CN205785231U - 多通道高精度同步数据采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种多通道高精度同步数据采集装置，包括：浮点处理器、模数转换器、电源电路、逻辑控制电路、存储器电路、多个仪表放大器；所述浮点处理器通过接口模块连接模数转换器，所述浮点处理器的电源端连接电源电路，其控制输出端连接逻辑控制电路，其输入/输出端连接存储器电路，所述模数转换器的输入端连接多个仪表放大器，所述逻辑控制电路与存储器电路连接。本实用新型采用多个单独接口模块的设计，大大提高数据通信时的抗干扰能力，进而提高系统整体的稳定性、可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及计算机技术领域，特别涉及一种多通道高精度同步数据采集装置。
背景技术
随着科技和工程应用的不断发展，现代信号系统的复杂度越来越大，对于采集系统的采样速率的要求越来越高。但在现有器件的条件下，现有的数据采集装置采用时同步并行采样技术(即多通道同步采集技术)实现更高采样率的数据采集系统。于是，时间多通道同步采集技术在构架高速数据采集系统中得到了广泛应用，且产生了一些实用的应用技术，如采样孔径误差、信号增益误差和偏移误差等校正等。这些技术的实现都是以采样数据为基础的数字后处理技术，都必需预先确切地知道高速数据采集系统内各ADC之间的采样数据的组合顺序。
然而，这种现有的数据采集装置不能实现多通道惯性传感器信号同步采集，还具有功耗高、稳定性不好、采集精度低等缺点。
如中国专利公开号为CN 102592331A，该发明公开了一种车辆惯性运动数据采集器，本发明能够将加速度传感器和角速度传感器进行一体化集成安装，然而，这种惯性运动数据采集器，不能实现多通道惯性传感器信号同步采集，且稳定性差。
实用新型内容
本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本实用新型的一个目的在于提出一种稳定性好的多通道高精度同步数据采集装置。
为了实现上述目的，本实用新型供一种多通道高精度同步数据采集装置，其特征在于，包括浮点处理器、模数转换器、电源电路、逻辑控制电路、存储器电路、多个仪表放大器；
所述浮点处理器通过接口模块连接模数转换器，所述浮点处理器的电源端连接电源电路，其控制输出端连接逻辑控制电路，其输入/输出端连接存储器电路，所述模数转换器的输入端连接多个仪表放大器，所述逻辑控制电路与存储器电路连接。
进一步的，所述浮点处理器选用TMS320C6748型号的浮点DSP芯片。
进一步的，所述模数转换器选用ADS1278型号的模数转换器。
进一步的，所述模数转换器内部包括模拟接口电路，所述模拟接口电路分别与每个仪表放大器连接。
进一步的，所述模数转换器的输出端与信号滤波器连接。
进一步的，所述模数转换器内部还包括数字接口电路，所述模数转换器通过数字接口电路与浮点处理器连接。
进一步的，还包括时钟电路，所述时钟电路的输入端与浮点处理器连接。
进一步的，还包括复位电路，所述复位电路包括自动复位电路和手动复位电路，所述自动复位电路和手动复位电路的输出端都与浮点处理器的复位端连接。
进一步的，所述浮点处理器通过接口模块还包括USB接口、网口、SATA接口。
本实用新型的多通道高精度同步数据采集装置，具有以下有益效果：
1、本实用新型采用模数转换器的设计，模数转换器都可以通过数字接口电路与浮点处理器进行通信，通过模拟接口电路与传感器进行通信，进而可以实现多通道数据同步采集。
2、本实用新型在功耗方面，采用了低功耗设计，选用了低功耗贴片封装的元器件，以延长电池的使用时间，减小平台的体积和重量。
3、本实用新型采用多个单独接口模块的设计，大大提高数据通信时的抗干扰能力，进而提高系统整体的稳定性、可靠性。
4、本实用新型采用模块化的设计，使得系统整体体积小，简化了结构，便于系统集成，使操作更加便利和方便，便于后期维护。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本实用新型的结构框图；
图2为本实用新型的电源电路中+12V电源转换为+5V的电路原理图；
图3为本实用新型的电源电路中产生3.3V电压的电路原理图；
图4为本实用新型的USB接口的电路原理图；
图5为本实用新型的模拟信号输入的电路原理图；
图6为本实用新型的SATA接口的电路原理图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
如图1所示，本实用新型提供一种多通道高精度同步数据采集装置，包括：浮点处理器1、模数转换器2、电源电路7、逻辑控制电路3、存储器电路4、多个仪表放大器。
浮点处理器1通过接口模块11连接模数转换器2，浮点处理器1的电源端连接电源电路7，其控制输出端连接逻辑控制电路3，其输入/输出端连接存储器电路4，模数转换器2的输入端连接多个仪表放大器，逻辑控制电路3与存储器电路4连接。
其中，多个仪表放大器可以接不同的传感器，实现不同的采集功能，例如应用于高精度的捷联惯性组合导航系统中时，可以接3路高精度光纤陀螺，3通道高精度加速度计和2路温度传感器，对捷联惯性组合导航系统的角速率和角偏差、加速度、温度进行采集。
在运算量方面，浮点处理器1采用了高性能浮点DSP芯片的TMS320C6748型号,处理速度为456MIPS，可快速实现适用于数字信号处理的复杂算法。
