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1、(10)申请公布号 CN 103093593 A (43)申请公布日 2013.05.08 CN 103093593 A *CN103093593A* (21)申请号 201110338766.7 (22)申请日 2011.11.01 G08C 17/02(2006.01) (71)申请人 王亚妹 地址 214000 江苏省无锡市南长区虹桥下 73 号 (72)发明人 王亚妹 (54) 发明名称 一种嵌入式多路信号数据采集系统 (57) 摘要 本发明公布了一种嵌入式多路信号数据采集 系统， 包括传感器网络模块、 信号处理电路、 ARM 微控制器、 存储器、 GPRS 无线终端模块、 SIM 卡。
2、模 块， 传感器网络模块的输出端连接信号处理电路 的输入端， ARM 微控制器分别与信号处理电路、 存 储器和GPRS无线终端模块双向通信， GPRS无线终 端模块通过无线网络与 SIM 卡通信。本发明的系 统非常适合工作人员在比较恶劣的环境下或者需 要对多种参量进行采集时使用， 而高性能微处理 器的应用也极大提高了数据采集的精度和速度。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103093593 A CN 103093593 A *CN。
3、103093593A* 1/1 页 2 1. 一种嵌入式多路信号数据采集系统， 其特征在于， 包括传感器网络模块、 信号处理电 路、 ARM 微控制器、 存储器、 GPRS 无线终端模块、 SIM 卡模块， 传感器网络模块的输出端连接 信号处理电路的输入端， ARM 微控制器分别与信号处理电路、 存储器和 GPRS 无线终端模块 双向通信， GPRS 无线终端模块通过无线网络与 SIM 卡通信 ； 当 GPRS 无线终端连接到互联 网后， 传感器网络模块将采集到的数据经放大滤波后发送到 ARM 微控制器， 经过 A/D 转换 以及相关处理后， 通过 RS232 接口将数据发送到 GPRS 无线。
4、终端模块， GPRS 无线终端模块又 将数据打成 IP 包， 经 GPRS 空中接口接入无线网络， 并由移动通信服务商转接到 Internet， 最终通过网关和路由到达统一的远程数据处理中心， 数据中心接收数据并对数据做后续处 理 ； 远程数据处理中心也可以发送数据信息到无线数据采集模块， 通过 GPRS 无线终端模块 上的RS232接口输出到ARM微控制器上， 采集终端在接收到远程数据中心的信息后， 进行解 码并执行对应的操作， 实现对采集现场的控制。 权 利 要 求 书 CN 103093593 A 2 1/3 页 3 一种嵌入式多路信号数据采集系统 技术领域 0001 本发明涉及一种数据。
5、采集系统， 尤其涉及一种嵌入式多路信号数据采集系统， 属 于 ARM 控制技术领域。 背景技术 0002 由于人们对数字形式信息的需求量越来越大， 数据采集及其应用技术受到了越来 越广泛的关注和应用。随着技术的发展， 数据采集系统正向着高精度、 高速度、 稳定可靠和 集成化的方向发展。 目前， 大多数的数据采集监控系统都是独立的系统， 只能进行数据的现 场采集或存储， 已不能满足应用的需要， 迫切要求接入网络实现远程监控。 现代数据采集技 术的发展是建立在新型采集系统软硬件平台性能提高的基础之上的。具有强大功能的 32 位微控制器在一些高端仪器仪表中得到了广泛的应用。 发明内容 0003 本发。
6、明要解决的上述技术问题提供了一种嵌入式多路信号数据采集系统， 可以在 比较恶劣的环境下或者需要对多种参量进行采集时使用。 0004 本发明为实现上述目的， 采用如下技术方案 ： 一种嵌入式多路信号数据采集系统， 包括传感器网络模块、 信号处理电路、 ARM 微控制器、 存储器、 GPRS 无线终端模块、 SIM 卡模 块， 传感器网络模块的输出端连接信号处理电路的输入端， ARM 微控制器分别与信号处理电 路、 存储器和GPRS无线终端模块双向通信， GPRS无线终端模块通过无线网络与SIM卡通信 ； 当 GPRS 无线终端成功连接到互联网后， 传感器网络模块将采集到的数据经放大滤波后发 送到。
7、 ARM 微控制器， 经过 A/D 转换以及相关处理后， 通过 RS232 接口将数据发送到 GPRS 无 线终端模块， GPRS 无线终端模块又将数据打成 IP 包， 经 GPRS 空中接口接入无线网络， 并由 移动通信服务商转接到 Internet， 最终通过网关和路由到达统一的远程数据处理中心， 数 据中心接收数据并对数据做后续处理 ； 远程数据处理中心也可以发送数据信息到无线数据 采集模块， 通过 GPRS 无线终端模块上的 RS232 接口输出到 ARM 微控制器上， 采集终端在接 收到远程数据中心的信息后， 进行解码并执行对应的操作， 实现对采集现场的控制。 0005 本发明的有益。
8、效果是 ： 本发明的系统将 GPRS 无线传输模块嵌入其中， 将采集到的 数据以无线的方式接入 Internet， 实现远程监控， 非常适合工作人员在比较恶劣的环境下 或者需要对多种参量进行采集时使用， 而高性能微处理器的应用也极大提高了数据采集的 精度和速度。 附图说明 0006 图 1 为系统结构原理图。 具体实施方式 0007 下面结合附图对发明的技术方案实现方法进行说明 ： 图 1 中， 一种嵌入式多路信 说 明 书 CN 103093593 A 3 2/3 页 4 号数据采集系统， 包括传感器网络模块、 信号处理电路、 ARM 微控制器、 存储器、 GPRS 无线终 端模块、 SIM。
