CN209590837U - 一种手持式高精度数据采集仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种手持式高精度数据采集仪，包括有嵌入式MCU，系统电源电路，分别与嵌入式MCU连接的传感器信号接口电路、实时时钟电路、LCD显示驱动接口电路、键盘输入电路和EEPROM存储器电路；嵌入式MCU为基于CIP‑51内核的混合信号系统芯片，兼容51核单片机，内部集成有RC振荡器、可编程增益放大器和24bit模数转换器。本实用新型采用高集成度的嵌入式MCU可以保证手持式数据采集仪的体积较小，内部集成的高精度ADC可以保证在电路板面积较小的前提下实现高精度数据采集，低功耗设计及电池供电可以保证手持式移动数据采集应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及数据采集设备领域，具体是一种手持式高精度数据采集仪。
背景技术
在某些数据采集应用场合，如分布离散的油田油管出口压力数据采集领域，其特点是各个数据采集点分布范围较广，难以采用常规的在线数据采集方式对各个点的数据进行采集，通常利用手持式的移动数据采集设备对各个数据采集点的数据进行随机的采集保存，然后再进行相关的数据分析处理等后续工作。该类采集设备的特点是：电池供电、低功耗、采集的数据精度一般要求较高且需要保存，数据采集的时间具有随机性、体积小重量轻等。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种手持式高精度数据采集仪，嵌入式MCU利用其内部集成的高精度ADC实现对传感器输出的模拟信号进行模数转换，并将实时采集到的数据通过低功耗的LCD进行显示，各数据点的数据保存在EEPROM内，可随时查阅或通过串口导出。
本实用新型的技术方案为：
一种手持式高精度数据采集仪，包括有嵌入式MCU，系统电源电路，分别与嵌入式MCU连接的传感器信号接口电路、实时时钟电路、LCD显示驱动接口电路、键盘输入电路和EEPROM存储器电路；所述的嵌入式MCU为基于CIP-51内核的混合信号系统芯片，兼容51核单片机，内部集成有RC振荡器、可编程增益放大器和24bit模数转换器；所述的系统电源电路包括有串联电池BAT+、自锁型微动开关B1、低静态电流LDO U4、低静态电流LDO U5、以及若干电阻和电容，串联电池BAT+通过自锁型微动开关B1与低静态电流LDO U4的输入端连接，低静态电流LDO U4的输出端输出3.3V的数字电源VCC，低静态电流LDO U5的输入端与串联电池BAT+连接，低静态电流LDO U5的输出端输出实时时钟的供电电源VCC_PCF；所述的传感器信号接口电路包括有与传感器连接的传感器接口P3、RC低通滤波及抗混叠滤波电路，传感器输出的差分信号经RC低通滤波及抗混叠滤波电路后送入嵌入式MCU内部进行模数转换；所述的实时时钟电路包括有实时时钟芯片U6和连接于实时时钟芯片U6上的音叉晶振Y2，实时时钟芯片U6的I2C接口与嵌入式MCU连接；所述的LCD显示驱动接口电路包括有与嵌入式MCU连接的段式LCD驱动器U2、以及与段式LCD驱动器U2连接的液晶显示屏接口U3；所述的键盘输入电路包括有多个分别与嵌入式MCU连接的独立式键盘；所述的EEPROM存储器电路包括有与嵌入式MCU连接的256Kbit的串行EEPROM存储器。
所述的低静态电流LDO U4的输出端通过阻容滤波电路后输出AVCC模拟电源。
所述的实时时钟芯片U6的型号为PCF8563，所述的音叉晶振Y2选用32.767KHz的音叉晶振、为实时时钟芯片U6提供标准的时钟源。
所述的段式LCD驱动器U2的型号为HT1621。
所述的串行EEPROM存储器为四个，四个串行EEPROM存储器相互并联后与嵌入式MCU的对应引脚连接。
所述的电阻R5的一端和电阻R7的一端均连接于低静态电流LDO U4的输入端，电阻R5的另一端和电阻R7的另一端并联输出的BAT_V模拟电压送入嵌入式MCU内部的ADC转换以获取电池电量信息。
本实用新型的优点：
本实用新型采用高集成度的嵌入式MCU可以保证手持式数据采集仪的体积较小，内部集成的高精度ADC可以保证在电路板面积较小的前提下实现高精度数据采集，低功耗设计及电池供电可以保证手持式移动数据采集应用。
附图说明
图1是本实用新型嵌入式MCU的电路图。
图2是本实用新型系统电源电路的电路图。
图3是本实用新型传感器信号接口电路的电路图。
图4是本实用新型实时时钟电路的电路图。
图5是本实用新型LCD显示驱动接口电路的电路图。
图6是本实用新型键盘输入电路的电路图。
图7是本实用新型EEPROM存储器电路的电路图。
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做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。
一种手持式高精度数据采集仪，包括有嵌入式MCU，系统电源电路，分别与嵌入式MCU连接的传感器信号接口电路、实时时钟电路、LCD显示驱动接口电路、键盘输入电路和EEPROM存储器电路；
见图1，嵌入式MCU U1为基于CIP-51内核的混合信号系统芯片，兼容51核单片机，内部集成有高精度低温漂的RC振荡器，用于对模拟信号放大的高精度可编程增益放大器(PGA)，增益可自由设定为1、2、4、…128，同时内部集成有高分辨率的24bit模数转换器、低温漂的内部参考电压源，可通过两线的C2接口实现对MCU的在线调试和编程；
