專利名稱：多通道數(shù)據(jù)采集設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的多通道數(shù)據(jù)采集設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字技術(shù)，特別是信息技術(shù)的飛速發(fā)展與普及，在現(xiàn)代控制、通信及檢測(cè)等領(lǐng)域，很多數(shù)據(jù)均使用不同傳感器進(jìn)行采集。為了提高系統(tǒng)的性能指標(biāo)，對(duì)信號(hào)的處理廣泛采用了數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)。由于所采集的數(shù)據(jù)往往都是模擬信號(hào)數(shù)據(jù)，(如溫度信號(hào)、壓力信號(hào)、 位移信號(hào)、圖像信號(hào)等)，要使計(jì)算機(jī)或數(shù)字儀表能識(shí)別、處理這些數(shù)據(jù)，必須首先將這些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。這樣，就需要一種能在模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間起橋梁作用的電路模數(shù)轉(zhuǎn)換器。將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電路，稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換器)。A/D轉(zhuǎn)換器已成為信息系統(tǒng)中不可缺的組成部分，為確保系統(tǒng)處理結(jié)果的精確度，A/D轉(zhuǎn)換器必須具有足夠的轉(zhuǎn)換精度；如果要實(shí)現(xiàn)信號(hào)的實(shí)時(shí)控制與檢測(cè)，A/D轉(zhuǎn)換器還要求具有較高的轉(zhuǎn)換速度。轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度是衡量A/D轉(zhuǎn)換器的重要技術(shù)指標(biāo)。在現(xiàn)有技術(shù)中，通過通用設(shè)備采集數(shù)據(jù)，例如使用通用儀器FLUKE8845A進(jìn)行單通道模擬量電壓的測(cè)試，因此需要編寫額外的控制軟件，不但價(jià)格高，而且系統(tǒng)可靠性低，采集速度很難得到提高。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型提供一種多通道數(shù)據(jù)采集設(shè)備，采用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)控制A/D芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，大大提高了采樣精度和系統(tǒng)可靠性，大幅降低了成本。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下多通道數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其特征在于，包含多個(gè)傳感器，采集多種數(shù)據(jù)；模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，接收該多個(gè)傳感器所采集的數(shù)據(jù)；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，控制該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器執(zhí)行該多個(gè)傳感器的多通道數(shù)據(jù)采集，并接收所采集的數(shù)據(jù)；接收裝置，與該現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列連接。如上的一種多通道數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其中，該現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列具有外圍引腳。如上的一種多通道數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其中，該現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列與該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器之間的通訊接口為如下之一 I2C和SPI接口。如上的一種多通道數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其中，該接收裝置為如下之一 PC機(jī)、下位機(jī)和上位機(jī)。如上的一種多通道數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其中，該接收裝置與該現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列之間的通訊接口為如下之一控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線和異步串口。[0015]本實(shí)用新型的有益效果是1.多通道采集數(shù)據(jù)，效率高；2.不采用通用采集設(shè)備，不需額外編寫控制軟件，成本低；3.采樣精度高；4.系統(tǒng)可靠性高。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來詳細(xì)說明本實(shí)用新型

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。下面請(qǐng)見圖1，為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。本實(shí)用新型由如下部分組成多個(gè)傳感器101，采集多種數(shù)據(jù)。模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 102，接收該多個(gè)傳感器101所采集的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA) 103，控制模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 102，使ADC102同步執(zhí)行多個(gè)傳感器101的多通道數(shù)據(jù)采集，并接收所采集的數(shù)據(jù)。FPGA103具有外圍引腳，通過該外圍引腳通訊實(shí)現(xiàn)對(duì)ADC102的控制。FPGA103可以外接其他相關(guān)電子元器件，完成對(duì)ADC102的控制。FPGA103與ADC102之間通過I2C或SPI等接口通訊。接收裝置104，與FPGA103通訊，接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行后臺(tái)處理與管理。接收裝置可以為PC機(jī)、下位機(jī)、上位機(jī)等。接收裝置104與FPGA103之間的通訊通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線(CAN總線)或者異步串口(UART)。數(shù)據(jù)可以由FPGA103直接發(fā)送至接收裝置104，也可以在進(jìn)行了必要的數(shù)據(jù)處理后再發(fā)送至接收裝置104。本實(shí)用新型提供了四種工業(yè)及科研設(shè)計(jì)中常用的端口供選擇，有I2C、SPI、CAN總線及UART，可以滿足大多數(shù)的設(shè)計(jì)需求及應(yīng)用環(huán)境，用戶可以方便地選擇適合的數(shù)據(jù)端口。本實(shí)用新型基于現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)控制高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ACD)進(jìn)行數(shù)據(jù)的多通道、高精度的采集?？梢杂脕聿杉鞣N傳感器數(shù)據(jù)。FPGA是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型具有以下的特點(diǎn)(1)采用FPGA設(shè)計(jì)ASIC電路，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片，設(shè)計(jì)周期最短、開發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險(xiǎn)最小。(2)可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。(3) FPGA采用高速CHMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。本實(shí)用新型采用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)控制A/D芯片實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集，大大提高了采樣精度和系統(tǒng)可靠性，同時(shí)大幅降低了數(shù)據(jù)采集的成本。申請(qǐng)人做了一個(gè)比較[0044]使用通用儀器(如FLUKE8845A)進(jìn)行單通道模擬量電壓的測(cè)試成本為7000元。6 通道的話，則為4. 2萬元，再加測(cè)試軟件開發(fā)費(fèi)用，能實(shí)現(xiàn)6通道穩(wěn)定采樣全部功能的設(shè)備總價(jià)約為10萬元/套。而若采用多通道數(shù)據(jù)采集器，能同時(shí)對(duì)6路模擬量電壓信號(hào)進(jìn)行采集和數(shù)據(jù)發(fā)送，每套產(chǎn)品硬件成本僅為1000元左右。參照同類產(chǎn)品的定價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)每套產(chǎn)品的銷售價(jià)格為ι萬元，能夠?yàn)橛脩艄?jié)約9萬元/套，有巨大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求1.多通道數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其特征在于，包含 多個(gè)傳感器，采集多種數(shù)據(jù)；模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，接收該多個(gè)傳感器所采集的數(shù)據(jù)；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，控制該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器執(zhí)行該多個(gè)傳感器的多通道數(shù)據(jù)采集， 并接收所采集的數(shù)據(jù)；接收裝置，與該現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其特征在于，該現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列具有外圍引腳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其特征在于，該現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列與該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器之間的通訊接口為如下之一 I2C和SPI接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其特征在于，該接收裝置為如下之一 PC機(jī)、下位機(jī)和上位機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道數(shù)據(jù)采集設(shè)備，其特征在于，該接收裝置與該現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列之間的通訊接口為如下之一控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線和異步串口。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種多通道數(shù)據(jù)采集設(shè)備，涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，包含多個(gè)傳感器，采集多種數(shù)據(jù)；模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，接收該多個(gè)傳感器所采集的數(shù)據(jù)；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，控制該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器執(zhí)行該多個(gè)傳感器的多通道數(shù)據(jù)采集，并接收所采集的數(shù)據(jù)；接收裝置，與該現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列通訊，接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行后臺(tái)處理與管理。本實(shí)用新型可多通道采集數(shù)據(jù)，效率高、成本低、采樣精度高、系統(tǒng)可靠性高，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202205078SQ201120178959
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月30日
發(fā)明者姚楠, 邵添翼, 金壽江 申請(qǐng)人:上海聚美物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司