[发明专利]高精度智能增益多路数据采集系统

说明书

技术领域

本发明涉及信号采集系统领域，具体为一种高精度智能增益多路数据采集系统。

背景技术

随着工业自动控制和计算机技术的发展，数据采集在现代工业生产和科技研究中的地位日益突出，特别是近年来对数据采集的要求与日俱增，使得数据采集系统有着广阔的应用前景。但是随着信号处理技术的发展，待处理的信号变得愈加复杂，如动态范围大，带宽增加等，这对数据采集系统的性能提出了特别的要求。当待处理的信号动态范围很大时，要求A/D前端的放大器有很大的动态范围或者A/D芯片本身具有很高的分辨率。具有增益控制的放大器是放大器设计的重要方面，能够在一定程度上增大放大器的动态范围，但是宽带高增益精密程控放大器的设计本身是一个难点。另一方面，在实际应用中，对数据采集系统的主要要求是速度和精度，若采用高分辨率的A/D芯片，采集精度虽有所提高，但却要以牺牲采集速度作为代价，而较低的采集速度有时又无法满足要求，因此往往需要在采集精度和速度之间做出权衡，这给数据采集带来很大的局限性。

传统的数据采集方法之一是在A/D转换之前先把信号放大到A/D芯片所要求的动态范围之内，其放大倍数是固定的或者可以手动调节，这种方法对待采集信号的要求较高，必须是满足采集系统要求的信号才能被正确采集，对于动态范围很大的信号则无能为力；另一种方法只在A/D转换之前进行增益自动控制，而未将增益调节与A/D采集之间进行很好的配合，且电路结构较为复杂，因此可靠性不高，并不能实现智能化的高速自动采集过程。

发明内容

本发明目的是提供一种高精度智能增益多路数据采集系统，以解决现有技术信号采集系统对信号采集具有局限性的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

高精度智能增益多路数据采集系统，其特征在于：包括通过串行通信接口通信连接的计算机、型号为ATmega64的单片机，所述单片机的I/O端口通过光电耦合器件与一个模数转换器的控制端、时钟端和数字信号输出端连接，单片机的I/O端口还与一个型号为CD4094的八路串入并出寄存器的时钟输入端、串行输入端连接，所述八路串入并出寄存器的并行输出端口分别与一个型号为4051的八通道模拟多路选择器的编码输入端连接，八路串入并出寄存器的并行输出端口还与一个程控放大电路的放大倍数控制端电连接，所述程控放大电路输入端与八通道模拟多路选择器的输出端连接，程控放大电路模拟信号输出端与模数转换器模拟信号输入端连接，由八通道模拟多路选择器、程控放大器、模数转换器、单片机、串行通信接口构成信号输入、放大、采集以及输出的完整通路，其中单片机作为整个采集系统的控制核心，在内部驻留程序的引导下，负责控制每个部件各自工作之间的相互配合，所述计算机中安装有采集系统控制软件，控制信号采集的开始停止以及选择采集通道。

所述的高精度智能增益多路数据采集系统，其特征在于：所述单片机的I/O 端口PB4和PB5分别电连接八路串入并出寄存器的时钟输入端3脚和串行输入端2脚，单片机的PB4口输出时钟信号驱动八路串入并出寄存器，PB5口输出串行控制信号，经八路串入并出寄存器转化为并行控制信号后分别用于选择信号通道和放大倍数；所述模数转换器采用型号为ADS7818的12位AD转换芯片，单片机的I/O 端口PB0、PB1和PB2分别电连接模数转换器的控制端5脚、时钟端口7脚和数字信号输出端口6脚，PB0和PB1口控制模数转换器的模数转换，PB2口接收由模数转换器输出的数字化信号；单片机的串行通信端口与所述串行通信接口电连接，作为最终的信号输出接口和命令接收接口连接到计算机的RS232串口上。

所述的高精度智能增益多路数据采集系统，其特征在于：所述八通道模拟多路选择器的八个输入通道端口X0到X8分别外接出八个信号输入接口构成八通道信号输入插口，通过八通道信号输入插口采集信号，八通道模拟多路选择器三个编码输入端口A0、A1、A2分别通过光电耦合器件一一对应连接到八路串入并出寄存器的并行输出端的第0、1、2位上，通过编码选择所要采集的通道，八通道模拟多路选择器的输出端口连接至程控放大电路的输入端，将所选通的通道中的信号进行放大采集。