基於fpga和光纖通信的數據採集與傳輸系統的製作方法
2023-05-28 01:15:16 2
基於fpga和光纖通信的數據採集與傳輸系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於FPGA和光纖通信的數據採集與傳輸系統，包括FPGA、復位電路、模擬量輸入電路、第一信號調理電路、A/D轉換電路、電平轉換電路、電源電路、開關量輸入電路、第二信號調理電路、第一光纖收發模塊、第二光纖收發模塊和上位機；FPGA內嵌UART，復位電路、電源電路的輸出端連接FPGA的輸入端，模擬量輸入電路經第一信號調理電路、A/D轉換電路及電平轉換電路連接在FPGA的輸入端，開關量輸入電路經第二信號調理電路連接在FPGA的輸入端，UART的輸出端和第一光纖收發模塊雙向通信，第二光纖收發模塊和第一光纖收發模塊雙向通信，第二光纖收發模塊和上位機雙向通信。提高了電力系統數據採集的精確度和快速性。
【專利說明】基於FPGA和光纖通信的數據採集與傳輸系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及數據採集與傳輸領域，具體地，涉及一種基於FPGA和光纖通信的數據採集與傳輸系統。
【背景技術】
[0002]隨著計算機技術、通信技術和電子技術的迅猛發展，電力系統自動化程度也日益提高，但現有的電力系統的數據採集和傳輸中存在採集精度低，採集速度滯後的缺陷。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的在於，針對電力系統對數據採集實時性高的要求，提出一種基於FPGA和光纖通信的數據採集與傳輸系統，以實現精確，快速地採集和傳輸數據的優點。
[0004]為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是:
[0005]—種基於FPGA和光纖通信的數據米集與傳輸系統,包括FPGA、復位電路、模擬量輸入電路、第一信號調理電路、A/D轉換電路、電平轉換電路、電源電路、開關量輸入電路、第二信號調理電路、第一光纖收發模塊、第二光纖收發模塊和上位機；所述FPGA內嵌UART,所述復位電路、電源電路的輸出端連接FPGA的輸入端，所述模擬量輸入電路經第一信號調理電路、A/D轉換電路及電平轉換電路連接在FPGA的輸入端，所述開關量輸入電路經第二信號調理電路連接在FPGA的輸入端，所述UART的輸出端和第一光纖收發模塊雙向通信，所述第二光纖收發模塊和第一光纖收發模塊雙向通信，所述第二光纖收發模塊和上位機雙向通?目。
[0006]進一步的，所述A/`D轉換電路採用ADS7864晶片。
[0007]進一步的，所述第二信號調理電路包括光耦、電容C4、電阻R31、電阻R32和3腳接線柱，3腳接線柱的I號管腳連接在+24V直流電源上，電容C4的一端和3腳接線柱的I號管腳串聯，電容C4的另一端接地，3腳接線柱的2號管腳通過電阻R31串聯在光耦的正極，光耦的負極和集電極接地，光耦的發射極串聯電阻R32。
[0008]本實用新型的技術方案具有以下有益效果:
[0009]本實用新型的技術方案通過A/D轉換電路，FPGA和光纖通信實現電力系統數據採集和傳輸，即對電壓、電流、功率、功率因數和頻率等重要的電力參數實現實時檢測，並通過高速UART和光纖通信技術進行數據的傳輸，不僅提高了電力系統數據採集的精確度和快速性。而且使用高速信號在光纖傳輸中無誤碼率的優點，大大提高了電力系統的可靠性和安全性。達到了精確，快速地採集和傳輸數據的目的。而採用高速、低功耗、六通道、並且採樣保證無失碼的雙12位A/D轉換器ADS7864，進一步增強了電力系統數據採集的精確度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型實施例所述的基於FPGA和光纖通信的數據採集與傳輸系統的原理框圖；[0011]圖2為本實用新型實施例所述的放大電路的電子電路圖；