见图2，系统电源电路包括有串联电池BAT+、自锁型微动开关B1、低静态电流LDOU4、低静态电流LDO U5、以及若干电阻和电容，P4是电池接口，串联电池BAT+通过自锁型微动开关B1与低静态电流LDO U4的输入端连接，低静态电流LDO U4的输出端输出3.3V的数字电源VCC，低静态电流LDO U4的输出端通过阻容滤波电路后输出AVCC模拟电源，电阻R5的一端和电阻R7的一端均连接于低静态电流LDO U4的输入端，电阻R5的另一端和电阻R7的另一端并联输出的BAT_V模拟电压送入嵌入式MCU内部的ADC转换以获取电池电量信息，低静态电流LDO U5的输入端与串联电池BAT+连接，低静态电流LDO U5的输出端输出实时时钟的供电电源VCC_PCF；
见图1和图3，传感器信号接口电路包括有与传感器连接的传感器接口P3、RC低通滤波及抗混叠滤波电路，传感器输出的差分信号经RC低通滤波及抗混叠滤波电路后送入嵌入式MCU U1内部进行模数转换；
见图1和图4，实时时钟电路包括有实时时钟芯片U6(PCF8563)和连接于实时时钟芯片U6上的32.767KHz音叉晶振Y2，实时时钟芯片U6的I2C接口与嵌入式MCU U1连接；
见图1和图5，LCD显示驱动接口电路包括有与嵌入式MCU U1连接的段式LCD驱动器U2(HT1621)、以及与段式LCD驱动器U2连接的液晶显示屏接口U3，段式LCD驱动器U2内部集成有RC时钟、看门狗定时器等，最大可以驱动32*4段的段式液晶，通过三线的SPI总线接口与嵌入式MCU通信；
见图1和图6，键盘输入电路包括有四个分别与嵌入式MCU连接的独立式键盘S1-S4；
见图1和图7，EEPROM存储器电路包括有四个相互并联后接入嵌入式MCU对应引脚的256Kbit的串行EEPROM存储器U7-U10，其中，芯片地址由A0～A2的逻辑电平组合确定。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种手持式高精度数据采集仪，其特征在于：包括有嵌入式MCU，系统电源电路，分别与嵌入式MCU连接的传感器信号接口电路、实时时钟电路、LCD显示驱动接口电路、键盘输入电路和EEPROM存储器电路；所述的嵌入式MCU为基于CIP-51内核的混合信号系统芯片，兼容51核单片机，内部集成有RC振荡器、可编程增益放大器和24bit模数转换器；所述的系统电源电路包括有串联电池BAT+、自锁型微动开关B1、低静态电流LDO U4、低静态电流LDO U5、以及若干电阻和电容，串联电池BAT+通过自锁型微动开关B1与低静态电流LDO U4的输入端连接，低静态电流LDO U4的输出端输出3.3V的数字电源VCC，低静态电流LDO U5的输入端与串联电池BAT+连接，低静态电流LDO U5的输出端输出实时时钟的供电电源VCC_PCF；所述的传感器信号接口电路包括有与传感器连接的传感器接口P3、RC低通滤波及抗混叠滤波电路，传感器输出的差分信号经RC低通滤波及抗混叠滤波电路后送入嵌入式MCU内部进行模数转换；所述的实时时钟电路包括有实时时钟芯片U6和连接于实时时钟芯片U6上的音叉晶振Y2，实时时钟芯片U6的I2C接口与嵌入式MCU连接；所述的LCD显示驱动接口电路包括有与嵌入式MCU连接的段式LCD驱动器U2、以及与段式LCD驱动器U2连接的液晶显示屏接口U3；所述的键盘输入电路包括有多个分别与嵌入式MCU连接的独立式键盘；所述的EEPROM存储器电路包括有与嵌入式MCU连接的256Kbit的串行EEPROM存储器。
2.根据权利要求1所述的一种手持式高精度数据采集仪，其特征在于：所述的低静态电流LDO U4的输出端通过阻容滤波电路后输出AVCC模拟电源。
3.根据权利要求1所述的一种手持式高精度数据采集仪，其特征在于：所述的实时时钟芯片U6的型号为PCF8563，所述的音叉晶振Y2选用32.767KHz的音叉晶振、为实时时钟芯片U6提供标准的时钟源。
4.根据权利要求1所述的一种手持式高精度数据采集仪，其特征在于：所述的段式LCD驱动器U2的型号为HT1621。
5.根据权利要求1所述的一种手持式高精度数据采集仪，其特征在于：所述的串行EEPROM存储器为四个，四个串行EEPROM存储器相互并联后与嵌入式MCU的对应引脚连接。
6.根据权利要求1所述的一种手持式高精度数据采集仪，其特征在于：所述的电阻R5的一端和电阻R7的一端均连接于低静态电流LDO U4的输入端，电阻R5的另一端和电阻R7的另一端并联输出的BAT_V模拟电压送入嵌入式MCU内部的ADC转换以获取电池电量信息。
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| CN201920619400.9U CN209590837U (zh) | 2019-04-30 | 2019-04-30 | 一种手持式高精度数据采集仪 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115003020A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-09-02 | 荣耀终端有限公司 | 一种电路板及电子设备 |
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