一種具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集系統(tǒng)及采集方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集系統(tǒng)，其包括有：一AD轉(zhuǎn)換模塊，用于采集信號(hào)源電壓并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；一微控制器，所述微控制器內(nèi)預(yù)置有標(biāo)志變量表以及多個(gè)觸發(fā)模式，每一觸發(fā)模式對(duì)應(yīng)標(biāo)志變量表中的一組數(shù)值，所述微控制器用于接收控制指令并且當(dāng)所述控制指令滿足標(biāo)志變量表中的一組數(shù)值時(shí)進(jìn)入對(duì)應(yīng)的觸發(fā)模式：將AD轉(zhuǎn)換模塊的輸出信號(hào)中與該觸發(fā)模式相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)上傳；一PC機(jī)，所述PC機(jī)預(yù)置有虛擬示波器，所述PC機(jī)用于向微控制器發(fā)送控制指令，以及接收微控制器上傳的數(shù)據(jù)并以電壓波形的形式顯示于虛擬示波器。本發(fā)明具有能準(zhǔn)確捕獲目標(biāo)波形、成本低廉、易于實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用靈活、體積小巧、能耗低等有益效果。
【專利說明】
一種具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集系統(tǒng)及采集方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及電壓采集、處理及顯示系統(tǒng)，尤其涉及一種具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端 電壓采集系統(tǒng)及采集方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們能夠?qū)芏嘈盘?hào)進(jìn)行采集，比如物理信號(hào)和化學(xué)信號(hào) 等，要對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行分析和控制的前提是通過傳感器采集后轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，之后對(duì)其進(jìn) 行平整、放大、濾波，而要將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)容易處理的數(shù)字信號(hào)的核心環(huán)節(jié)是模擬信 號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換過程，也就是電壓信號(hào)的測量或者采集，自然界的電信號(hào)往往非常復(fù) 雜，有時(shí)候技術(shù)人員需要對(duì)某些特定頻率，特定幅度或者某種變化趨勢的有用信號(hào)或者一 定寬度的窄帶噪聲信號(hào)進(jìn)行提取，那么往往需要借助專業(yè)昂貴的示波器的觸發(fā)控制功能， 而某些場合攜帶麻煩，使用也不方便。
[0003] -般來說，通常采用電壓采集電路來測量電壓信號(hào)，如中國專利 CN201380058364.9，CN201380059897.9，CN201110459617.6等，這些專利中的系統(tǒng)或者電路 大部分采用電阻和電容盤，結(jié)合溫度補(bǔ)償和相關(guān)的信號(hào)調(diào)理電路來實(shí)現(xiàn)電壓測量，測量穩(wěn) 定性容易達(dá)到，而且精度可以做到很高，但是適合測量直流電壓信號(hào)，不適合動(dòng)態(tài)變化的電 信號(hào)。
[0004] 中國專利CN103901245A中提到了一種示波器，其包括信號(hào)輸入單元、信號(hào)處理單 元、中央處理器及顯示單元，該專利提出了以語音方式輸出測量結(jié)果的方法，以解決現(xiàn)有技 術(shù)中示波器的測量效率以及準(zhǔn)確性不高的問題(比如需要測量人員長期盯著示波器屏幕記 錄跳動(dòng)的數(shù)據(jù)），但是對(duì)于想捕獲某些特征的信號(hào)，比如電平超過一定值或者有上升沿趨勢 的信號(hào)，在信號(hào)變化毫無規(guī)律而且又快速的情況下，單靠語音難以準(zhǔn)確測量。
[0005] 中國專利CN102621366A中的提到的示波器將波形的顯示移植到了計(jì)算機(jī)，大大減 少了成本和體積，但是里面只是將被測信號(hào)的頻率信息、二維坐標(biāo)值和被測信號(hào)的電壓信 息發(fā)送至計(jì)算機(jī)，針對(duì)波形顯示，也提到了觸發(fā)電平和觸發(fā)方式，但沒有給出任何的技術(shù)方 案。