[0012]圖3為本實用新型實施例所述的第二信號調理電路的電子電路圖。
【具體實施方式】
[0013]以下結合附圖對本實用新型的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
[0014]—種基於FPGA和光纖通信的數據米集與傳輸系統,包括FPGA、復位電路、模擬量輸入電路、第一信號調理電路、A/D轉換電路、電平轉換電路、電源電路、開關量輸入電路、第二信號調理電路、第一光纖收發模塊、第二光纖收發模塊和上位機；FPGA內嵌UART,所述復位電路、電源電路的輸出端連接FPGA的輸入端，模擬量輸入電路經第一信號調理電路、A/D轉換電路及電平轉換電路連接在FPGA的輸入端，開關量輸入電路經第二信號調理電路連接在FPGA的輸入端，UART的輸出端和第一光纖收發模塊雙向通信，第二光纖收發模塊和第一光纖收發模塊雙向通信，第二光纖收發模塊和上位機雙向通信。
[0015]第二信號調理電路如圖3所示，包括光耦4N25、電容C4、電阻R31、電阻R32和3腳接線柱，3腳接線柱的I號管腳連接在+24V直流電源上，電容C4 一端和3腳接線柱的I號管腳串聯，另一端接地，3腳接線柱的2號管腳通過電阻R31串聯在光耦4N25的正極，光耦4N25的負極和集電極接地，光耦4N25的發射極串聯電阻R32。
[0016]其中，A/D轉換電路採用ADS7864晶片。模擬量輸入電路與第一信號調理電路間，以及開關量輸入電路和第二信號調理電路間串聯放大電路如圖2所示，放大電路:包括運放器Al、電阻R1、電阻R2、電阻R5、電阻R6和運放器A2，電阻R1、電阻R2、電阻R6和電阻R5依次首尾串聯，在電阻Rl和電阻R2之間的節點上電連接電阻R4，電阻R4的中間節點上電連接電阻R3，電阻R4串聯在運放器Al的同相輸入端，運放器Al的同相輸入端和運放器A2的同相輸入端間串聯滑動變阻器R7和電阻R8，運放器Al的反相輸入端和輸出端間串聯電阻R9，運放器A2的反相輸入端和輸出端間串聯電阻R10，運放器Al的輸出端和運放器A2的輸出端間串聯電阻Rll和電容C。
[0017]UARTUART是一種通用串行數據總線，用於異步通信。
[0018]最後應說明的是:以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於FPGA和光纖通信的數據採集與傳輸系統，其特徵在於，包括FPGA、復位電路、模擬量輸入電路、第一信號調理電路、A/D轉換電路、電平轉換電路、電源電路、開關量輸入電路、第二信號調理電路、第一光纖收發模塊、第二光纖收發模塊和上位機；所述FPGA內嵌UART，所述復位電路、電源電路的輸出端連接FPGA的輸入端，所述模擬量輸入電路經第一信號調理電路、A/D轉換電路及電平轉換電路連接在FPGA的輸入端，所述開關量輸入電路經第二信號調理電路連接在FPGA的輸入端，所述UART的輸出端和第一光纖收發模塊雙向通信，所述第二光纖收發模塊和第一光纖收發模塊雙向通信，所述第二光纖收發模塊和上位機雙向通信。
2.根據權利要求1所述的基於FPGA和光纖通信的數據採集與傳輸系統，其特徵在於，所述A/D轉換電路採用ADS7864晶片。
3.根據權利要求1或2所述的基於FPGA和光纖通信的數據採集與傳輸系統，其特徵在於，所述第二信號調理電路包括光耦、電容C4、電阻R31、電阻R32和3腳接線柱，3腳接線柱的I號管腳連接在+24V直流電源上，電容C4的一端和3腳接線柱的I號管腳串聯，電容C4的另一端接地，3腳接線柱的2號管腳通過電阻R31串聯在光耦的正極，光耦的負極和集電極接地，光耦的發射極串聯電阻R32。
【文檔編號】G08C23/06GK203490832SQ201320634710
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年10月15日 優先權日:2013年10月15日
【發明者】楊婉霞, 趙武雲, 王關平, 李妙祺, 周蓓蓓 申請人:甘肅農業大學