一種智能型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采集，特別涉及一種智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是采集傳感器輸出的模擬信號并轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能識別的數(shù)字信號，然后進(jìn)行相應(yīng)的計算和處理，得出所需的數(shù)據(jù)。各種各樣的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已被廣泛的應(yīng)用到各行各業(yè)。根據(jù)不同的采集對象和要求，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以有多種設(shè)計和實現(xiàn)方案。這些方案主要有兩大類，一類是以單片機(jī)、其他嵌入式系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計，另一類是以工控機(jī)嵌入數(shù)據(jù)采集卡為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計。這些設(shè)計中所使用的控制器和傳感器的硬件平臺、參數(shù)、接口及軟件結(jié)構(gòu)都不盡相同，尤其是數(shù)據(jù)的傳輸和處理方式也有很大的差異，這種多樣性的特點雖然可以滿足局部數(shù)據(jù)采集的要求，但是卻不利于數(shù)據(jù)的共享、分析和管理。
[0003]因此，針對相關(guān)技術(shù)中所存在的上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提出了一種智能型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括采集系統(tǒng)服務(wù)器、客戶端、上位機(jī)以及智能采集節(jié)點，所述服務(wù)器通過多個采樣通道與相應(yīng)的智能采集節(jié)點連接，從智能采集節(jié)點處獲取需要采集的數(shù)據(jù)，所述多個采樣通道采用不同的數(shù)據(jù)傳輸接口，同時服務(wù)器使用多種接口與本地客戶端相連接，為客戶端提供數(shù)據(jù)服務(wù)；所述多個采樣通道的每個通道均可接入不同的采集節(jié)點，可以對溫度、壓力或流量傳感器的模擬量輸出信號進(jìn)行采集，多路采集通道共用一個AD轉(zhuǎn)換通道，分時輪流進(jìn)行數(shù)據(jù)米集；
[0005]所述上位機(jī)用于在實際使用過程確定端口連接的智能采集節(jié)點的傳感器類型、量程參數(shù)后，通過對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)配置以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集采用開環(huán)系統(tǒng)，所述多個采樣通道包括整流器和通道采集選擇器，在對多種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集時，采用整流器將各種傳感器輸出的模擬電信號均轉(zhuǎn)換為恒定的電流信號，然后通過采樣電阻進(jìn)行電壓采樣，然后通過通道采集選擇器進(jìn)行輪詢，在某一時刻只允許某一個采樣通道的模擬量被采樣保持，再經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后傳送到客戶端的顯示器顯示采樣結(jié)果，或通過串行接口發(fā)送采樣數(shù)據(jù)；
[0006]每路采樣通道的硬件結(jié)構(gòu)完全相同，在軟件設(shè)計中根據(jù)所需采集的不同數(shù)據(jù)類型和數(shù)量，分配采樣通道，配置相關(guān)參數(shù)，并編制相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集和處理程序。
[0007]優(yōu)選地，所述服務(wù)器與客戶端之間可使用C/S方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；對于所采集數(shù)據(jù)的分析、處理、存儲和發(fā)布在采集系統(tǒng)服務(wù)器上進(jìn)行。
[0008]優(yōu)選地，所述AD轉(zhuǎn)換通道包括AD轉(zhuǎn)換器，該AD轉(zhuǎn)換器采用10位的逐次逼近型ADC，用于進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，ADC包括一個采樣保持電路，以確保在轉(zhuǎn)換過程中輸入到ADC的電壓保持恒定，所述通道采集選擇器由一片3輸入8輸出譯碼器芯片和8個模擬開關(guān)芯片組成，每個模擬開關(guān)芯片為8路模擬開關(guān)，可選通8路采樣通道，8片模擬開關(guān)采用并聯(lián)方式，通過單片機(jī)編程，將模擬開關(guān)的選通信號和譯碼器產(chǎn)生的片選信號相結(jié)合，便可對多路采樣通道進(jìn)行選擇；
[0009]用戶將選用的智能采集節(jié)點中傳感器類型、量程以及該傳感器占用的采樣通道信息通過上位機(jī)傳遞給采集系統(tǒng)服務(wù)器，采集系統(tǒng)服務(wù)器則根據(jù)相應(yīng)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理后將結(jié)果直接進(jìn)行顯示，在針對特定的參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，根據(jù)所需采集數(shù)據(jù)的量程范圍、測量精度、分辨力指標(biāo)選用相應(yīng)的傳感器，并配備相應(yīng)的整流器。