9、 卡模块， 传感器网络模块的输出端连接信号处理电路的输入端， ARM 微控制器 分别与信号处理电路、 存储器和 GPRS 无线终端模块双向通信， GPRS 无线终端模块通过无线 网络与 SIM 卡通信 ； 当 GPRS 无线终端成功连接到互联网后， 传感器网络模块将采集到的数 据经放大滤波后发送到 ARM 微控制器， 经过 A/D 转换以及相关处理后， 通过 RS232 接口将数 据发送到 GPRS 无线终端模块， GPRS 无线终端模块又将数据打成 IP 包， 经 GPRS 空中接口接 入无线网络， 并由移动通信服务商转接到 Internet， 最终通过网关和路由到达统一的远程 数据处理中心。
10、， 数据中心接收数据并对数据做后续处理 ； 远程数据处理中心也可以发送数 据信息到无线数据采集模块， 通过 GPRS 无线终端模块上的 RS232 接口输出到 ARM 微控制器 上， 采集终端在接收到远程数据中心的信息后， 进行解码并执行对应的操作， 实现对采集现 场的控制。GPRS 无线终端嵌入了 TCP/IP 协议和 UDP 协议 ( 用户可选 )， 本系统采用 TCP/IP 协议， 实际上 GPRSDTU 上实现的协议栈是 TCP/IPOverPPP。 0008 在数据采集时， 本系统选用温度传感器， 表面 / 液体热电偶 NR281530， 获取实时现 场的温度， 另一路采用压力传感器。
11、， PPM241BY 油井专用型压力传感器， 此系统在油田油井中 具有较好应用。 在前端信号处理单元， 由于各种传感器的输出参数不同， 输出信号不仅电平 低、 内阻高， 而且有共模电压以及现场恶劣环境的影响， 因此， 在选用放大芯片时要综合考 虑以上因素。选取常用的 MCP6S2X 可编程增益放大器对原始信号进行放大， OP07CP 做后续 滤波芯片。 0009 微处理器是系统工作的核心， 其性能的好坏直接决定了数据采集系统性能的优 劣。基于本采集系统对数据实时性和精度的要求， 以及易操作性方面的考虑， 选择 32 位的 ARM7 系列处理器， 它具有以下特点 ： 0010 1) 体积小、 低。
12、功耗、 低成本、 高性能 ； 0011 2) 支持 Thumb(16 位 )/ARM(32 位 ) 双指令， 能很好兼容 8 位 /16 位器件 ； 0012 3) 大量使用寄存器， 指令执行速度快 ； 0013 4) 指令长度固定 ； 0014 5) 寻址方式灵活简单， 执行效率高 0015 本系统采用 PHILIPS 公司的单片 32 位微控制器 LPC2134， 它是基于一个支持实时 仿真和跟踪的 16/32 位 ARM7TDMI2STMCPU， 含有 128KB 的 FLASH， 该存储器用作代码和数据 的存储。 0016 LPC2134 拥有两个异步串行口 UART0 和 UART1。
13、， 本系统中将 UART0 与 GPRS 终端相 连， 实现数据传输。 它采用16字节收发FIFO， 内置波特率发生器， 包含使能实现软件控制的 机制。 0017 硬件 SPI 接口是一个同步、 全双工串行接口， 最大数据位速率为时钟速率的 1/8， 可配置为主机或从机。本系统中 SPI 接口作为主机， 根据不同的中断， 控制多个从机， 包括 可编程增益放大器 MCP6S2X， 使用 SPI 总线访问 SD 卡， 以及控制开发板上的数码管显示。 0018 A/D 转换器是 2 个 8 路 10 位逼近式模 / 数转换器， 测量范围是 0 313V， 10 位转 换时间大于或等于 2144S， 。
14、一个或多个 Burst 转换模式。 0019 GPRS 终端选用的是南京傲屹电子有限公司的 AYG285C， 它是采用 GPRS 模块专为 工业集成设计的， 在温度范围、 震动、 电磁兼容性和接口多样性等方面均采用特殊设计， 保 说 明 书 CN 103093593 A 4 3/3 页 5 证了恶劣环境下的工作稳定性， 基于 GPRS 公网的数据传输具有通信范围广， 传输稳定可靠 等特点。通过按键可以进行模块参数设置或者进行网络数据通信， 串口波特率在 300 115200bps 可调， 校验位可选 ： 无校验， 奇校验， 偶校验。支持协议 PPP、 IP、 TCP、 UDP、 DNS、 PI。
15、NG 的客户端功能。另外， 电源、 工作状态有 LED 指示， 方便现场查看 MODEM 运行情况。 0020 本系统采用了 ARM+RTOS 以及 ARM+GPRS 的方案， 选取适当的器件构成了多路的数 据采集系统， 具有一定的实用价值。 考虑到现场采集到的多是小信号， 为了有较好的准确度 和精确度， 对 A/D 后的采集数据还要进行分析和调整， 然后再发送到数据处理中心。为此， 可以进行反复实验， 获得多组数据， 最后通过最小二乘法曲线拟合来提高准确度。另外， 随 外界环境的变化， 也可以修改拟合曲线以适应具体的应用。随着 3G 时代的来临， 大量数据 信息的传输成为可能， 可以考虑采集现场的相关视频信号。 在短消息功能， 数据加密技术以 及软件操作和文件管理上还有待进一步开发和优化。 说 明 书 CN 103093593 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103093593 A 6 。