一种用于手持设备的实时数据采集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于手持设备的实时数据采集系统，包括数据采集模块、无线数据模块、数据通信模块、电源模块和计算机，该数据采集系统以STM32F103，C8051F340为控制核心，完成数据采集和数据通信；所述的信号调理电路包括电压和电流信号调理电路，所述的无线数据模块采用CC1101无线射频芯片进行数据传输，所述的计算机通过USB接口与数据通信模块连接，所述的电源模块采用AMS1117芯片进行电压转换，产生3.3V电压为主控制器和其他芯片供电。该数据采集系统具有成本低，无线数据传输，操作简单，数据采集接口丰富的特点，可广泛应用于手持设备的移动实时测试系统中。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种用于手持设备的实时数据采集系统，包括数据采集模块、无线数据模块、数据通信模块、电源模块和计算机，该数据采集系统以STM32F103，C8051F340为控制核心，完成数据采集和数据通信；所述的信号调理电路包括电压和电流信号调理电路，所述的无线数据模块采用CC1101无线射频芯片进行数据传输，所述的计算机通过USB接口与数据通信模块连接，所述的电源模块采用AMS1117芯片进行电压转换，产生3.3V电压为主控制器和其他芯片供电。该数据采集系统具有成本低，无线数据传输，操作简单，数据采集接口丰富的特点，可广泛应用于手持设备的移动实时测试系统中。【专利说明】一种用于手持设备的实时数据采集系统
本专利技术属于电力电子应用
，尤其涉及一种用于手持设备的实时数据采集系统。
技术介绍
随着计算机的广泛应用和电子技术的发展，数字技术被广泛应用于国民经济、国防建设与科学实验等各个领域。和模拟系统相比，数字系统有精度高、稳定性好等一系列优点。外界被检测量如温度、压力、位置等，需要通过各种类型传感器转换成电压、电流等物理量。因为大部分传感器输出物理量为模拟量，因而需要转换为数字信号后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印。随着工业现场控制对参数实时性要求的提高，人们对数据采集及存储系统的精度、容量、功耗及抗干扰性等都有了更高的要求，因此各种高性能MCU及存储器纷纷出现。随着S0C(system on chip)技术的发展,越来越多地要求将各种功能集于一体,一些知名厂商纷纷推出嵌入式SOC芯片。将A/D，D/A等功能集成在MCU上，其最大优点是简化了系统外围电路设计，降低系统功耗，系统体积大大缩小。同时随着微电子和计算机技术发展，逐渐形成了混合型基于计算机采集系统，这种系统结构在计算机应用领域中得到了广泛的应用和快速的发展。它由计算机与微控制器件组成，通过标准总线接口(例如RS232，RS485，CAN, USB等)相连。通过对数据采集系统功能分析设计配置微控制器及其外围电路和设备构成，主机则使用虚拟仪器技术开发上位机测试软件，这种数据采集系统具有人机交互、复杂计算分析、数据存储记录、图形显示等任务。混合型计算机数据采集系统具有系统开发具有自主性、灵活的系统配置、充分利用上位机资源等特点。目前，另一个重要的发展趋势在于使用无线通讯技术进行数据采集，高频射频识别技术是国际上最先进的第四代自动识别技术，是近几年刚刚开始兴起并得到迅速推广应用的一门新技术。NordicVLSIASA、Freascale、Atmel等具有国际影响力的IC生厂商都相继推出了新一代短距离无线数据通信收发芯片，以nRF905、CCllOl为主流的无线芯片性能得到了很大提高。最新的无线收发芯片将全部无线通信需要的调制/解调芯片、高/低频放大器等全部集成在芯片中，使外围器件大幅度减少，很容易与各种型号微控制器连接实现高可靠性无线通信，使开发无线产品成本大大降低，开发难度更简单，应用更广泛。总的来说高频射频识别技术具有距离远、识别准确率高、识别速度快、抗干扰能力强、使用寿命长、可穿透非金属材料、运用范围广等特点。因此基于UHF频段的无线数据传输已经广泛的应用到生活中的各个领域。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术的目的在于，提供一种用于手持设备的实时数据采集系统，本专利技术的数据采集系统具有成本低，无线数据传输，操作简单，数据采集接口丰富的特点，可广泛应用于手持设备的移动实时测试系统中。为了实现上述任务，本专利技术采用如下的技术解决方案: 一种用于手持设备的实时数据采集系统，其特征在于，包括数据采集模块、无线数据模块、数据通信模块、电源模块和计算机。