[发明专利]微生物燃料电池电压的长期定时采集系统

说明书

技术领域

本发明属于数据采集领域，特别涉及一种对微生物燃料电池电压数据进行长期定时采集的系统。

背景技术

微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。与其它利用有机物产能的技术相比，微生物燃料电池具有操作上和功能上的优势：能量转化效率高，在常温环境条件下能够有效运作，不需要进行废气处理，不需要输入较大能量，在缺乏电力基础设施的局部地区，微生物燃料电池具有广泛应用的潜力。

微生物燃料电池输出的电压较低，一般为几百毫伏，对A/D转换器的转换精度要求较高，但并不要求在短时间内连续采样，因而对转换速度要求不高。传统的电路设计方法是在A/D转换之前使用一级或多级高精度的放大器，由于电压信号在传输过程中信噪比降低明显，这样不但会增加系统的成本和复杂性，还会在实际测量过程中发生外部工频干扰和放大器漂移等问题，导致测量精度降低。

发明内容

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种微生物燃料电池电压的长期定时采集系统，对于微弱电压信号保证其测量精度，结合实时时钟，对采样间隔进行控制，使其在较长时间能够以精确的时间间隔进行采样。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种微生物燃料电池电压的长期定时采集系统，包括微控制器、用于程序下载的接口、输入微生物燃料电池电压信号的模数转换模块和存储模块，其中微控制器分别连接用于程序下载的接口、模数转换模块和存储模块；由微控制器控制定时，当设定的定时间隔到达时，控制模数转换模块对输入的电压信号进行模数转换。

所述模数转换模块可具有两组电压输入接口，能够直接接受来自电源、传感器等输出的低电平电压信号，且该模数转换模块能够处理0～2.5V的电压信号，最小分辨电压为10mV。

所述模数转换模块可为连接基准电压源AD780的双通道16位∑-Δ模数转换器AD7705。

还可包括连接所述微控制器的实时时钟模块。

还可包括连接所述微控制器的显示模块。

还可包括连接所述微控制器的数据传输模块，该数据传输模块将存储模块中保存的数据发送到计算机。

所述微控制器可为AT89S52，用于程序下载的接口为在系统编程接口(ISP接口)，还包括连接微控制器AT89S52的第一晶体振荡器和复位电路。

还可包括连接微控制器AT89S52的按键电路。

所述实时时钟模块可为DS1302和第二晶体振荡器，所述第二晶体振荡器的一端连接DS1302的引脚X1，另一端连接DS1302的引脚X2。本发明采用微控制器内置定时器和实时时钟模块相结合的定时控制方式，降低了系统功耗，提高了定时精确性，并且能够实现长时间间隔的精确定时。

所述存储模块可为EEPROM存储器AT24C512。

有益效果：本发明根据微生物燃料电池的一些特性，以高性能低功耗微控制器AT89S52为核心，采用适合直流微弱小信号测量的电路和元器件，降低系统成本，提高转换精度，并通过程序设计实现对微生物燃料电池的电压进行长时间间隔的定时测量。与现有的数据采集系统相比，本发明能够以设定的定时间隔长期、精确地进行数据采集，功耗低，可靠性好。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为与图1对应的电路原理图；

图3为数据采集的流程图；

图4为数据采集系统工作于自动采集模式的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1和图2所示，对微生物燃料电池微弱电压信号进行长期定时采集的系统以低功耗、高性能CMOS8位微控制器AT89S52为核心，外围功能模块主要有：高精度模数转换器AD7705、实时时钟DS1302、EEPROM存储器AT24C512，液晶显示模块LCD1602。

模数转换器AD7705是一款适合精密测量应用的低噪声完整模拟前端，最小分辨电压为0.038mV，微生物燃料电池的电压信号可以直接连接到AD7705的输入端。