[0006] 中國專利CN102147426A提出了一種數(shù)字示波器寬帶觸發(fā)電路，包括選擇開關(guān)、觸 發(fā)耦合選擇模塊以及比較器；因?yàn)橄到y(tǒng)采用的是FPGA信號(hào)處理系統(tǒng)，高速的模擬開關(guān)和高 速比較器，器件布局面積大，器件發(fā)熱量高，整機(jī)功耗大；由于噪聲信號(hào)的影響，傳統(tǒng)的模擬 比較器需要加入遲滯電路，以獲得穩(wěn)定的顯示波形，但是限制了模擬觸發(fā)系統(tǒng)的觸發(fā)靈敏 度。因此在低頻的信號(hào)測量中，成本和功耗顯得有些高，應(yīng)用不廣泛。
[0007] 結(jié)合以上所述可以看出，傳統(tǒng)的帶有顯示和控制面板的示波器不僅價(jià)格昂貴，而 且使用過程也不夠靈活，信號(hào)的采集、處理分析、顯示、存儲(chǔ)功能都集成在硬件系統(tǒng)中，成本 高、體積大、功耗也大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能準(zhǔn)確捕獲目標(biāo) 波形、成本低廉、易于實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用靈活、體積小巧、能耗低并且具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓 米集系統(tǒng)及米集方法。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
[0010] -種具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集系統(tǒng)，其包括有:一 AD轉(zhuǎn)換模塊，用于采集 信號(hào)源電壓并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換;一微控制器，連接于AD轉(zhuǎn)換模塊并接收AD轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù) 字信號(hào)，所述微控制器內(nèi)預(yù)置有標(biāo)志變量表以及多個(gè)觸發(fā)模式，每一觸發(fā)模式對(duì)應(yīng)標(biāo)志變 量表中的一組數(shù)值，所述微控制器用于接收控制指令并且當(dāng)所述控制指令滿足標(biāo)志變量表 中的一組數(shù)值時(shí)進(jìn)入對(duì)應(yīng)的觸發(fā)模式:將AD轉(zhuǎn)換模塊的輸出信號(hào)中與該觸發(fā)模式相對(duì)應(yīng)的 數(shù)據(jù)上傳;一 PC機(jī)，連接于微控制器，所述PC機(jī)預(yù)置有虛擬示波器，所述PC機(jī)用于向微控制 器發(fā)送控制指令，以及接收微控制器上傳的數(shù)據(jù)并以電壓波形的形式顯示于虛擬示波器。
[0011] 優(yōu)選地，所述AD轉(zhuǎn)換模塊和微控制器集成于同一線路板上，所述微控制器與PC機(jī) 之間通過串口通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0012] 優(yōu)選地，所述微控制器包括STC89C52單片機(jī)，所述串□通信模塊包括MAX232芯片， 所述AD轉(zhuǎn)換模塊包括ADC0809芯片，所述微控制器的ALE引腳連接于AD轉(zhuǎn)換模塊的時(shí)鐘脈沖 輸入端CLK。
[0013] -種具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集方法，該方法基于一前端電壓采集系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)，所述前端電壓米集系統(tǒng)包括有一 AD轉(zhuǎn)換模塊、一微控制器及一 PC機(jī)，所述AD轉(zhuǎn)換模塊用 于采集信號(hào)源電壓并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出至微控制器，所述前端電壓采集方法包括如下步 驟:步驟SI，PC機(jī)向微控制器發(fā)送控制指令;步驟S2，所述微控制器接收控制指令，所述微控 制器內(nèi)預(yù)置有標(biāo)志變量表以及多個(gè)觸發(fā)模式，每一觸發(fā)模式對(duì)應(yīng)標(biāo)志變量表中的一組數(shù) 值，當(dāng)所述控制指令滿足標(biāo)志變量表中的一組數(shù)值時(shí)進(jìn)入對(duì)應(yīng)的觸發(fā)模式:將AD轉(zhuǎn)換模塊 的輸出信號(hào)中與該觸發(fā)模式相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)上傳至PC機(jī);步驟S3，所述PC機(jī)預(yù)置有虛擬示波 器，當(dāng)所述PC機(jī)接收到微控制器上傳的數(shù)據(jù)后，將該數(shù)據(jù)以電壓波形的形式顯示于虛擬示 波器。