所述的数据采集模块控制芯片采用型号为STM32F103的32位ARM微控制器，所述STM32F103型微控制器的A/D接口通过信号调理电路与被测信号连接，所述微控制器的USART接口通过串行接口与传感器相连，所述微控制器的GPIO接口用于记录开关及脉冲信号，所述微控制器的SPIx接口与无线数据模块中的发射电路相连；所述的无线数据模块基于无线射频芯片CCllOl设计，所述的无线数据模块包括无线数据发射、接收电路；所述的数据通信模块选用Silicon Labs的专利C8051F340微控制器作为数据收发控制器，所述C8051F340微控制器的GPIO接口与无线数据接收电路相连，所述C8051F340微控制器的USB接口与计算机相连；所述的电源模块采用AMSl 117-3.3芯片进行电压转换，产生3.3V电压为主控制器和其他芯片供电。系统中的信号调理电路由电压、电流信号调理电路组成；所述的电压信号调理电路包括电压基准源电路、反向加法单元、高频滤波单元和电压跟随单元，所述的反向加法单元进行输入信号的幅值转换，所述的电压跟随单元安装在输入和输出端，起隔离和缓冲作用，所述的高频滤波单元使用运算放大器构成压控电压源低通滤波器来减少信号中的高频干扰；所述的电流信号调理单元选用精度为0.1%的电阻分压的方法得到电压信号，并且通过二极管进行输入电压保护。系统中的电压基准源电路基于可控精密稳压源芯片TL431芯片(Ul)设计，包括5k欧姆电阻(Rl)、lk欧姆电阻(R2)、500欧姆电阻(R3)、10K欧姆电阻(R4、R5、R6)、运算放大器LM324 (Al)UOuF电容(C5)和0.1uF电容(C6)，所述稳压源芯片(Ul)的阳极(A)通过5k欧姆电阻(Rl)与参考极(VREF)相连，所述稳压源芯片(Ul)的阴极(K)通过Ik欧姆电阻(R2 )与参考极(VREF )相连，所稳压源芯片(UI)的阴极(K )通过500欧姆电阻(R3 )与5V电源(VCC)相连；产生的参考电压(Uref)通过电阻(R5)与运算放大器(Al)的反相输入端相连，所述运算放大器(Al)的正相输入端通过电阻(R6)与地(AGND)相连，所述运算放大器(Al)的输出端通过电阻(R4)与其反相输入端相连；所述的电容(C5)和电容(C6) —起并联在参考电压(Uref)与地(AGND)之间；所述的开关及脉冲频率信号采集电路使用RENESAS(瑞萨)公司生产的PS2801光电耦合芯片进行采集信号的隔离，防止外部电压超出芯片管脚耐压值。本专利技术的有益效果是: 电子设备的电源系统是整个系统的基础，这部分的稳定工作对整个数据采集系统的稳定工作起着至关重要的作用。供电方面，各部分甚至是同一部分各引脚的电平值都有可能不同，因此必须清楚系统各部分的电源需求。数据采集板卡的输入电源为直流5V，供电需求为STM32F103VE工作电压3.3V，RS232，RS485芯片供电3.3V，无线模块供电3.3V等，需要经过电压转换芯片进行电源转换。5V的输入电压通过AMSl117-3.3芯片进行电压转换，产生3.3V电压为主控制器和其他芯片供电。AMS1117是目前应用广泛的低压线性稳压器，它成本低，电路简单，能够提供IA的电流。在芯片引脚处使用IOuF电容用来滤去纹波，0.1uF的电容滤去电路中的高频杂波，这样减小了对数字电路的干扰，提高了电源的效率。数据采集主控制芯片选取了基于ARM Cortex-M3内核的STM32F1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于手持设备的实时数据采集系统，其特征在于，包括数据采集模块、无线数据模块、数据通信模块、电源模块和计算机；所述的数据采集模块控制芯片采用型号为STM32F103的32位ARM微控制器，所述STM32F103型微控制器的A/D接口通过信号调理电路与被测信号连接，所述微控制器的USART接口通过串行接口与传感器相连，所述微控制器的GPIO接口用于记录开关及脉冲信号，所述微控制器的SPIx接口与无线数据模块中的发射电路相连；所述的无线数据模块基于无线射频芯片CC1101设计，所述的无线数据模块包括无线数据发射、接收电路；所述的数据通信模块选用Silicon Labs的专利C8051F340微控制器作为数据收发控制器，所述C8051F340微控制器的GPIO接口与无线数据接收电路相连，所述C8051F340微控制器的USB接口与计算机相连；所述的电源模块采用AMS1117‑3.3芯片进行电压转换，产生3.3V电压为主控制器和其他芯片供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐云鹏，
申请(专利权)人：徐云鹏，
类型：发明
国别省市：江西;36