CN105022846A - 多通道同步数据采集*** - Google Patents
多通道同步数据采集*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN105022846A CN105022846A CN201510385461.XA CN201510385461A CN105022846A CN 105022846 A CN105022846 A CN 105022846A CN 201510385461 A CN201510385461 A CN 201510385461A CN 105022846 A CN105022846 A CN 105022846A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrically connected
- data
- analog
- signal processing
- processing module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
一种多通道同步数据采集***，其特点是，包括：两路结构相同，均由能够进行同步数据采集的多个微波传感器与模数转换电路电连接，将两路采集的模拟信号均转换成数字信号,一路模数转换电路通过第一并行总线与信号处理模块电连接，另一路模数转换电路通过第二并行总线与信号处理模块电连接，用于数据的同步采集和功能扩展，信号处理模块通过第三并行总线与外部RAM电路电连接，用于模数转换电路采集数据的缓存，信号处理模块通过第四并行总线与通信模块电路电连接，用于数据的高速传输，通信模块电路通过网线与上位机电连接，上位机以Excel的形式存储数据，用于数据分析，得出速度和浓度。具有电路设计合理，成本低，传输速度快等优点。
Description
技术领域
本发明属于数据采集与传输技术领域，是一种多通道同步数据采集***，适用于电厂中对一次风管道的风速和煤粉浓度的高速同步数据采集。
背景技术
电厂锅炉中合理的风煤比是锅炉充分燃烧的必要条件，合理的风煤比即能使煤粉充分燃烧，避免因煤粉结渣于水冷壁上影响煤粉充分燃烧，又能够降低锅炉的磨损，提高锅炉的使用寿命。要想得到合理的风煤比就必须对一次风管道的风速和煤粉的浓度进行实时检测，而要检测风速和浓度就需要对微波传感器的信号进行采集并做计算。因此一次风管道风速和煤粉浓度的信号采集是必须的。电厂本身是一个环境复杂，外界影响因素较高的场合，而一次风管道更是一个实时动态***，对管道里的风速和浓度信号的数据采集和数据处理需要很强的实时性，对***的处理速度要求较高。本***采用微波法对风速和煤粉浓度进行测量，基于微波传输及微波本身的特点，微波是一个高频信号，这个信号经去载波，得到噪声，则需要用到采样率较高的模数转换器，在工业场合，根据采样定理，要求采样频率在被采集信号频率的4倍以上，所以本***要求高速采集。本***要采用数字相关法测风速，采用浓度衰减法测浓度，由于测风速用到了数字相关法，所以测风速必须要求被测信号的同步性，这样才会使测量结果准确。然而根据现场微波传感器的安装和微波在波导中传播的特性，浓度信号和风速信号又有一定的关系，所以要求风速信号和浓度信号要同步采集。目前市场上的采集卡种类繁多，但传统上的多路数据采集***，模拟信号要经过多路模拟开关，分时切入模拟转换器进行循环采样，或者采用多个AD采样芯片，并没有做大多通道的、实时的同步采样。其次，大部分采集***传输速率不够，分辨率不高，无法实现高精度的数据采集。因此，本发明基于现有技术存在的不足，提供一种多通道同步数据采集***，实现一次采集，且可以采集多通道的同步数据，经转换后存在外部RAM的缓存中，经以太网上传至PC机上，并且以Excel形式存储。而且本***可以根据不同的数据量和要求进行扩展。迄今为止，未见有关与本发明相关的文献报道和实际应用。
发明内容
本发明的目的是，为解决电厂一次风管道风速及煤粉浓度的实时监测，提供一种多通道同步数据采集***，其电路设计合理，成本低，且传输速度可以达到6MB/s，且能保证数据的完整性和正确性；而且能够根据不同的数据量和要求进行功能扩展。
实现本发明采用的技术方案是，一种多通道同步数据采集***，其特征是，它包括：两路结构相同，均由能够进行同步数据采集的多个微波传感器与模数转换电路电连接，将两路采集的模拟信号均转换成数字信号,一路模数转换电路通过第一并行总线与信号处理模块电连接，另一路模数转换电路通过第二并行总线与信号处理模块电连接，用于数据的同步采集和功能扩展，信号处理模块通过第三并行总线与外部RAM电路电连接，用于模数转换电路采集数据的缓存，信号处理模块通过第四并行总线与通信模块电路电连接，用于数据的高速传输，通信模块电路通过网线与上位机电连接，上位机以Excel的形式存储数据，用于数据分析，得出速度和浓度。
