CN2904152Y - 多源数据采集系统 - Google Patents

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Abstract

一种多源数据采集系统，包括一、多个传感器，所述传感器包括电压式传感器、电阻式传感器、数字式传感器，分别用来测取不同的物理量；二、数据采集卡，与传感器相连，传感器测取的物理量传送到数据采集卡，所述数据采集卡中连接单片机作为处理器，还分别设置处理多种电压、电阻和数字信号的电路，来测量不同传感器的不同形式的电信号；三、上位机，与数据采集卡连接，所述上位机接收数据采集卡传递的采集数据，进行实时处理。本实用新型对采集到的多种模拟信号和数字信号进行处理，能解除目前通用的数据采集系统中传感器、数据采集卡、数据处理装置(上位机)三者间相互依赖关系，而且能方便地处理分析所采集到的数据。

Description

多源数据采集系统
技术领域
本实用新型涉及自动化仪器仪表领域，具体涉及一种用于多种物理量数据在线采集的多源数据采集系统。
背景技术
不能直接量取物理量时可以采用测试仪器间接测试。测试系统由传感器(测量元件)和读数仪表构成。测取不同的物理量需要选择特定的传感器和相应的测读仪器。公知的数据采集系统由传感器、传感器所对应的数据采集卡和数据处理装置及其相应软件构成。通过数据采集卡将传感器采集的数据交由相关软件进行分析处理。这种系统中，传感器、数据采集卡和处理软件相互依赖，所能采集和处理的物理指标单一。对不同的物理指标，则需要更换传感器以及相应的数据采集卡和处理软件。而更换整套系统不仅价格昂贵，而且会给现场和试验室的数据采集带来困难。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种可以用于同时或分别采集温度、湿度、位移(变位)、应变(变形)、力等测试元件得到多种物理量的多源数据采集系统，方便地处理分析所采集到的数据。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种多源数据采集系统，包括
一、多个传感器，所述传感器包括电压式传感器、电阻式传感器、数字式传感器，分别用来测取不同的物理量；
二、数据采集卡，与传感器相连，传感器测取的物理量传送到数据采集卡，所述数据采集卡中连接单片机作为处理器，还分别设置处理多种电压、电阻和数字信号的电路，来测量不同传感器的不同形式的电信号；
三、上位机，与数据采集卡连接，对系统进行整体控制，所述上位机接收数据采集卡传递的采集数据，进行实时处理。
数据采集卡采用电桥结构测量电阻式传感器的电阻信号，处理电压、电阻信号的电路接有多路模拟开关和A/D转换器，多路模拟输入信号经多路模拟开关控制将其中的一路接入A/D转换器，A/D转换器串行输入到单片机。
所述数据采集卡和上位机通过串口数据线连接。
本实用新型对采集到的多种模拟信号和数字信号进行处理，按约定的通讯协议实现数据卡和上位机的数据交换，上位机对接受的信号进行分析判断并做出相应的反馈。
本实用新型不仅能解除目前通用的数据采集系统中传感器、数据采集卡、数据处理装置(上位机)三者间相互依赖关系，而且能方便地处理分析所采集到的数据：1、解除对传感器的依赖性，系统能扩展使用不同类型和型号的传感器；2、上位机对系统进行整体控制，上位机不仅能动态调整传感器和端口的配置，并可以对系统采样频率动态调整和控制；3、上位机实时处理表现所采集的数据；4、所采集的数据均保存在数据库中，避免了断电等异常情况发生所造成的损失。
附图说明
图1是本实用新型原理示意图。
图2是数据采集卡电路原理图。
图3是上位机软件流程图。
具体实施方式
本数据采集系统采用下位机和上位机相结合的方式运行，上位机采用普通的PC机，通过处理软件配置传感器和数据采集卡通道间的对应关系，并制定相关的采样规则(如采样频率、采样频率更改条件、采样停止条件等)。数据采集卡(下位机)采用单片机系统，下位机将外界的模拟量输入采用AD转换芯片转换为数字信号传送给上位机，上位机则负责人机界面和数据处理工作。上下位机之间通过串口通讯进行命令传递交换。数据采集卡与上位机的通讯采用RS232串行通讯协议通讯，采用标准的MAX232芯片作为协议转换芯片。来自不同类型传感器的信号通过数据采集卡后，经由数据通讯传递给上位机；上位机位机和数据采集卡进行数据通讯，即发出相应采集指令和接受数据，并实时将采集的数据转化为相应的物理指标及做出相关判断。根据判断结果，对数据采集卡发出相关指令来控制数据采集过程，同时按照需要适时存储、显示、输出测试数据。如图1所示。
数据采集卡电路见图2。对于电阻信号，由于其变化较小，为了提高测量精度，故采用电桥结构来测量。测量芯片采用16位AD转换芯片AD7705。多路模拟输入信号经多路模拟开关控制将其中的一路接入串行A/D转换器，A/D转换器串行输出到处理器。由于系统所需的接口较多，故单片机采用内部RAM存储空间较大的芯片，以及考虑采样速度问题，最终选择W77E58。
软件流程图如图3所示。系统的主要数据处理都是在软件层完成。软件的主要功能有：启动或关闭串口通讯；检测数据采集卡；设置数据传输管道和端口；设置AD转换；采集数据；适时显示或分析数据。
其程序流程为：主循环程序发送读数请求，处理串口事件和用户功能处理等；硬件提取层对单片机的I/O口和数据总线等硬件接口进行操作；当系统启动A/D模块后，便会创建两个线程：采样线程和显示存盘线程。采样线程负责将采集数据写到应用程序提交的内存；而显示存盘线程负责给应用程序发送显示和存盘消息。当应用程序接收到此消息后，便从它提交的内存中读取数据并显示和存盘。采样线程和显示存盘线程在读写应用程序提交的内存时保持同步。

Claims (4)

1.一种多源数据采集系统，其特征在于，系统包括：
一、多个传感器，所述传感器包括电压式传感器、电阻式传感器、数字式传感器，分别用来测取不同的物理量；
二、数据采集卡，与传感器相连，传感器测取的物理量传送到数据采集卡，所述数据采集卡中连接单片机作为处理器，还分别设置处理多种电压、电阻和数字信号的电路，来测量不同传感器的不同形式的电信号；
三、上位机，与数据采集卡连接，对系统进行整体控制，所述上位机接收数据采集卡传递的采集数据，进行实时处理。
2.根据权利要求1所述的多源数据采集系统，其特征在于：所述数据采集卡采用电桥结构测量电阻式传感器的电阻信号。
3.根据权利要求1所述的多源数据采集系统，其特征在于：所述数据采集卡处理电压、电阻信号的电路接有多路模拟开关和A/D转换器，多路模拟输入信号经多路模拟开关控制将其中的一路接入A/D转换器，A/D转换器串行输入到单片机。
4.根据权利要求1所述的多源数据采集系统，其特征在于：所述数据采集卡和上位机通过串口数据线连接。
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