[0014] 優(yōu)選地，所述微控制器內(nèi)預(yù)置有Get_ad_data()函數(shù)，所述Get_ad_data()函數(shù)用 于存儲(chǔ)AD轉(zhuǎn)換模塊輸出的電壓數(shù)據(jù)，所述微控制器通過調(diào)用Get_ad_data ()函數(shù)來獲取電 壓數(shù)據(jù)。
[0015]優(yōu)選地，所述微控制器內(nèi)預(yù)置有用于組成標(biāo)志變量表的標(biāo)志變量:Auto、Nor、vol_ levol和Up_edge，所述觸發(fā)模式包括:正常顯示，用于輸出原始波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為Auto =1，Nor =任意值，vol_levol =任意值，Up_edge =任意值;單次上升沿觸發(fā)，用于輸出單次 上升沿波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為Auto = 0，Nor = 0，vol_levol = 0，Up_edge = 1;單次下降沿觸 發(fā)，用于輸出單次下降沿波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為Auto = 0，Nor = 0，vol_levol = 0，Up_edge = 〇;單次電平觸發(fā)，用于輸出單次電平波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為Auto = 0，Nor = 0，vol_levol = 1，Up_edge = 2;連續(xù)上升沿觸發(fā)，用于輸出連續(xù)上升沿波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為Auto = 0，Nor =1，vol_levol = 0，Up_edge = 1;連續(xù)下降沿觸發(fā)，用于輸出連續(xù)下降沿波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變 量為Auto = 0，Nor=l，￥〇1_16￥〇1 = 0，你_6(^6 = 0;連續(xù)電平觸發(fā)，用于輸出連續(xù)電平波形 數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為 Auto = 0，Nor = l，vol_levol = l，Up_edge = 2 〇
[0016]優(yōu)選地，所述微控制器內(nèi)預(yù)置有長度為V0L_NUM的緩存區(qū)數(shù)組V0L_BUF。
[0017] 優(yōu)選地，所述緩沖器數(shù)組V0L_BUF的長度V0L_NUM為185。
[0018] 優(yōu)選地，包括有初始化步驟:步驟S10，微控制器串口初始化，觸發(fā)方式初始化并將 auto置1，清空緩存區(qū)；步驟S11，微控制器判斷PC機(jī)是否發(fā)送觸發(fā)命令，若是則執(zhí)行步驟 S11，若否則調(diào)用Get_ad_data()函數(shù)，將電壓數(shù)據(jù)逐個(gè)存儲(chǔ)到V0L_BUF緩存區(qū)，并且當(dāng)緩存 區(qū)長度達(dá)到V0L_NUM時(shí)，通過串口將V0L_BUF緩存區(qū)的電壓數(shù)據(jù)上傳至PC機(jī);步驟S12，若選 中單次觸發(fā)模式，則對(duì)應(yīng)進(jìn)入單次上升沿觸發(fā)模式、單次下降沿觸發(fā)模式或單次電平觸發(fā) 模式，若選中連續(xù)觸發(fā)模式，則對(duì)應(yīng)進(jìn)入連續(xù)上升沿觸發(fā)模式、連續(xù)下降沿觸發(fā)模式或連續(xù) 電平觸發(fā)模式。
[0019] 優(yōu)選地，所述步驟S12中，所述單次觸發(fā)模式包括如下步驟:步驟S120,微控制器預(yù) 置有標(biāo)志位rec_time，若標(biāo)志位rec_time置1，則執(zhí)行步驟S121，若標(biāo)志位rec_time未置1， 則跳過步驟S121而執(zhí)行步驟S122;步驟S121，采集長度為V0L_NUM的電壓信號(hào)到緩存區(qū)V0L_ BUF，之后執(zhí)行步驟S122;步驟S122,進(jìn)入單次上升沿觸發(fā)模式、單次下降沿觸發(fā)模式或單次 電平觸發(fā)模式。
