基于s3c44b0的岩土工程多路数据采集器设计

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1、基于S3C44B0的岩土工程多路数据采集器设计：针对岩土工程对现场数据采集的精度和速度提出了更高的要求，该文以S3C44B0处理器为核心，辅以必要的外围电路，设计了一种上位机监控的多路数据采集器。采用ADS8505芯片进行AD数据采集，达到16位的精度；采用电子开关CD4067芯片扩展输入通道，实现了16路信号的数据采集；通过RS-485方式与PC机进行数据通信，实现上位机对采集器的控制和数据的处理显示，进而设计出了高精度、高分辨率、多通道的数据采集系统。　　关键词：S3C44B0；多路数据采集；RS-485；上位机　　：TP316：A：1009-3044(

2、2011)10-2425-02　　DesignofMulti-ChannelDataAcquisitionUnitforGeotechnicalEngineeringBasedonS3C44B0　　ZHANGJian-entofMechanicalandElectricalEngineering,XiamenUniversity,Xiamen361005,China)　　Abstract:Meetingthehigherrequestinprecisionandspeedtoonitoringofmulti-channeldataacquisitionuni

3、t.UsingADS8505forADdataacquisition,reach16bitaccuracy;ExpandinputchannelbyusingCD4067unicateulti-channel.　　Keyulti-channeldataacquisition;RS-485;upperputer　　随着现代工程实践的迅速发展，岩土工程监测呈现的特点有：大面积布置传感器、稳定性和实时性要求高、数据传输量大等[1]。为了保证岩土工程监测的全面性、实时性、稳定性，本文基于S3C44B0扩展必要的外围电路、AD采集电路和通道选择电路，设计了一种多路数据

4、采集器，实现对16路信号的高精度、高速率的采集。　　1系统总体设计　　系统分为上位机（PC）和下位机（采集器）两个部分：上位机运行特定的采集分析程序控制下位机的操作（实时数据的采集、上传、示波等），并对下位机上传的数据进行时、频域的分析处理或显示；下位机在上位机的控制下对传感器信号进行调理、采集和数据的上传。上、下位机之间通过RS485进行通讯。本系统设计最多支持8台仪器同时采集，每台仪器可设置1—16个通道工作。系统现场数据采集的示意图如图1所示。　　系统现场数据采集工作过程：1）布好传感器阵列，并连接到采集仪器上；2）采集仪器通过RS485与便携PC连接

5、；3）PC上运行采集分析程序控制采集仪器进行采集参数设置；4）悬垂敲击地面，PC启动采集仪器进行数据采集和上传，上位机接收数据后，可进行各种需要的显示、分析处理以及数据保存；5）可重复步骤4进行多次采集。　　2采集器硬件设计　　采集器包括信号模拟调理和MCU控制两部分。采集器原理框图如图2所示。　　信号模拟调理：首先传感器电压信号输入，再经通道独立的程控放大和采样保持电路接入16选1的电子开关，依次对每路信号进行AD采集。此过程的程控放大、采样保持、16选1开关均由MPU控制部分进行控制。数据采集完毕后收到上位机数据上传命令，将数据通过RS485方式上传。　

6、　MPU控制：采用三星ARM7系列控制器S3C44B0作为主控芯片，运行频率64MHz，外扩4*1M*16bit的RAM、2M*8bit的ROM、RS485接口。采用16位高速AD芯片ADS8505，采样频率32Hz~200kHz。　　2.1程控放大电路设计　　图3为单路的程控放大电路，使用运算放大器LF353，构建同相放大器，传感器信号从J1的2端接入，放大倍数A=（1+Rf/R-）[2]，其中Rf为电子开关选通的通道电阻值，R-为R118。采用单8通电子开关芯片CD4051，通过程序控制C1B1A1从000~111，分别选通R101~R108的电阻，即可

7、实现放大倍数的程序控制。　　2.2采样保持与电子开关电路设计　　为了保证每一路信号采样的同时性，以便进行通道之间的相关分析，设计加入了采样保持电路[3]。如图4所示，采用采样保持器LF398，信号由引脚3进入，通过IO控制引脚8的电平，当引脚8为高电平时，信号采样保持，为低电平时恢复信号。信号经采样保持后从引脚5输出，为了减小电路的输出阻抗，本电路又增加了一个电压跟随器驱动输出，输入到电子开关。　　图4采样保持电路　　模拟电子开关电路选用16选1的模拟电子开关CD4067，通过对通道选通控制端A0~A3的控制实现通道的切换。电子开关与采样保持电路配合，实现了

8、使用一个AD采集通道对多路信号数据采集的同时性。