所述信号处理模块的型号为ARM Cortex-M4微控制器。
所述模数转换电路的芯片型为AD7606。
所述外部RAM电路的芯片型号为IS62WV51216BLL。
所述通信模块电路的芯片型号为W5300。
本发明的多通道同步数据采集***与传统的采集卡相比简化了电路设计，降低了成本，且传输速度可以达到6MB/s，且能保证数据的完整性和正确性。因为具有功能扩展，因此使该***有了更大的数据采集和传输的能力，可以根据不同的数据量和要求对***加以功能扩展，实现大数据高速同步的传输，因此，本***不但适用于电厂一次风速及煤粉浓度的同步数据采集，也适用于大多数同步数据的采集，具有应用前景广泛，适用性强等优点。
具体实施方式
图1是本发明的多通道同步数据采集***的原理框图；
图2是本发明的多通道同步数据采集***的软件流程图；
图3是图1中信号处理模块原理示意图；
图 4是图1中模数转换电路原理示意图；
图5是图1中外部RAM电路原理示意图；
图6是图1中通信模块电路原理示意图。
如图1所示，本发明的多通道同步数据采集***包括：两路结构相同，均由能够进行同步数据采集的多个微波传感器与模数转换电路电连接，将两路采集的模拟信号均转换成数字信号,一路模数转换电路通过第一并行总线与信号处理模块电连接，另一路模数转换电路通过第二并行总线与信号处理模块电连接，用于数据的同步采集和功能扩展，信号处理模块通过第三并行总线与外部RAM电路电连接，用于模数转换电路采集数据的缓存，信号处理模块通过第四并行总线与通信模块电路电连接，用于数据的高速传输，通信模块电路通过网线与上位机电连接，上位机以Excel的形式存储数据，用于数据分析，得出速度和浓度。所述信号处理模块的型号为ARM Cortex-M4微控制器。所述模数转换电路的芯片型为AD7606。所述外部RAM电路的芯片型号为IS62WV51216BLL。所述通信模块电路的芯片型号为W5300。
微波传感器采集的模拟信号输入到模数转换电路，模数转换电路主要完成模拟信号到数字信号的转换功能，根据多通道同步数据采集***，模数转换电路受信号处理模块的控制，可以根据现场应用，使信号处理模块控制模数转换电路产生不同的采样率，使模数转换电路完成数据采样并转换，并将得到的数字信号传送给信号处理模块，缓存在外部RAM中。
数据缓存的操作受信号处理模块的控制，对于本实施例一片8通道数据采集***，信号处理模块只需8路同步信号1控制模数转换电路实时的往外部RAM写入数据即可。而对于加了扩展的采集***来说，如图1中的8路同步信号2，信号处理模块通过并行总线2的地址总线向模数转换电路发出寻址信号，而模数转换电路对接收的地址信号进行比较，确认是否被选中，从而依次将变换的数据存入外部RAM。
通信模块电路主要完成上位机和下位机的通信功能，本发明的多通道同步数据采集***以下位机作为服务器，上位机作为客户端。上位机根据下位机的以太网参数配置来配置通信参数，参数配置完后，下位机接收到开始命令后，数据开始采集，下位机接收到停止命令后，数据采集停止。信号处理模块实时的检测外部RAM的数据量，由于传输速率高，本发明的多通道同步数据采集***将外部RAM分为两个缓冲区，模数转换电路采集的数据先放到第一个缓冲区里，第一个缓冲期放满后，将第一个缓冲区的数据通过以太网，即网线上传到PC机上并存储，第一个缓冲区上传数据的同时，模数转换电路采集的数据放到第二个缓冲区里，依次这样循环把数据上传到PC机。
如图2所示，本发明的多通道同步数据采集***的软件流程，首先初始化以太网通信模块，包括主机接口设置，网络信息设置和内部TX/RX存储器的分配。多通道同步数据采集***中依次对MAC地址，子网掩码，本机IP地址，本机端口号等8个寄存器进行配置，其余寄存器采用默认配置。初始化结束后多通道同步数据采集***打开端口0，并设置为服务器模式，选用 TCP/IP协议传输，进入监听状态，当检测到上位机的握手命令时建立连接。建立连接后，由事先配置好的外部中断查询芯片接收寄存器是否有来自上位机的数据，如果有则接收数据，处理完毕后继续查询。如果收到事先定制好的命令，则***开始启动采集，采集的数据经过SRAM乒乓缓存后通过以太网上传至上位机，数据采集完毕，可以由服务器端自动停止采集，上传的数据经上位机分析处理，得出风速和浓度。
如图3所示，信号处理模块采用ARM Cortex-M4微控制器。用到的微控制器的各个引脚如图3所示。