[0020] 本發(fā)明公開的前端電壓采集系統(tǒng)中，AD轉(zhuǎn)換模塊用于將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號(hào)，微控制器用于控制AD轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并對(duì)轉(zhuǎn)換的結(jié)果作進(jìn)一步處理，然后將數(shù) 字信號(hào)發(fā)送到PC機(jī)顯示，同時(shí)也接收PC機(jī)端虛擬示波器界面的命令來完成軟件觸發(fā)功能， 從而捕獲目標(biāo)特性的輸入信號(hào)，基于上述特點(diǎn)，使得本發(fā)明具有能準(zhǔn)確捕獲目標(biāo)波形、成本 低廉、易于實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用靈活、體積小巧、能耗低等有益效果。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本發(fā)明前端電壓采集系統(tǒng)的組成框圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明前端電壓采集系統(tǒng)的主程序流程圖；
[0023] 圖3為單次觸發(fā)模式下的工作流程圖；
[0024] 圖4為連續(xù)觸發(fā)模式下的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更加詳細(xì)的描述。
[0026] 本發(fā)明公開了一種具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集系統(tǒng)，如圖1所示，其包括 有：
[0027] 一 AD轉(zhuǎn)換模塊1，用于采集信號(hào)源電壓并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；
[0028] 一微控制器2,連接于AD轉(zhuǎn)換模塊1并接收AD轉(zhuǎn)換模塊1輸出的數(shù)字信號(hào)，所述微控 制器2內(nèi)預(yù)置有標(biāo)志變量表以及多個(gè)觸發(fā)模式，每一觸發(fā)模式對(duì)應(yīng)標(biāo)志變量表中的一組數(shù) 值，所述微控制器2用于接收控制指令并且當(dāng)所述控制指令滿足標(biāo)志變量表中的一組數(shù)值 時(shí)進(jìn)入對(duì)應(yīng)的觸發(fā)模式:將AD轉(zhuǎn)換模塊1的輸出信號(hào)中與該觸發(fā)模式相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)上傳；
[0029] - PC機(jī)3,連接于微控制器2,所述PC機(jī)3預(yù)置有虛擬示波器，所述PC機(jī)3用于向微控 制器2發(fā)送控制指令，以及接收微控制器2上傳的數(shù)據(jù)并以電壓波形的形式顯示于虛擬示波 器。
[0030] 本發(fā)明公開的前端電壓采集系統(tǒng)中，AD轉(zhuǎn)換模塊用于將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號(hào)，微控制器用于控制AD轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并對(duì)轉(zhuǎn)換的結(jié)果作進(jìn)一步處理，然后將數(shù) 字信號(hào)發(fā)送到PC機(jī)顯示，同時(shí)也接收PC機(jī)端虛擬示波器界面的命令來完成軟件觸發(fā)功能， 從而捕獲目標(biāo)特性的輸入信號(hào)，基于上述特點(diǎn)，使得本發(fā)明具有能準(zhǔn)確捕獲目標(biāo)波形、成本 低廉、易于實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用靈活、體積小巧、能耗低等有益效果。
[0031]關(guān)于硬件部分，所述AD轉(zhuǎn)換模塊1和微控制器2集成于同一線路板上，所述微控制 器2與PC機(jī)3之間通過串口通信模塊4進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。所以，在使用時(shí)，只需將前后端通過線 纜連接即可。作為優(yōu)選方式，所述微控制器2包括STC89C52單片機(jī)，所述串口通信模塊4包括 MAX232芯片，所述AD轉(zhuǎn)換模塊1包括ADC0809芯片，所述微控制器2的ALE引腳連接于AD轉(zhuǎn)換 模塊1的時(shí)鐘脈沖輸入端CLK。
