多通道usb數據採集系統的製作方法

2023-05-16 09:26:06 3

多通道usb數據採集系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型屬於數據採集設備【技術領域】，特別是涉及一種多通道USB數據採集系統，包括數據採集卡，與數據採集卡連接的計算機，所述數據採集卡包括，微控制器，連接在微控制器上的用戶交互模塊、前端數據採集模塊和數據處理單元。本實用新型USB數據採集系統使用方便，工作人員攜帶筆記本電腦，數據線和USB數據採集卡就可以完成對現場信號的採集和處理。控制界面和數據展示界面風格友好。本實用新型USB數據採集系統主機控制軟體使用圖形化的程式語言LabVIEW進行上位機軟體程序的編寫，縮短了開發周期，軟體系統運行高速穩定。採集卡與主機之間通過USB通信，有效的避免了環境的幹擾，提高了傳輸速率。信號採集前端的放大電路配置合適，擁有多級放大倍數，防止信號的缺失和畸變。
【專利說明】多通道USB數據採集系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於數據採集設備【技術領域】，特別是涉及一種多通道USB數據採集系統。
[0002]【背景技術】
[0003]數據採集系統功能是採集現實信號，轉換為數位訊號後進行信號分析及向用戶顯示。數據採集系統相比傳統測量儀器的優點在於，數據採集系統把採集的信號轉化為數位訊號並且傳輸給計算機，充分利用計算機的高速運算能力對信號進行處理。數據採集系統可以對生產中的參數進行採集、監視和記錄，為提高產品質量，降低產品成本提供手段。
[0004]數據採集系統相對於傳統的測量儀器而言，具有快速，靈敏，特別是價格低廉的優點，還具有傳統儀器所沒有的友好的界面。隨著計算機技術的進一步發展，基於計算機的數據採集系統將會逐步取代傳統的儀器，連接計算機和被採集對象的多通道連接裝置，成為有待解決的一個問題。
實用新型內容
[0005]本實用新型針對現有技術存在的問題，提出一種多通道USB數據採集系統。
[0006]本實用新型的技術方案是:一種多通道USB數據採集系統，包括數據採集卡，與數據採集卡連接的計算機，所述數據採集卡包括，微控制器，連接在微控制器上的用戶交互模塊、前端數據採集模塊和數據處理單元。
[0007]所述的多通道USB數據採集系統，所述微控器的周邊連接有晶振電路、時鐘晶振電路、復位電路。
[0008]所述的多通道USB數據採集系統，所述用戶交互模塊包與微控制器連接的顯示屏，還包括與微控制器連接的輸入按鍵。
[0009]所述的多通道USB數據採集系統，所述前端數據採集模塊包括多路選擇電路、信號濾波電路和模數轉換電路，模數轉換電路與信號濾波電路的輸出端連接，信號濾波電路的輸入端與多路選擇器連接，多路選擇器輸出端通過二極體和電阻組成的過流保護電路連接至模數轉換器，同時多路選擇器還與微處理器連接。
[0010]所述的多通道USB數據採集系統，所述數據採集卡設置數據處理單元，所述數據處理單元包括微控制器，通過編程實現對採集數據的處理。
[0011]本實用新型的有益效果是:1、本實用新型USB數據採集系統使用方便，工作人員攜帶筆記本電腦，數據線和USB數據採集卡就可以完成對現場信號的採集和處理。控制界面和數據展示界面風格友好。本實用新型USB數據採集系統主機控制軟體使用圖形化的程式語言LabVIEW進行上位機軟體程序的編寫，縮短了開發周期，軟體系統運行高速穩定。
[0012]2、本實用新型多通道USB數據採集性價比和可靠性較高。採集卡位於現場信號的最前端，減弱了模擬信號在傳輸過程中的衰減所造成的影響，採集卡與主機之間通過USB通信，有效的避免了環境的幹擾，提高了傳輸速率。信號採集前端的放大電路配置合適，擁有多級放大倍數，防止信號的缺失和畸變。系統具有友好的界面和複雜的控制能力，可以進 行複雜的信號處理操作，方便用戶對信號數據的分析保存。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的多通道USB數據採集卡電路框圖；
[0014]圖2為數據採集卡電路圖；
[0015]圖3為微控制器及其周邊電路圖；
[0016]圖4為J-Link調試電路；
[0017]圖5為USB通信接口及供電電路；
