[发明专利]一种治超非现场执法高速高精度信号采集终端

说明书

本发明属于交通领域，具体公开了一种治超非现场执法高速高精度信号采集终端，包括前端信号采集单元和后端数据处理单元。针对目前治超非现场执法高速高精度动态称量的应用场景，高速信号采集终端对每只传感器信号进行两级放大，放大增益可调整，放大后的信号进入模数转换器，通过FPGA控制模数转换器完成信号的采集和缓存，后端ARM通过总线方式按照一定的时序完成信号的读取和处理，从而实现高速同步采集，对外接口采用CAN总线级联的方式实现多车道的扩展，同时适用治超非现场执法中窄条式称重系统和平板式称重系统以及信号类型相同的高速动态称量场景，能很好地缩短单个功能产品开发的周期，降低成本，提高产品的市场竞争力。

技术领域

本发明属于公路交通技术领域，涉及一种治超非现场执法高速高精度动态称量装置。

背景技术

多年来由于行驶道路的超限超载车辆对公路和桥梁造成严重的损坏，影响了公路的使用寿命，大大增加了建造维护成本，而且容易造成交通事故，严重影响到行车安全，同时给交通管理部门带来极大的治理和管理难题。为有效加强管理，充分发挥科技治超优势，推出治超非现场执法系统。

治超非现场执法系统作为货运车辆是否超载的检测系统，称量的准确性是整个系统的关注点，目前治超非现场执法系统中用到的称量产品也各不相同，要实现准确称量，各类产品的兼容，信号采集终端的采集速率以及采集精度至关重要，由于市场需求形式多样，单一的系统成本较高，不利于生产及管理，而各种称量装置在使用之前，都要经历开发、实验、型式评价、计量检定等过程，而从开发到取得型式评价证书要经历相当长一个过程，没有通用的速信号采集终端解决这一问题，这样无形之中延长了产品开发周期，增加了企业的成本，不利于企业在市场中竞争。

发明内容

本发明的目的在于提供一种治超非现场执法高速高精度信号采集终端，同时适用窄条式称重系统和平板式称重系统以及信号类型相同的高速动态称量场景，能很好地缩短单个功能产品开发的周期，降低成本，提高产品的市场竞争力。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种治超非现场执法高速高精度信号采集终端，包括8路接口保护电路、8路全差分两级信号放大电路、8通道模数同步转换器、FPGA时序控制处理器、ARM信号处理器、CAN总线驱动电路、RS232通讯电路、电源转换电路。

信号采集终端将采集的输入信号由8路接口保护电路分别送入8路全差分两级信号放大电路，8路全差分两级信号放大电路对每只传感器信号进行两级放大，放大增益可调整，放大后的信号分别进入8通道模数同步转换器，FPGA时序控制处理器通过时序控制8通道模数同步转换器自动进行高速转换，将模拟信号转换为数字信号，然后由FPGA时序控制处理器读出数据并将数据缓存；ARM信号处理器按照一定的协议和时序从FPGA时序控制处理器中进行数据的读取和处理，处理完成的数据经过CAN总线驱动电路，通过CAN总线的方式和其它车道的信号采集终端级联，接入上级处理单元，上级处理单元通过CAN总线对每个信号采集终端进行地址随机分配，将分配好的地址输入对应的采集终端，实现车道和采集终端的一一对应，进而实现多车道的称量目的；RS232通讯电路可作为信号采集终端调试接口；电源转换电路供电范围为9～36VDC，为高速高精度信号采集终端提供电源。

进一步地，FIFO时序控制处理器分为两个缓存区：第一缓存区和第二缓存区，总是一个用来存储8通道模数同步转换器转换后的数据，另一个用来让ARM信号处理器读出上一次转换到的数据，两个操作过程是同时进行交替工作的，只需要交替读出FIFO两个缓存区的数据就行，从而达到高速高精度采集的目的。

进一步地，FPGA时序控制处理器中的FIFO缓存控制核用来判断8通道模数同步转换器一次采样是否结束，如果结束，将数据存在FIFO的第一缓存区；在第二次采样的时候将第一缓存区的数据读走然后清空第一缓存区的数据，并同时将第二次读到的采样数据存进第二缓存区，然后又将第二次读的数据从第二缓存区读走，同时8通道模数同步转换器采样并存储数据到第一缓存区。