如图4所示，模数转换电路采用AD7606芯片。AD7606是ADI公司生产的16位，8通道同步采样模数数据采集***(DAS)。器件内部内置模拟输入箝位保护、二阶抗混叠滤波器、跟踪保持放大器、16位电荷再分配逐次逼近型模数转换器(ADC)、灵活的数字滤波器、2.5V基准电压源、基准电压缓冲以及高速串行和并行接口。AD7606采用5V单电源供电，可以处理±10V和±5V真双极性输入信号，在正负10V范围内，-3dB带宽典型值为23KHz。在±5V范围内，-3dB带宽的典型值为15KHz。同时所有通道均能以高达200KSPS的吞吐速率采样。输入箝位保护电路可以忍受高达±16.5V的电压。无论以何种采样频率工作。一片AD7606可以完成8通道数据的同步采样，由于AD7606是16位采集芯片，其和信号处理模块的连接方式采用16位总线的方式连接。由于在采集过程中，只需要从AD7606里读取数据，所以只用到读信号线，如图中的FSMC0到FSMC15的16位信号线，和Cortex-M4的FSMC0到FSMC15对应连接。电阻R14不焊接则选择并口通信。该设计采用了并行接口。其中AD7606的PA1、PA2、PA3引脚用来设置过采用频率，引脚PA4用来设置输入量程，引脚PA5是复位口线，引脚PB0是通用定时器引脚，用这个引脚输出脉冲，启动AD7606的转换，引脚PB1设置为中断输入口，下降沿触发，引脚PG12是AD7606的片选，和FSMC的bank1的第四分块连接，FSMCNOE是读使能引脚，经如上连接并配置各个引脚和FSMC通信时序，可以实现数据采集。
如图5，外部RAM电路为数据缓存电路，选择IS62WV51216BLL作为存储，该SRAM芯片采用双列44脚的TSOP2封装，组织结构为512K*16bit的高速率、低功耗静态随机存储器。其与ARM通信仍然采用并口模式，连接好数据总线和地址总线，并选择FSMC的bank1的第二分块，和信号处理模块的FSMCNE2相连接，实现数据缓存电路的读数据和写数据。数据缓存和发送的过程按乒乓缓存原理实现，对于不同的采集要求，可以根据采集的数据量的大小，对应增加缓存芯片的数量和个数，实现数据的缓存。
如图6，通信模块电路是为了实现采样数据的实时传输并与上位机进行实时通信，选用 Winzet 公司的硬件以太网协议芯片 W5300搭建网络模块。该芯片内部集成 10/100 M 以太网控制器 MAC 和 TCP/ IP 协议栈，支持 8 个独立端口同时连接，通信速率最高可达80 Mb/s；与主机接口支持 8/16 bit 数据总线，支持 2 种主机接口模式；内部有 128 KB的TX/RX 存储器，可根据端口通信数据吞吐量动态调整其分配。可以达到采集***的要求。该芯片以数据总线的形式与信号处理模块的第BANK1的第三分块连接，即引脚PG10,实现数据传输。使用PA0作为中断查询引脚，实时查询W5300各个寄存器的引脚状态，实现W5300的连接，断开及其他状态的操作。
Claims (5)
1.一种多通道同步数据采集***，其特征是，它包括：两路结构相同，均由能够进行同步数据采集的多个微波传感器与模数转换电路电连接，将两路采集的模拟信号均转换成数字信号,一路模数转换电路通过第一并行总线与信号处理模块电连接，另一路模数转换电路通过第二并行总线与信号处理模块电连接，用于数据的同步采集和功能扩展，信号处理模块通过第三并行总线与外部RAM电路电连接，用于模数转换电路采集数据的缓存，信号处理模块通过第四并行总线与通信模块电路电连接，用于数据的高速传输，通信模块电路通过网线与上位机电连接，上位机以Excel的形式存储数据，用于数据分析，得出速度和浓度。
2.根据权利要求1所述的多通道同步数据采集***，其特征是，所述信号处理模块的型号为ARM Cortex-M4微控制器。
3.根据权利要求1所述的多通道同步数据采集***，其特征是，所述模数转换电路的芯片型为AD7606。
4.根据权利要求1所述的多通道同步数据采集***，其特征是，所述外部RAM电路的芯片型号为IS62WV51216BLL。
5.根据权利要求1所述的多通道同步数据采集***，其特征是，所述通信模块电路的芯片型号为W5300。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510385461.XA CN105022846A (zh) | 2015-07-06 | 2015-07-06 | 多通道同步数据采集*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510385461.XA CN105022846A (zh) | 2015-07-06 | 2015-07-06 | 多通道同步数据采集*** |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105022846A true CN105022846A (zh) | 2015-11-04 |
