基于多路复用技术的多种信号测量系统

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1、基于多路复用技术的多种信号测量系统1121童军，马晓莉，南权，胡晓东（1西安科技大学电气与控制工程学院陕西西安710054；2西安龙德科技发展有限公司陕西西安710075）摘要：采用合理的硬件电路和先进的软件算法，将通信技术中时分复用技术引入多路信号采集虚拟仪器系统，多路信号经同一通道传送到PC机数据采集卡中，利用计算机强大的软硬件功能将采集的数据，进行分析和处理后，通过显示设备输出，实现模拟信号的测试。这种方法克服了多通道同时采集时占用硬件资源大、浪费严重等缺点。[1]有效节约了系统资源，使复杂的控制系统变的简单，易于实现柔性生产。关键词：时分复用（TDM）

2、；数据采集卡（DAQ）；虚拟仪器；LabWindows/CVI中图分类号：TP274+.2文献标示码：B引言时分复用（TDM）技术是使用多路信号轮流占用同一公共传输信道中的规定时隙的技术。有几路信号就划分出相同数量的时隙，每路信号占用一个固定的时隙。从而实现在同一个公共传输信道上以时间分割方式进行多路传输。本系统将通信技术中的时分多路复用技术的概念引入多路信号测量虚拟系统中，利用智能数据采集卡和LabWindows/CVI的强大功能，实现多路模拟信号通过同一传输通道传送到数据采集卡的目的，克服了多通道同时采集时占用硬件资源大、浪费严重等缺点。有效节约了系统资源

3、，使复杂的控制系统变[2][3]的简单，易于实现柔性生产。1.多通道同时采集的原理多通道同时采集包括电阻测试信号、电压测试信号、电流测试信号三部分。系统原理图如图一所示。图一多路信号采集系统原理图Fig1.Principlechartofthemultipathsignalacquiringsystem各部分工作原理如下：a)电阻测试采用四线制实现对接电阻的测量。其中通过恒流源激励，被测电阻两端产生压降，再通过放大滤波环节送入工控机实现软件分析，并通过功能切环节和通道选择环节实现多功能多通道测量。b)电压测试电压测试，是对被测电压经过衰减形成测量源信号，再经过

4、10-100倍编程放大后送入工控机进行软件分析。c)电流测试本系统电流测试功能，采用霍尔电流传感器对输入电流信号进行采集，再经过放大滤波环节后，送入工控机进行软件分析。由于多路信号不是同时采集到DAQ中，如果采用传统的点对点采集方式就需占用多个数据采集卡的I/O口，对数据采集卡（DAQ）的硬件配置有了更高的要求，系统设计复杂，布线工作量大。因此可以利用数据采集卡和LabWindows/CVI的强大功能，设计一种类似于通信系统时分复用传输技术的多路传输系统，提高数据采集的I/O口的利用率，节约了软硬件资源。设计思路如下：利用模拟开关可定义的特性，将需要送入数据采

5、集卡的信号接至模拟开关的输入口，通过数据采集卡的I/O口将由（软件）测试平台定义好的，逻辑控制信号引入模拟开关的控制端口，导通逻辑程序通过一个移位寄存器MC74HC595A对需要导通的输出口置1。模拟开关输出口按编译好的逻辑顺序依次打开，线路依次导通，离散数据流通过采集卡公共I/O口送入数据采集卡中。采集卡对送到的数据进行预处理后传送到工控机上，工控机中的测试软件用编译好的算法，将离散的数据进行整合归类，显示到工控机上。多路复用数据采集功能选择原理图如图二所示：采样时钟脉冲控制脉冲1仪表放大器一滤波环节一采样开关电路一SIG0OUTBUS控制脉冲n仪表放大器滤

6、波环节采样开关电路SIGn采样输出nnn图二多路复用数据采集功能选择原理示意图Fig2.PrinciplechartofFunctionselectedformultipathdataacquiring2.硬件时序分析由于使用了通道轮询技术，所以硬件流程变的较为复杂，这一部分工作主要是由移位寄存器完成的。三个口的功能如下:·DIO1为移位寄存器MC74HC595A的RCK端(LATCHCLOCK)·DIO6为移位寄存器MC74HC595A的SRCK端(SHIFTCLOCK)·DIO4为移位寄存器MC74HC595A的D01端(A,SER)(串行输入)通道数为1

7、0个；测试信号的类别为：单端输入；采样速率10Hz-5KHzS/ch/s；采样时间不小于30分钟。工作时序图如图三:图三测量通道状态时序图Fig3.Chartofpulserelationlogic工作原理为:●先生成80个高低状态（每路有8个高低状态）。●DIO1置低,可以准备数据。●DIO6置低,初始化好状态,可以准备数据。●发送80个高低状态，DIO4准备数据；DIO6置高(生成上升沿),此位输入；DIO6置低,为下一个状态做准备。●DIO1置高(生成上升沿),所有的80位执行。[4]●DIO1复原。3.数据采集模块软件实现为了便于软件的编写和调试、控制

8、算法的改变和分析使用，软件采用了模块化