多串口數據採集卡的製作方法
2023-07-23 16:38:21
專利名稱：多串口數據採集卡的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子、電氣、計算機多科學技術領域，特別是涉及一種多串口數據採集卡。
背景技術：
工業生產中常需要將多路信號，如稱重信號、流量信號、壓力信號等其他信號採集到計算機中，採集信號用到的一般為串口採集，而目前廣泛使用的計算機一般配置的串口極少，有的甚至沒有。解決此問題目前有兩個方案:一種是基於內置的PCI或ISA的多串口卡採集；另一種是使用外置的基於USB的多串口數據採集卡採集。內置的PCI或ISA的多串口卡採集，需將晶片安裝在計算機內部，此安裝方法極為不方便，同時也給計算機帶來不穩定的影響。一是基於計算機內部，使用了計算機內部供電，增加計算機功耗，影響整個計 算機計算能力。二是基於PCI或ISA,都無法熱拔插,計算機受物理外部震動時，極容易受到震動造成脫落或鬆動，造成接觸不好，不穩定或嚴重燒毀串口卡或計算機擴展槽。而使用外置的基於USB的多串口數據採集卡採集的方法則較好的解決上述基於內置的PCI或ISA的多串口卡採集方法中存在的內置安裝困難、不穩定等問題。目前，一般的外置基於USB 口採集的多串口卡均是由國外一些大公司研製的，由於其配置較高、結構相對比較複雜，對於我國大部分中小企業來說遍存在價格高，配置過高，可操作性較低的問題，不適合中小控制系統使用。
實用新型內容基於此，有必要針對現有技術的缺陷和不足，提供一種結構簡單、可操作性強的多串口數據採集卡。為實現本實用新型目的而提供的多串口數據採集卡，用於實現計算機外置USB通信，包括串口、八串口晶片、單片機、USB總線轉接晶片及電源；所述串口、所述八串口晶片、所述單片機、所述USB總線轉接晶片依次建立通訊連接;所述電源分別與所述八串口晶片、所述單片機及所述USB總線轉接晶片採用異步串行電連接，全雙工通信。在其中一個實施例中，所述串口為8個，所述8個串口分別與所述八串口晶片的串口輸入端連接。在其中一個實施例中，所述串口上設置有驅動晶片，所述串口通過所述驅動晶片與所述八串口晶片連接。在其中一個實施例中，所述八串口晶片與所述單片機之間通過8線制並行通信方式連接。在其中一個實施例中，所述八串口晶片為CH438晶片。[0013]在其中一個實施例中，所述USB總線轉接晶片為CH341晶片；所述CH341晶片與所述計算機的USB 口連接。本實用新型的有益效果:本實用新型的多串口數據採集卡通過單片機控制八串口晶片採集數據，然後再利用USB總線轉接晶片將串口數據轉USB 口，送進計算機內部，完成八串口基於USB數據採集，從而實現USB通信，結構簡單、性能穩定、成本低、可操作性強。
圖1為本實用新型的多串口數據採集卡的一個實施例的結構示意圖；圖2為本實用新型的多串口數據採集卡的一個實施例的電源電路示意圖；圖3為圖1所示的多串口數據採集卡的一個實施例的實際應用圖。
具體實施方式
本實用新型的多串口數據採集卡的一個實施例，如圖1至圖3所示。本實用新型的多串口數據採集卡，用於實現計算機外置USB通信，包括串口 100、八串口晶片200、單片機300、USB總線轉接晶片400及電源；所述串口 100、所述八串口晶片200、所述單片機300、所述USB總線轉接晶片400
依次建立通訊連接。串口將數據送入八串口晶片，單片機與八串口晶片通信，採集數據，並對採集到的八組數據進行數據處理、數據重組及數據壓縮後，由單片機串口輸出，發送至USB總線轉接晶片，將串口數據通過USB 口送入計算機，完成八串口基於USB數據採集。應用時，無需多組線路直接接到計算機，只需將儀表通信線分組接到上述數據採集卡，通過一條四芯線直接連接到計算機USB 口即可，結構簡單，易於操作。所述電源分別與所述八串口晶片、所述單片機及所述USB總線轉接晶片採用異步串行電連接，全雙工通信，性能穩定、數據傳輸速度快。較佳地，作為一個實施例，所述串口 100為8個，所述8個串口分別與所述八串口晶片200的串口輸入端連接。較佳地，作為一個實施例，所述串口 100上設置有驅動晶片110，所述串口 100通過所述驅動晶片Iio與所述八串口晶片200連接。較佳地，作為一個實施例，所述驅動晶片110可設置為驅動晶片232等。驅動晶片232將串口 12V數據信號轉換成標準0-5V數據信號送入八串口晶片，再由八串口晶片發送至單片機進行處理。較佳地，作為一個實施例，所述八串口晶片200與所述單片機300之間通過8線制