[0018]圖中:1為微控制器，2為數模轉換電路，3為過流保護電路，4為放大濾波電路，5為多路選擇電路，6為信號輸入，7為電源復位電路，8為顯示屏，9為輸入按鈕，10為通信模塊，11為調試接口電路。
【具體實施方式】
[0019]實施例1:一種多通道USB數據採集系統，包括數據採集卡，與數據採集卡連接的計算機，所述數據採集卡包括，微控制器，連接在微控制器上的用戶交互模塊、前端數據處理模塊和數據預處理模塊。
[0020]所述微控器的型號為STM32F103R，在微控制器的周邊連接有晶振電路、時鐘晶振電路、復位電路等，其中，復位電路連接在微控制器的7腳，晶振電路連接在微控制器的5、6腳，時鐘電路連接在微控制器的3、4兩腳。
[0021]所述用戶交互模塊包與微控制器連接的顯示屏，還包括與微控制器連接的輸入按鍵。
[0022]所述前端數據處理模塊包括多路選擇電路、信號濾波電路和模數轉換電路，多路選擇電路包括晶片⑶4501，晶片⑶4501的13腳、14腳、15腳、12腳、I腳、5腳、2腳、4腳等連接輸入接口，晶片⑶4501的3腳與信號放大濾波電路中的晶片LM358的輸入端2腳相連接，晶片LM358的輸出端7腳與模數轉換電路中的晶片TLC1543的I腳相連接，晶片TLC1543的輸出端15腳、16腳。17腳、18腳與微控制器STM32F103R的38腳、39腳、40腳、41腳對應連接；微控制器STM32F103R的51腳、52腳、53腳與多路選擇電路中晶片⑶4501的11腳、10腳、9腳分別相連；信號濾波電路與模數轉換電路之間設置有數據預處理模塊，所述數據預處理模塊為二極體和電阻組成的過流保護電路。
[0023]數據採集卡還具有調試接口電路，調試接口電路包括一個JTAG接口，JTAG的3腳與微控制器的56腳連接，JTAG的5腳與微控制器的50腳連接，JTAG的7腳45腳連接，JTAG的9腳與微控制器的49腳連接，JTAG的13腳與微控制器的55腳連接，JTAGA的15腳為復位腳。
[0024]工作方式:計算機適合進行大量的數據運算處理，通過USB與計算機之間進行通信，數據採集卡接收上位機發送的命令，執行命令指定的操作後把結果傳輸至主機，同時進行採集信號的傳輸；數據採集卡的微控制器是核心單元，協調數據採集卡實現的所有功能；數據採集卡使用了 LCD顯示器和按鍵模塊與用戶之間交互，用戶可以通過按鍵選擇功能菜單，採集通道，採樣率，發送採集命令等。數據採集卡通過IXD顯示器向用戶顯示交互菜單。
[0025]數據預處理電路:信號輸入前端增加過流保護電路，增強數據採集卡的可靠性，防止瞬間脈衝損壞採集卡內部的晶片電路；同時，前端數據採集模塊的傳感器電路把工業現場或實驗中的非電信號轉換為電信號，放大器電路對微弱的電信號進行處理，濾波電路進行濾波，輸入到數據採集卡進行處理，數據經過前端處理模塊和預處理模塊處理後，通過USB接口傳輸到上位機計算機中進行後續處理。
【權利要求】
1.一種多通道USB數據採集系統，包括數據採集卡，與數據採集卡連接的計算機，其特徵在於:所述數據採集卡包括，微控制器，連接在微控制器上的用戶交互模塊、前端數據採集模塊和數據處理單元。
2.根據權利要求1所述的多通道USB數據採集系統，其特徵在於:所述微控制器的周邊連接有晶振電路、時鐘晶振電路、復位電路；所述用戶交互模塊包括與微控制器連接的顯示屏，還包括與微控制器連接的輸入按鍵。
3.根據權利要求1所述的多通道USB數據採集系統，其特徵在於:所述前端數據採集模塊包括多路選擇電路、信號濾波電路和模數轉換電路，模數轉換電路與信號濾波電路的輸出端連接，信號濾波電路的輸入端與多路選擇器連接，多路選擇器輸出端通過二極體和電阻組成的過流保護電路連接至模數轉換器，同時多路選擇器還與微處理器連接。
4.根據權利要求1所述的多通道USB數據採集系統，其特徵在於:所述數據採集卡設置數據處理單元，所述數據處理單元包括微控制器，通過編程實現對採集數據的處理。
【文檔編號】G05B19/04GK203616589SQ201320569095
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年9月14日 優先權日:2013年9月14日
【發明者】王麗君, 邢龍, 周建斌, 張深逢 申請人:華北水利水電大學