[发明专利]一种高精度数据采集无线传输系统硬件电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度数据采集无线传输系统硬件电路，适用于无线传输领域。

背景技术

随着社会的发展和工业技术水平的不断进步，数据采集系统是工程测试系统中常用的环节，通常由信号调理、A/D转换、数据存储、数据分析、显示等几个功能模块组成。然而，由于具体工况千差万别，对数据采集系统的要求也各有不同，上述数据采集系统并不能满足所有工程实践的需求，在需要对运动构件上被测设备的振动量进行采集从而监测其运行状况时，由于被测设备上的传感器安装位置不固定，使得用电缆直接引出信号变得很不可靠，甚至根本不可能，例如输煤系统移动设备和炼钢厂的高炉上料小车等，此种特殊的工况复杂、采集困难的场合下，可采用高速单片机来构建数据采集无线传输系统，不但可解决信号采集和传输的困难，同时还具有体积小、功耗低、数据传输准确可靠、成本低廉等优点。

发明内容

本发明提供一种高精度数据采集无线传输系统硬件电路，电路结构紧凑，速度快，稳定性好，体积较小，功耗低，数据传输准确可靠，成本低廉。

本发明所采用的技术方案是：

高精度数据采集无线传输系统硬件电路包括:单片机核心电路、A/D转换电路、程控滤波电路、抗混叠电路。

所述单片机核心电路采用W77E58单片机，卓越的内部硬件结构和增强的数据传输处理功能，系统测试给定的技术要求以及实现较高速度的数据采集、数据无线传输、采用参数的查询及保存等功能要求。

所述A/D转换电路中，ADC的转换精度决定了仪器的转换精度，为了满足对数据采集精度的要求，系统采用了BB公司的16位高精度转换器ADS7805，ADS7805性价比高，连续两次采样仅间隔10s,最高转换频率可达100 kHz，芯片内部含有采样保持、电压基准和时钟等电路，简化用户电路设计的同时提高了系统的稳定性，ADS7805功耗低(最大功耗为100mW，转换精度高(最大线性误差士3.0ISB,16位无误码)，信噪比低(20 kHz信号输人最小信噪比为86db，转换结果由16位数据线并行输出，启动转换和读取上次转换的结果可同时进行。

所述滤波电路中，因为无线传输系统中处理的信号是模拟信号，所以滤波电路的设计选择模拟滤波器来实现。模拟滤波器分为有源滤波器和无源滤波器。有源滤波器就是由运算放大器、电阻、电容组合而成，它在处理低频信号(频率在几百KHz以下)时，滤波性能非常好；另一方面，由于受限于运放的带宽，工作频率并不高，而且存在失调和温漂。而无源滤波器不仅能够处理低频信号还能处理高频信号，宽带范围非常广，因此选择由R, C, L组合搭建的无源滤波器来完成信号的滤波。

所述抗混叠电路中，采集信号的混叠现象，硬件电路方面需进行高频率抗混叠滤波；为便于改变截止频率，在该环节中选用开关电容滤波器MAX293来设计滤波电路。该开关电容滤波器是根据开关电容电路的充放电过程进行模拟滤波，当电容进行开关时，电容充放电可等效为一个电阻，即开关电容电路可等效于一阶有源低通滤波器，在离散化采样前进行低通滤波可有效滤除产生干扰的高频成分。

本发明的有益效果是：电路结构紧凑，速度快，稳定性好，体积较小，功耗低，数据传输准确可靠，成本低廉。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的单片机核心电路。

图2是本发明的A/D转换电路。

图3是本发明的滤波电路。

图4是本发明的抗混叠电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，单片机核心电路采用W77E58单片机卓越的内部硬件结构和增强的数据传输处理功能，系统测试给定的技术要求以及实现较高速度的数据采集、数据无线传输、采用参数的查询及保存等功能要求。

如图2，A/D转换电路中，ADC的转换精度决定了仪器的转换精度，为了满足对数据采集精度的要求，系统采用了BB公司的16位高精度转换器ADS7805，ADS7805性价比高，连续两次采样仅间隔10s,最高转换频率可达100 kHz，芯片内部含有采样保持、电压基准和时钟等电路，简化用户电路设计的同时提高了系统的稳定性.ADS7805功耗低(最大功耗为100mW，转换精度高(最大线性误差士3.0ISB,16位无误码)，信噪比低(20 kHz信号输人最小信噪比为86db，转换结果由16位数据线并行输出，启动转换和读取上次转换的结果可同时进行。