[发明专利]一种多路开关量信号跳变检测与精确计时系统

说明书

技术领域

本发明属于数据采集领域，具体涉及一种多路开关量信号跳变检测与精确计时系统。

 

背景技术

在现代工业生产和科学研究过程中，常常需要检测在生产和研究过程中开关量信号变化，然后根据各个开关量信号变化关系（常常是时间关系），判定生产过程或科学研究过程中影响因素、异常因素等信息。目前市面的一些数据采集卡可以实现基本的开关量信号测量需求，但在开关量信号跳变计时方面没有专门的应用。特别是在现代工业生产中或科学研究过程中，需要同时记录多路（多达几十路甚至上百路）的开关量信号，并要求开关量信号与后端处理电路完全隔离时，目前未见有解决方案。

 

发明内容

为了解决多路开关量信号跳变检测与计时问题，本发明旨在提供一种多路开关量信号跳变检测与精确计时系统。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明的多路开关量信号跳变检测与精确计时系统，包括通过PCI接口或PC104Plus接口与计算机连接的至少一块多路开关量信号跳变检测与精确计时板卡，所述至少一块多路开关量信号跳变检测与精确计时板卡包括顺序连接的信号调理电路、信号隔离电路、信号采集模块、信号检测模块和PCI协议实现电路。 

优选的，所述信号调理电路与信号输入端口连接。

进一步的，所述信号调理电路采用RC低通滤波电路和稳压电路组成，具有过流保护、浪涌保护、对输入信号滤波去毛刺干扰、调整信号幅度满足后端电路处理等功能。

优选的，所述信号隔离电路包括光耦隔离器件，用于完全隔离输入信号和后端信号采集电路，其响应速度快，可以确保输入信号的保真度。

进一步的，在信号的采集速度在40kHz的情况下，选择带宽在1MHz以上的光耦器件，对信号的延时在10us以下。

优选的，所述信号采集模块中包含的采集电路可采用专用芯片实现，也可选择用FPGA的IP核等方式实现，且在采集后先对光耦输出的信号进行缓冲。

进一步的，在选择处理器实现方式中，可以选择DSP作为主处理器，也可

以选择FPGA作为主处理芯片，且在FPGA内实现与PCI协议实现电路的无缝接口，实现中信号的采集利用FPGA的通用I/O口以并行方式进行，并将采集到的信号缓存入FPGA内部所设计的FIFO模块。

优选的，所述PCI协议实现电路可以采用专用芯片实现，也可以利用FPGA的IP核实现， PC104Plus接口也选择PCI协议进行通信。

相对于现有技术，本发明的多路开关量信号跳变检测与精确计时系统，具有以下有益的技术效果：

1．本发明提出一种多路开关量信号跳变检测与精确计时板卡，该板卡可采用PCI接口与现有的计算机构成多达上百路的开关量信号跳变检测与精确计时系统，也可采用PC104Plus接口与单板计算机共同构成便携式多路开关量信号跳变检测与精确计时系统，该系统最多可以同时4块板卡同时工作，合计可以同时采集上百路开关量信号。

2.实现多路开关信号的并行采集与跳变检测功能，并且对检测到的跳变信息进行精确计时，可用于工业生产或科学研究中影响因素与异常因素分析。

3.该板卡支持PCI接口和PC104Plus接口两种模式，其中采用PC104Plus接口模式可以和单板机配合构成便携式的多路开关信号跳变检测与计时系统。

4.具有多块板卡协同工作能力，用于超过单板32路开关信号检测的领域。其中采用PC104Plus接口便携模式下，最多可扩展到4块共128路开关信号的实时检测。而采用PCI接口的板卡一般来说仅受PCI机主板可用的PCI插槽限制。

5.该计时系统的计时精度可达0.025ms。

附图说明

图1为本发明的一种多路开关量信号跳变检测与精确计时系统的系统设计方案示意图。

图2为本发明的一种多路开关量信号跳变检测与精确计时系统的单板硬件原理框图。

 

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的多路开关量信号跳变检测与精确计时系统的体系结构，但不构成对本发明的限制。