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測試測量

嵌入式多路信號數據采集系統(一)

星之球激光 來源:工控網2012-09-23 我要評論(0 )   

由于人們對數字形式信息的需求量越來越大,數據采集及其應用技術受到了越來越廣泛的關注和應用。隨著技術的發(fā)展,數據采集系統正向著高精度、高速度、穩(wěn)定可靠和集成化...

        由于人們對數字形式信息的需求量越來越大,數據采集及其應用技術受到了越來越廣泛的關注和應用。隨著技術的發(fā)展,數據采集系統正向著高精度、高速度、穩(wěn)定可靠和集成化的方向發(fā)展。目前,大多數的數據采集監(jiān)控系統都是獨立的系統,只能進行數據的現場采集或存儲,已不能滿足應用的需要,迫切要求接入網絡實現遠程監(jiān)控。現代數據采集技術的發(fā)展是建立在新型采集系統軟硬件平臺性能提高的基礎之上的。具有強大功能的32位微控制器在一些高端儀器儀表中得到了廣泛的應用,而將GPRS無線傳輸模塊嵌入其中,將采集到的數據以無線的方式接入Internet,實現遠程監(jiān)控,非常適合工作人員在比較惡劣的環(huán)境下或者需要對多種參量進行采集時使用。而高性能微處理器的應用也極大提高了數據采集的精度和速度。

 

  1 系統整體方案

   整個遠程多路數據采集系統如圖1所示。當無線終端成功連接到互聯網后,采集終端將傳感器采集到的數據經放大濾波后發(fā)送到ARM微控制器,經過A/D轉換以及相關處理后,通過RS232口將數據發(fā)送到GPRS無線終端,GPRS無線終端又將這些數據打成一個個的IP包,經GPRS空中接口接入無線網絡,并由移動通信服務商轉接到Internet,最終通過各種網關和路由到達統一的遠程數據處理中心,數據中心接收數據并對數據做后續(xù)處理。

  遠程數據中心也可以發(fā)送數據信息(各種命令及診斷信息)到無線數據采集模塊,通過GPRS終端上的RS232接口輸出到ARM微控制器上,采集終端在接收到遠程數據中心的信息后,進行解碼并執(zhí)行相應的操作,以實現對采集現場的控制。

  GPRS無線終端嵌入了TCP/IP協議和UDP協議(用戶可選),本系統采用TCP/IP協議,實際上GPRSDTU上實現的協議棧是TCP/IPOverPPP。

 

  GRPS無線數據采集終端

  圖1 GRPS無線數據采集終端#p#分頁標題#e#

 

  2 硬件組成

   2.1 傳感器及放大器

  理論上,該系統可以同時進行16路數據的采集,但在實際的調試中,只選用了2路來做模擬。

  一路選用溫度傳感器,表面/液體熱電偶NR281530,獲取實時現場的溫度,另一路采用壓力傳感器,PPM241BY油井專用型壓力傳感器,此系統在油田油井中具有較好應用。

  在前端信號處理單元,由于各種傳感器的輸出參數不同,輸出信號不僅電平低、內阻高,而且有共模電壓以及現場惡劣環(huán)境的影響,因此,在選用放大芯片時要綜合考慮以上因素。選取常用的MCP6S2X可編程增益放大器對原始信號進行放大,OP07CP做后續(xù)濾波芯片。

  2.2 微處理器

  微處理器是系統工作的核心,其性能的好壞直接決定了數據采集系統性能的優(yōu)劣。基于本采集系統對數據實時性和精度的要求,以及易操作性方面的考慮,選擇32位的ARM7系列處理器,它具有以下特點:

  ·體積小、低功耗、低成本、高性能;

  ·支持Thumb(16位)/ARM(32位)雙指令,能很好兼容8位/16位器件;

  ·大量使用寄存器,指令執(zhí)行速度快;

  ·指令長度固定;#p#分頁標題#e#

  ·尋址方式靈活簡單,執(zhí)行效率高

  本系統采用PHILIPS公司的單片32位微控制器LPC2134,它是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI2STMCPU,含有128KB的FLASH,該存儲器用作代碼和數據的存儲。

  LPC2134擁有兩個異步串行口UART0和UART1,本系統中將UART0與GPRS終端相連,實現數據傳輸。它采用16字節(jié)收發(fā)FIFO,內置波特率發(fā)生器,包含使能實現軟件控制的機制。

  硬件SPI接口是一個同步、全雙工串行接口,最大數據位速率為時鐘速率的1/8,可配置為主機或從機。本系統中SPI接口作為主機,根據不同的中斷,控制多個從機,包括可編程增益放大器MCP6S2X,使用SPI總線訪問SD卡,以及控制開發(fā)板上的數碼管顯示。

  A/D轉換器是2個8路10位逼近式模/數轉換器,測量范圍是0~313V,10位轉換時間大于或等于2144μS,一個或多個Burst轉換模式。

  2.3 GPRS終端

  GPRS終端選用的是南京傲屹電子有限公司的AYG285C,它是采用GPRS模塊專為工業(yè)集成設計的,在溫度范圍、震動、電磁兼容性和接口多樣性等方面均采用特殊設計,保證了惡劣環(huán)境下的工作穩(wěn)定性,基于GPRS公網的數據傳輸具有通信范圍廣,傳輸穩(wěn)定可靠等特點。通過按鍵可以進行模塊參數設置或者進行網絡數據通信,串口波特率在300~115200bps可調,校驗位可選:無校驗,奇校驗,偶校驗。支持協議PPP、IP、TCP、UDP、DNS、PING的客戶端功能。另外,電源、工作狀態(tài)有LED指示,方便現場查看MODEM運行情況。

       

 

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