电。
S302：单片机进行初始化。
具体地，包括ＩＯ口，时钟，模数转换，串行通讯等的初始化。
S303：单片机通过多个模数转换AD口采样多路模拟数据。
S304：单片机将多路模拟数据转换成多路数字数据。
S305：单片机将多路数字数据编码成一组串行数据。
S306：单片机将串行数据通过串行输出口发送出去。
本实用新型实施例中，单片机将循环执行步骤S303—S306。
请参阅图4，图4是本实用新型实施例的一种模拟数据隔离采集电路中接收模块的单片机的处理流程图。
S401：单片机上电。
S402：单片机进行初始化。
具体地，包括ＩＯ口，时钟，数模转换，串行通讯等的初始化。
S403：单片机通过串行输出口接收串行数据。
S404：单片机将串行数据解码成多路数字数据。
S405：单片机将多路数字数据转换成多路模拟数据。
本实用新型实施例中，单片机将循环执行步骤S403—S405。
进一步地，在图3、图4所示的单片机处理流程中，在单片机不具有串行通讯功能的情况下，在步骤S305之后、S306之前和步骤S402之后、S403之前，还包括使用普通输入输出IO口模拟出串行通讯功能的步骤。
本实用新型通过采用上述隔离模拟数据采集电路，使用非线性光耦实现了模拟数据的采集和传输，电路结构简单，成本低廉，实用性高。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
Claims (5)
1.一种模拟数据隔离采集电路，包括：采集模块、传输模块、接收模块，其特征在于，所述采集模块包括第一单片机，所述传输模块包括光耦，所述接收模块包括第二单片机，所述第一单片机与所述光耦的输入端连接，采集模拟数据并处理后发送给所述光耦；所述光耦的输出端与所述第二单片机连接，将接收的所述第一单片机发送的数据传输给所述第二单片机。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一单片机包括用于采集多路模拟数据的多个模数转换AD端口，所述第一单片机将所述多个AD端口采集的多路模拟数据转换成多路数字数据。
3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一单片机包括串行输出口，所述串行输出口与所述光耦相连接，所述第一单片机将所述多路数字数据编码成一个串行数据，使用串行通信的方式将所述串行数据通过所述串行输出口发送给所述光耦。
4.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第二单片机的波特率与所述第一单片机的波特率保持相同。
5.如权利要求1-4任一项所述的电路，其特征在于，所述光耦包括非线性光耦。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN104698967A (zh) * | 2015-02-10 | 2015-06-10 | 上海鲍麦克斯电子科技有限公司 | 一种电控模拟量输入系统及其输入方法 |
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| CN104698967B (zh) * | 2015-02-10 | 2019-04-05 | 上海鲍麦克斯电子科技有限公司 | 一种电控模拟量输入系统及其输入方法 |
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