[发明专利]多功能信号采集仪

说明书

技术领域：

本发明涉及信号采集技术领域。

背景技术：

信号采集仪是一种能将物理量信号经过调理放大、滤波、经A/D转换为数字信号并将其 记录下来的仪器的统称。广泛应用于电力、机械加工、冶金、石化、土木工程、采矿等行业 的安全监测、质量检测、故障诊断等场合。目前，随着传感器行业的迅速发展，传感器已逐 渐往数字式发展，需要数字式采集仪进行数据采集，但当前大部分的通用采集仪都是针对模 拟信号的。当今市场上的采集仪大部分都只能外接供电电源和通过以太网口连接计算机设备， 这将影响在一些偏远野外情况下的正常使用。另外，采集通道少、功能单一、采样速度不够 等这些都是制约采集仪发展的因素。

发明内容：

本发明的目的是在于提供一种可用于既能采集模拟信号又能采集数字信号的多功能信号 采集仪。

本发明采用以下的技术设计：

本发明所述的多功能信号采集仪，包括：8个对模拟信号进行信号调理和A/D转换的模 拟信号通道、8个对数字信号进行电平转换的数字信号通道和对数据进行采集及外设功能模 块控制的控制单元组成。

本发明所述的多功能信号采集仪中，每个模拟信号通道由信号放大电路、模拟滤波电路、 两路并行的24位A/D转换电路组成，信号放大电路的输出端接模拟滤波电路的输入端，模拟 滤波电路的输出端接两路并行的24位A/D转换电路，两路24位A/D转换电路的输出端与FPGA 控制芯片相接，模拟信号通道模块实现对模拟信号的调理和A/D转换。

本发明所述的多功能信号采集仪中，每个数字信号通道由一个485信号转TTL电平信号 电路组成的485接口模块组成，485接口模块与FPGA控制芯片相接，数字信号通道模块实现 数字信号的电平转换。

本发明所述的多功能信号采集仪中，控制单元由FPGA控制单元和ARM控制单元组成，FPGA 控制单元和ARM控制单元相互连接，进行数据及命令的双向传输。FPGA控制单元主要用于并 行采集模拟信号通道和数字信号通道上最终输入的信号并对这些信号进行数字滤波，ARM控 制单元分别与外围功能模块相连接，主要用于对外围功能模块进行控制，包括对电源管理模 块的充放电智能管理、对SD卡的数据进行存储与读取的控制、对内置可充电电池电量的显示 以及采集仪工作状态的显示的液晶显示模块的控制、对以太网口模块以及3G和WiFi无线模 块的数据传输与命令接收的控制。

相比现有的信号采集仪，本发明具有以下优点：

1.本发明所述的多功能信号采集仪中，模拟信号通道上的每个A/D转换电路都采用同样 规格的两路A/D转换电路组成，这样的设计既起到了冗余的作用又可在FPGA中经过相应的处 理达到提高信号精度的作用。

2.本发明所述的多功能信号采集仪中，既包括可以外接模拟信号传感器的模拟信号通道 又包括可以采集数字信号的数字信号通道，这样的设计可以增强采集仪的通用性。

3.本发明所述的多功能信号采集仪中，包括一个液晶显示模块，可显示出内置充电模块 的电量情况以及采集仪的工作状态，这样的设计可以摆脱上位机软件了解到一些采集仪的基 本工作状态信息。

附图说明：

图1是本发明多功能信号采集仪的原理示意图。

具体实施方式：

如图1所示，多功能数据采集仪，包括：8个对模拟信号进行信号调理和A/D转换的模 拟信号通道、8个对数字信号进行转换的数字信号通道和对数据进行采集滤波以及对外围功 能模块控制的控制单元组成。模拟信号通道模块和数字信号通道模块的输出都与控制单元中 的FPGA控制单元相连接，FPGA控制单元和ARM控制单元相互连接，ARM控制单元分别 与外围功能模块相连接。

本发明所述的多功能信号采集仪中，每个模拟信号通道由信号放大电路、模拟滤波电路、 两路并行的24位A/D转换电路组成。信号放大电路的输出端接模拟滤波电路的输入端，模 拟滤波电路的输出端接两路并行的24位A/D转换电路，两路24位A/D转换电路的输出端与 FPGA控制芯片相接，模拟信号通道模块实现对模拟信号的调理和A/D转换。

本发明所述的多功能信号采集仪中，每个数字信号通道由一个485信号转TTL电平信号 电路组成的485接口模块组成，485接口模块与FPGA控制芯片相连接，数字信号通道模块 实现数字信号的电平转换。