其中，电源电路采用LT3680芯片把外部+12V的电压降到5V；利用两片TPS54318芯片将+5V电源转换为+3.3V和+1.6V输出(其中，图2为1片TPS54318芯片将+5V电源转换为+3.3V的电路原理图)分别给模数转换器2内的模拟接口电路和DSP浮点处理器供电。
此外，模数转换器2选用ADS1278型号的模数转换器，ADS1278是8通道24位Sigma-Delta工业模数转换器,采用64引脚HTQFP封装。它由8个高性能的6阶斩波稳定调制器和后接低纹波、线性相位的有限冲积响应(FIR)数字滤波器组成,具有优良的AC和DC特性；支持8通道数据同步采样，最高采样率可达128Ks/s,可满足要求严格的多通道信号采集应用。
图5为模拟信号输入的电路原理图。
模数转换器(ADS1278)有两个接口：数字接口、模拟接口。
下面对控制接口电路进行具体描述：
模数转换器(ADS1278)内部包括数字接口电路，控制接口电路通过型号为PCA9535的I/O扩展器与浮点处理器(TMS320C6748)连接。采用I/O扩展器可以扩展了主控TMS320C6748(TMS320C6748)的GPIO数量，增强应用的功能集,并执行维护任务,从而能够将TMS320C6748中有限的GPIO用于更重要的功能。
其中，模数转换器(ADS1278)可通过设置相应的输入/输出引脚选择工作模式,无需寄存器编程。通过TEST[1:0]引脚可以进入测试模式,来测定ADS1278的数字I/O导通性；通过FORMAT[2:0]引脚选择接口协议、输出格式和数据位置,其数据输出可选帧同步或SPI串行接口,便于连接至浮点处理器(TMS320C6748)；通过对SNYC引脚的控制来保证ADS1278内部的8个转换器处于同步状态；可以通过PWDN[8:1]输入引脚关闭一个或多个模拟信号输入通道,从而进入了省电模式,当所有通道都被关闭时,ADS1278就进入了低功耗状态。根据需要通过MODE[1:0]选择4种工作模式中的其中一个。
此外，浮点处理器1通过接口模块11还包括USB接口、网口、SATA接口。
图4为USB接口的电路原理图。
图6为SATA接口的电路原理图。
本实用新型还包括时钟电路5和复位电路6，时钟电路5的输入端与浮点处理器1连接。复位电路6包括自动复位电路和手动复位电路，自动复位电路和手动复位电路的输出端都与浮点处理器1的复位端连接。
工作原理：采用模数转换器通过数字接口电路与浮点处理器进行通信，通过模拟接口电路与惯性传感器连接进行通信，进而可以实现多通道惯性传感器信号输入和多通道输出。
本实用新型采用多个单独接口模块的设计，大大提高数据通信时的抗干扰能力，进而提高系统整体的稳定性、可靠性。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求极其等同限定。
Claims (9)
1.一种多通道高精度同步数据采集装置，其特征在于，包括浮点处理器、模数转换器、电源电路、逻辑控制电路、存储器电路、多个仪表放大器；
所述浮点处理器通过接口模块连接模数转换器，所述浮点处理器的电源端连接电源电路，其控制输出端连接逻辑控制电路，其输入/输出端连接存储器电路，所述模数转换器的输入端连接多个仪表放大器，所述逻辑控制电路与存储器电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种多通道高精度同步数据采集装置，其特征在于，所述浮点处理器选用TMS320C6748型号的浮点DSP芯片。
3.根据权利要求1所述的一种多通道高精度同步数据采集装置，其特征在于，所述模数转换器选用ADS1278型号的模数转换器。
4.根据权利要求1所述的一种多通道高精度同步数据采集装置，其特征在于，所述模数转换器内部包括模拟接口电路，所述模拟接口电路分别与每个仪表放大器连接。
5.根据权利要求4所述的一种多通道高精度同步数据采集装置，其特征在于，所述模数转换器的输出端与信号滤波器连接。
6.根据权利要求1所述的一种多通道高精度同步数据采集装置，其特征在于，所述模数转换器内部还包括数字接口电路，所述模数转换器通过数字接口电路与浮点处理器连接。
7.根据权利要求1所述的一种多通道高精度同步数据采集装置，其特征在于，还包括时钟电路，所述时钟电路的输入端与浮点处理器连接。
8.根据权利要求1所述的一种多通道高精度同步数据采集装置，其特征在于，还包括复位电路，所述复位电路包括自动复位电路和手动复位电路，所述自动复位电路和手动复位电路的输出端都与浮点处理器的复位端连接。
9.根据权利要求1所述的一种多通道高精度同步数据采集装置，其特征在于，所述浮点处理器通过接口模块还包括USB接口、网口、SATA接口。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110750057A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-02-04 | 江西飞尚科技有限公司 | 一种单电源供电的同步数据采集装置及其采集方法 |
| CN112505409A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-03-16 | 东南大学 | 一种多通道的高精度传感器采集系统及其频率测量方法 |
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