[0032]具體地，微控制器采用STC89S52芯片，串口通信模塊采用MAX232,穩(wěn)壓模塊采用 78L05CV，信號(hào)源為輸入交流電壓信號(hào)，電壓范圍為0-5V，頻率范圍為0-10KHZ。經(jīng)過前端電 壓采集系統(tǒng)處理后送往PC機(jī)虛擬示波器界面進(jìn)行顯示，由于該系統(tǒng)自帶了軟件觸發(fā)功能， 所以可以對(duì)輸入信號(hào)源進(jìn)行觸發(fā)操作，只捕獲目標(biāo)波形。本實(shí)施例中中，采用AD轉(zhuǎn)換模塊對(duì) 輸入的信號(hào)源進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。AD轉(zhuǎn)換模塊采用ADC0809,即逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，分辨 率為8位，有8通道多路開關(guān)，本發(fā)明中通過微控制器對(duì)ADC0809的地址輸入線的控制來選擇 通道1作為信號(hào)源的模擬輸入端，本發(fā)明中直接采用微控制器STC89S52的ALE腳作為 ADC0809的時(shí)鐘脈沖輸入端CLK，而ALE腳的輸出端剛好是微控制器外部晶振（頻率為 11.0592MHZ)的1/6,因此ADC0809的轉(zhuǎn)換頻率可以達(dá)到100ys，本實(shí)施例的優(yōu)勢在于不需要 額外的時(shí)鐘源，有效降低了產(chǎn)品成本和硬件的復(fù)雜性。在A/D轉(zhuǎn)換過程中，需要STC89S52通 過控制信號(hào)線來啟動(dòng)ADC0809的轉(zhuǎn)換，當(dāng)ADC0809的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)變成高電平，表示 ADC0809完成了模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，微控制器STC89S52就會(huì)通過數(shù)據(jù)線讀取轉(zhuǎn)換 結(jié)果，計(jì)算公式為：
[0034]其中，Vol代表轉(zhuǎn)換后的電壓數(shù)字信號(hào)，P2代表單片機(jī)P2 口的十進(jìn)制數(shù)值。
[0035] 當(dāng)獲取了轉(zhuǎn)換結(jié)果后，單片機(jī)通過串口通信模塊將其發(fā)送到PC機(jī)虛擬示波器界 面，通過波形曲線的形式顯示信號(hào)源的變化，根據(jù)上述原理，在STC89S52中，將ADC0809的啟 動(dòng)轉(zhuǎn)換、等待轉(zhuǎn)換、讀取數(shù)據(jù)、返回?cái)?shù)據(jù)的過程都封裝在名稱為"Get_ad_data〇"的函數(shù)中， 這樣每次電壓采集都可以通過調(diào)用該函數(shù)獲取轉(zhuǎn)換結(jié)果。
[0036] 在此基礎(chǔ)之上，本發(fā)明還公開了一種具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集方法，該 方法基于一前端電壓采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述前端電壓采集系統(tǒng)包括有一 AD轉(zhuǎn)換模塊1、一微控 制器2及一 PC機(jī)3,所述AD轉(zhuǎn)換模塊1用于采集信號(hào)源電壓并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出至微控制 器2,所述前端電壓采集方法包括如下步驟：
[0037] 步驟SI，PC機(jī)3向微控制器2發(fā)送控制指令；
[0038] 步驟S2,所述微控制器2接收控制指令，所述微控制器2內(nèi)預(yù)置有標(biāo)志變量表以及 多個(gè)觸發(fā)模式，每一觸發(fā)模式對(duì)應(yīng)標(biāo)志變量表中的一組數(shù)值，當(dāng)所述控制指令滿足標(biāo)志變 量表中的一組數(shù)值時(shí)進(jìn)入對(duì)應(yīng)的觸發(fā)模式:將AD轉(zhuǎn)換模塊1的輸出信號(hào)中與該觸發(fā)模式相 對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)上傳至PC機(jī)3;
[0039]步驟S3,所述PC機(jī)3預(yù)置有虛擬示波器，當(dāng)所述PC機(jī)3接收到微控制器2上傳的數(shù)據(jù) 后，將該數(shù)據(jù)以電壓波形的形式顯示于虛擬示波器。
[0040] 本實(shí)施例中，所述微控制器2內(nèi)預(yù)置有Get_ad_data〇函數(shù)，所述Get_ad_data()函 數(shù)用于存儲(chǔ)AD轉(zhuǎn)換模塊1輸出的電壓數(shù)據(jù)，所述微控制器2通過調(diào)用Get_ad_data()函數(shù)來 獲取電壓數(shù)據(jù)。
[0041]作為一種優(yōu)選方式，所述微控制器2內(nèi)預(yù)置有用于組成標(biāo)志變量表的標(biāo)志變量： Auto、Nor、vo 1_1 e vo 1和Up_edge，所述觸發(fā)模式包括：