並行通信方式連接。單片機與八串口晶片使用並行通信，大大提高了計算機的數據採集速度。較佳地，作為一個實施例，所述八串口晶片200為CH438晶片。CH438晶片是八串口晶片，並行接口支持最高4Mbps的通訊波特率，響應速度快。較佳地，作為一個實施例，所述USB總線轉接晶片400為CH341晶片；所述CH341晶片與計算機400的USB 口連接。單片機採集到多組數據並進行處理後，將數據由單片機串口輸出，然後經CH341晶片通過計算機USB 口送入計算機。CH341為市場上極為成熟廣泛的USB轉串口晶片，使用CH341晶片，可將串口通過USB連接到電腦上做為虛擬串口使用，極大方便了當前計算機少串口或無串口的使用。因使用虛擬串口，又無需過多改動原先程序的串口通信部分。較佳地，作為一個實施例，所述電源為線性穩壓電源。如圖2所示，採用變壓器Tl降壓再用四個二極體(D1-D4)整流，經電容(Cl和C2)前級濾波和穩壓塊(7805)穩壓及電容濾波(C3和C4)後級濾波完成。採用兩組隔離電源，單獨為各晶片供電，杜絕幹擾，提高穩定性，採集前後級濾波，更好的過濾電源帶有雜質，影響晶片的穩定性能，最後提高整個採集卡的穩定性能。較佳地，作為一個實施例，所述單片機可設置為51單片機，價格便宜，性能穩定。舉例說明:串口數據先經過驅動晶片232將串口 12V數據信號轉換成標準的0_5V數據信號送入八串口晶片CH438，51單片機與CH438晶片並行通信，採集數據，將八組數據做數據處理、數據重組與數據壓縮後再由單片機串口輸出，然後經USB總線轉接晶片CH341通過計算機USB 口將數據送入計算機。結構簡單，採用的晶片價格低，性能穩定，便於維修和維護。補充說明:所述多串口數據採集卡採用的通信協議包括以下內容:波特率:9600數據位:8停止位:1效驗位:N主機命令:R從機返回:A00000000B00000000C00000000D00000000E00000000F00000000G00000000H00000000FF0D0AAH後為緊跟為八通道採集數據，FF為效驗碼(字節累加和取反)，ODOA為回車
結束符。八個串口數據採集後，通過數據處理，重組壓縮後得到上面數據。在通信協議中，使用標準的ASCII碼傳輸，數據還採集簡單易用的效驗處理已保證數據的準確性。應用實例本實用新型的多串口數據採集卡在MK2000配料控制系統(福建寧德)的應用實例，如圖3所示:MK2000配料控制系統是應用於混凝土配料控制系統，該系統有多臺配料儀表組成，計算機同時採集多臺WL300儀表數據，有上位機軟體MK2000配料控制軟體處理數據輸出驅動配料控制板卡去驅動外部各電機裝置和電氣設備。MK2000配料系統使用多串口數據採集卡優勢:簡化接線部分，無需多組線路直接接到計算機，只需將儀表通信線分組接到數據採集卡，通過一條四芯線直接連接到計算機USB 口。簡化MK2000配料軟體對計算機硬體要求，必須帶PCI或ISA擴展槽，多串口數據卡基於USB，可直接只用普通計算機，同時也提高計算機穩定性能。[0058]基於USB，方便技術人員對連接線(USB連接)的熱拔插，便於對系統維修、維護。以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保護範圍。 因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求1.一種多串口數據採集卡，用於實現計算機外置USB通信，其特徵在於，包括串口、八串口晶片、單片機、USB總線轉接晶片及電源； 所述串口、所述八串口晶片、所述單片機、所述USB總線轉接晶片依次建立通訊連接； 所述電源分別與所述八串口晶片、所述單片機及所述USB總線轉接晶片採用異步串行電連接，全雙工通信。
2.根據權利要求1所述的多串口數據採集卡，其特徵在於，所述串口為8個，所述8個串口分別與所述八串口晶片的串口輸入端連接。
3.根據權利要求2所述的多串口數據採集卡，其特徵在於，所述串口上設置有驅動晶片，所述串口通過所述驅動晶片與所述八串口晶片連接。
4.根據權利要求1所述的多串口數據採集卡，其特徵在於，所述八串口晶片與所述單片機之間通過8線制並行通信方式連接。
5.根據權利要求1至4任一項所述的多串口數據採集卡，其特徵在於，所述八串口晶片為CH438晶片。
6.根據權利要求1所述的多串口數據採集卡，其特徵在於，所述USB總線轉接晶片為CH341晶片； 所述CH341晶片與 所述計算機的USB 口連接。
專利摘要本實用新型公開了一種多串口數據採集卡，用於實現計算機外置USB通信，包括串口、八串口晶片、單片機、USB總線轉接晶片及電源；所述串口、所述八串口晶片、所述單片機、所述USB總線轉接晶片依次建立通訊連接；所述電源分別與所述八串口晶片、所述單片機及所述USB總線轉接晶片採用異步串行電連接，全雙工通信。本實用新型的多串口數據採集卡結構簡單、性能穩定、成本低、可操作性強。
文檔編號G06F13/38GK203149558SQ201320069690
公開日2013年8月21日 申請日期2013年2月6日 優先權日2013年2月6日
發明者周清雲 申請人:周清雲