Family
ID=54412815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510385461.XA Pending CN105022846A (zh) | 2015-07-06 | 2015-07-06 | 多通道同步数据采集*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105022846A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106059585A (zh) * | 2016-05-30 | 2016-10-26 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种数据采样方法及采样*** |
| CN107911119A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-04-13 | 成都互聚科技有限公司 | 一种应用于安防监控装置的采集数据处理*** |
| CN109541289A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-03-29 | 山东科技大学 | 并联锂电池组单体电池电流高精度同步采集实验装置 |
| CN109901128A (zh) * | 2017-12-08 | 2019-06-18 | 南京理工大学 | 基于fpga的微波报靶信号处理*** |
| CN111683305A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-09-18 | 烽火通信科技股份有限公司 | 一种ODUk通道分配方法及*** |
| CN111679993A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-18 | 湖南苍树航天科技有限公司 | 一种多通道并行同步总线控制器 |
| CN111767240A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-10-13 | 深圳市永联科技股份有限公司 | 一种串口通讯协议的自动构建方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102521182A (zh) * | 2011-11-23 | 2012-06-27 | 华南师范大学 | 一种可扩展多通道并行实时数据采集装置和方法 |
| CN204087204U (zh) * | 2014-09-29 | 2015-01-07 | 武汉理工大学 | 基于fpga的大容量多通道同步高速数据采集卡 |
-
2015
- 2015-07-06 CN CN201510385461.XA patent/CN105022846A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102521182A (zh) * | 2011-11-23 | 2012-06-27 | 华南师范大学 | 一种可扩展多通道并行实时数据采集装置和方法 |
| CN204087204U (zh) * | 2014-09-29 | 2015-01-07 | 武汉理工大学 | 基于fpga的大容量多通道同步高速数据采集卡 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| WANG JIANNONG等: "《The Common Data Acquisition System Based On Arm9》", 《2011 10TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRONIC MEASUREMENT & INSTRUMENTS(ICEMI)》 * |
| 孙文: "《多通道数据采集***的设计与实现》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
| 韩友川: "《基于ARM的多通道数据采集技术的研究与开发》", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106059585A (zh) * | 2016-05-30 | 2016-10-26 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种数据采样方法及采样*** |