[0010]優(yōu)選地，所述采集系統(tǒng)服務(wù)器內(nèi)部包括兩大功能模塊，一個是處理模塊，另一個是采樣通道；處理模塊與各采樣通道交互并采集數(shù)據(jù)的同時，還負(fù)責(zé)完成本地人機(jī)界面交互以及與多個客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，各采樣通道負(fù)責(zé)與相應(yīng)的智能采集節(jié)點通信；處理模塊與多個采樣通道相連，每一個采樣通道負(fù)責(zé)實現(xiàn)一種傳輸接口，處理模塊與多個采樣通道通過四條線采用一對多的方式進(jìn)行連接，分別是數(shù)據(jù)信號線、同步信號線、中斷信號線和地線；當(dāng)需要交互數(shù)據(jù)時，首先由處理模塊將中斷信號線上的電平拉低并保持足夠長的時間后再將其拉回高電平，即發(fā)出一個外部中斷信號，所有采樣通道接收到這個外部中斷信號后，轉(zhuǎn)入自己的外部中斷處理過程，然后處理模塊與各采樣通道通過數(shù)據(jù)信號線和同步信號線進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；所述數(shù)據(jù)交互過程是:1、處理模塊先將欲訪問的采樣通道的地址碼以一個字節(jié)發(fā)送出去，只有與該地址對應(yīng)的采樣通道才會發(fā)回響應(yīng)，其他采樣通道退出中斷處理過程；2、處理模塊若接收到采樣通道的響應(yīng)，則繼續(xù)將其他數(shù)據(jù)發(fā)往該采樣通道；3、若處理模塊所發(fā)數(shù)據(jù)要求采樣通道返回數(shù)據(jù)，則處理模塊在發(fā)送完數(shù)據(jù)之后馬上轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài)；而采樣通道將處理模塊要求的數(shù)據(jù)發(fā)送給處理模塊后結(jié)束本次數(shù)據(jù)交互過程；處理模塊與采樣通道的數(shù)據(jù)傳輸按照I2C接口協(xié)議進(jìn)行；
[0011]所述采樣通道通過連接特定類型的接口電路實現(xiàn)特定的數(shù)據(jù)傳輸方式，所述接口電路包括RS232、藍(lán)牙、GPRS ;智能采集節(jié)點除了要和采樣通道進(jìn)行數(shù)據(jù)交互以外，同時還具有傳感器數(shù)據(jù)采集功能、人機(jī)交互接口和與其他MCU進(jìn)行交互的接口，使得智能采集節(jié)點可以被擴(kuò)展為一個獨(dú)立的傳感器網(wǎng)絡(luò)；
[0012]系統(tǒng)軟件采用模塊化的形式進(jìn)行編程，主程序完成數(shù)據(jù)采集工作，主程序初始化內(nèi)容包括CPU管腳配置、寄存器配置、用于定時器中斷以及串行接口中斷的特殊功能寄存器配置，在主程序執(zhí)行完畢之后，根據(jù)所選擇的傳感器類型、量程及采樣通道信息通過串行接口由上位機(jī)發(fā)送到智能采集節(jié)點，然后由智能采集節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配；定時器中斷服務(wù)程序中設(shè)置顯示程序標(biāo)志位，以決定主程序中是否調(diào)用數(shù)據(jù)采集結(jié)果顯示子程序，與上位機(jī)之間進(jìn)行的串行通信采用異步通信方式，將數(shù)據(jù)打包進(jìn)行發(fā)送。
[0013]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點:
[0014]在參考現(xiàn)有通用數(shù)據(jù)采集模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用嵌入式技術(shù)，設(shè)計了一種支持多種數(shù)據(jù)傳輸接口的、擴(kuò)展性和通用性強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)架構(gòu)，支持多種數(shù)據(jù)傳輸接口，同時也具有很好的可復(fù)用性。
【附圖說明】
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的智能型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的模塊圖。
【具體實施方式】
[0016]下文與圖示本發(fā)明原理的附圖一起提供對本發(fā)明一個或者多個實施例的詳細(xì)描述。結(jié)合這樣的實施例描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于任何實施例。本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求書限定，并且本發(fā)明涵蓋諸多替代、修改和等同物。在下文描述中闡述諸多具體細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明的透徹理解。出于示例的目的而提供這些細(xì)節(jié)，并且無這些具體細(xì)節(jié)中的一些或者所有細(xì)節(jié)也可以根據(jù)權(quán)利要求書實現(xiàn)本發(fā)明。
[0017]本發(fā)明的一方面提供了一種智能型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的智能型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊圖。如圖1所示，實施本發(fā)明的具體內(nèi)容如下:
[0018]本系統(tǒng)首先設(shè)置一臺采集系統(tǒng)服務(wù)器，該服務(wù)器通過不同的采樣通道與相應(yīng)的智能采集節(jié)點連接，從智能采集節(jié)點處獲取需要采集的數(shù)據(jù)。不同的采樣通道可以采用不同的數(shù)據(jù)傳輸接口，從而實現(xiàn)了對多種數(shù)據(jù)傳輸方式的支持。同時服務(wù)器可以使用RS232等接口與本地客戶端相連接，為客戶端提供各種數(shù)據(jù)服務(wù)。服務(wù)器與客戶端之間可使用C/S方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；若采用以太網(wǎng)卡的方式，則可以將采集系統(tǒng)服務(wù)器通過防火墻接入Internet，遠(yuǎn)程客戶端可以靈活使用C/S或B/S的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問。對于所采集數(shù)據(jù)的