一种通用型多路数据采集传输终端的设计与实现（少147页 ）

李伟康　刘延飞　王艺辉　严恬甜

摘要：各种专用非电量测量终端接口繁多，互不兼容，成为广泛应用的瓶颈。研究了一种多路数据采集传输终端，采用模块化通用化设计思路，实现对各种不同电压范围的模拟信号输入、脉冲输入和数字量输入的测量，通过有线或者无线方式传输至上位机。经实验验证系统工作稳定，通用化好，适合广泛应用。

关键词：多路数据采集;STM32;隔离输出;模块化设计

中图分类号：TP274.2

文献标识码：A

DOI：10. 15913/j .cnki.kj ycx.2019.08.062

目前在对辐射、温度、湿度、压力、气体浓度、光照、振动和声音强度等环境信息的获取上，有大量各类数据采集传输终端，但设计专用性强，互相不连通，应用性差。本文设计的系统有效解决了对多路信号、多种信号同时采集测试的问题，实现了数据采集系统的通用化。针对不同范围的模拟信号电压，系统可实现采集误差都较小的采集和传输，接口一致，有线无线通讯均可。

1 系统硬件设计方案

系统总体框架如图1所示，主要包括上位机部分和下位机部分（數据采集终端），其中，下位机含有模拟信号采集模块、脉冲信号采集模块、隔离输出模块、微处理器核心板等模块。模块之间通过插接的方式进行连接，这样既有利于排查故障，也有利于系统的整体综合设计。

1.1 模拟信号采集模块设计

模拟信号采集电路的设计是要实现对多路模拟信号的同时高精度采集。ADS1256模拟信号采集模块原理如图2所示。原理图主要包括多路信号输入滤波电路、ADS1256芯片、连接端口电路。图2中ADS1256芯片可完成八路模拟信号单路输入或者四路差分输入测量。

1.2 脉冲测量模块设计

脉冲测量采用一种微处理器控制TDC-GP2芯片完成。脉冲信号的测量主要完成对脉冲上升沿时间和频率的测量。利用微处理器产生两路参考信号DACI和DAC2，经放大电路放大（AD823芯片）后输入至高速精确比较电路（ TIV3501），与输入的脉冲信号比较产生TDC-GP2芯片计算所需的输入信号START和STOP。TDC-GP2处理输出脉冲信号参数传输至微处理器，测量流程如图3所示。

1.3 光耦隔离输出模块设计

光耦隔离输出模块主要包括光耦隔离电路。本课题选取6N137单通道高速光耦合器，隔离输出原理如图4所示。隔离输出电路的输入有差分输入、共阳极输入和共阴极输入三种方式，输入信号电压范围是3.3 - 24 V。输出信号为NPN