| CN109901128A (zh) * | 2017-12-08 | 2019-06-18 | 南京理工大学 | 基于fpga的微波报靶信号处理*** |
| CN107911119A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-04-13 | 成都互聚科技有限公司 | 一种应用于安防监控装置的采集数据处理*** |
| CN109541289A (zh) * | 2018-10-09 | 2019-03-29 | 山东科技大学 | 并联锂电池组单体电池电流高精度同步采集实验装置 |
| CN111683305A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-09-18 | 烽火通信科技股份有限公司 | 一种ODUk通道分配方法及*** |
| CN111679993A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-18 | 湖南苍树航天科技有限公司 | 一种多通道并行同步总线控制器 |
| CN111679993B (zh) * | 2020-05-29 | 2021-08-17 | 湖南苍树航天科技有限公司 | 一种多通道并行同步总线控制器 |
| CN111767240A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-10-13 | 深圳市永联科技股份有限公司 | 一种串口通讯协议的自动构建方法 |
| CN111767240B (zh) * | 2020-09-03 | 2020-12-11 | 深圳市永联科技股份有限公司 | 一种串口通讯协议的自动构建方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105022846A (zh) | 多通道同步数据采集*** | |
| CN102495132A (zh) | 一种用于海底管道漏磁内检测器的多通道数据采集装置 | |
| CN103344994A (zh) | 一种基于无线传感器网络的分布式瞬变电磁数据采集*** | |
| CN204514991U (zh) | 一种智能电表 | |
| CN104597352A (zh) | 一种电能质量监测*** | |
| CN106500849A (zh) | 一种红外成像测温传感器 | |
| CN106843023B (zh) | 一种基于fpga的电力数据采集*** | |
| Gao et al. | Environmental monitoring system with wireless mesh network based on embedded system | |
| CN204177415U (zh) | 一种可扩展式环境检测装置 | |
| CN102685930A (zh) | 基于ZigBee技术的农田监控*** | |
| CN202486579U (zh) | 能够实现对工业现场进行监测与控制的数据采集*** | |
| CN202795733U (zh) | B类lxi同步数据采集仪 | |
| CN204155436U (zh) | 一种用于土木结构健康监测的无线传感节点 | |
| CN204188983U (zh) | 一种基于fpga和phy芯片的高速采样装置 | |
| CN111223283A (zh) | 一种多路数据分类式大数据采集方法 | |
| CN103822710A (zh) | 基于ccd的光谱信号采集电路 | |
| CN202904042U (zh) | 一种太阳能电池矩阵环境数据采集单元 | |
| CN203732158U (zh) | 基于ccd的光谱信号采集电路 | |
| CN204758676U (zh) | 一种基于wifi的分布式信号采集装置 | |
| CN103278853B (zh) | 一种单通道大地电场仪 | |
| CN204989885U (zh) | 一种机房巡检机器人数据采集处理***及数据处理芯片 | |
| CN102121994B (zh) | 一种高分辨率石油地震勘探***的数据采集板 | |
| CN102109609B (zh) | 一种高分辨率石油地震勘探***的覆盖开关电路设计方法 | |
| CN103064316B (zh) | 同步去噪多路超声信号采集*** | |
| CN202066973U (zh) | 一种高分辨率石油地震勘探仪电源电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151104 |