[0042] 正常顯示，用于輸出原始波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為Auto = l，Nor =任意值，vol_levol =任意值，Up_edge =任意值；
[0043]單次上升沿觸發(fā)，用于輸出單次上升沿波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為Auto = 0，Nor = 0， vol_levol = 0 ?Up_edge = 1 ；
[0044]單次下降沿觸發(fā)，用于輸出單次下降沿波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為Aut〇 = 0，N〇r = 0， vol_levol = 0 ?Up_edge = 0 ；
[0045] 單次電平觸發(fā)，用于輸出單次電平波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為Auto = 0，Nor = 0, vol_ levol = l，Up-edge = 2;
[0046] 連續(xù)上升沿觸發(fā)，用于輸出連續(xù)上升沿波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為AutozOjorzi， vol_levol = 0 ?Up_edge = 1 ；
[0047] 連續(xù)下降沿觸發(fā)，用于輸出連續(xù)下降沿波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為Aut〇 = 0，N〇r=l， vol_levol = 0 ?Up_edge = 0 ；
[0048] 連續(xù)電平觸發(fā)，用于輸出連續(xù)電平波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為Auto = 0，Nor=l，vol_ levol = l ?Up_edge = 2〇
[0049] 本實(shí)施例中，前端電壓采集系統(tǒng)一共支持6種觸發(fā)方式，分別為單次上升沿觸發(fā)、 單次下降沿觸發(fā)、單次電平觸發(fā)、連續(xù)上升沿觸發(fā)、連續(xù)下降沿觸發(fā)和連續(xù)電平觸發(fā)。在前 端電壓采集的程序中，用不同的標(biāo)志變量的組合來進(jìn)入不同的觸發(fā)模式處理程序，標(biāo)志變 量包括六111：0、1'1〇1'、￥〇1_16￥〇1和1^_6(^6。這些標(biāo)志變量的不同組合代表程序進(jìn)入不同的觸 發(fā)方式或者進(jìn)入正常顯示模式。其中，請(qǐng)參照下表：
[0050] A、只要Auto為1，那么程序就切換到正常顯示模式，正常顯示模式就是對(duì)于原始信 號(hào)源的信號(hào)不加任何過濾的傳遞到PC機(jī)虛擬示波器界面顯示。
[0051 ] B、只要Nor = 0且Auto = 0那么就進(jìn)入單次觸發(fā)功能，至于是單次上升沿，還是單次 下降沿還是單次電平觸發(fā)，由v〇l_levol，Up_edge的值的組合確定。
[0052] C、只要Nor=l且Auto = 0那么就進(jìn)入連續(xù)觸發(fā)功能，至于是連續(xù)上升沿，還是連續(xù) 下降沿還是連續(xù)電平觸發(fā)，由v〇l_levol，Up_edge的值的組合確定。

[0055]實(shí)際控制過程中，除了正常顯示模式，不同觸發(fā)方式都需要設(shè)置一個(gè)觸發(fā)電平 Trijevel才能夠激活觸發(fā)，而觸發(fā)電平和控制觸發(fā)方式的幾個(gè)標(biāo)志變量可以通過PC機(jī)虛 擬示波器界面來控制，微控制器通過串口中斷來實(shí)時(shí)的接收這些標(biāo)志變量和觸發(fā)電平的 值。
[0056]本實(shí)施例中，所述微控制器2內(nèi)預(yù)置有長度為V0L_NUM的緩存區(qū)數(shù)組V0L_BUF，用于 存儲(chǔ)通過ADC0809采集的原始信號(hào)源的電壓信號(hào)，所述緩沖器數(shù)組V0L_BUF的長度V0L_NUM 為 185。
[0057]結(jié)合圖1和圖2所示，該前端電壓采集方法包括有初始化步驟：
[0058]步驟S10,微控制器串口初始化，觸發(fā)方式初始化并將auto置1，清空緩存區(qū)；
[0059] 步驟S11，微控制器判斷PC機(jī)是否發(fā)送觸發(fā)命令，若是則執(zhí)行步驟S11，若否則調(diào)用 Get_ad_data ()函數(shù)，將電壓數(shù)據(jù)逐個(gè)存儲(chǔ)到V0L_BUF緩存區(qū)，并且當(dāng)緩存區(qū)長度達(dá)到V0L_ NUM時(shí)，通過串口將V0L_BUF緩存區(qū)的電壓數(shù)據(jù)上傳至PC機(jī)；
[0060] 步驟S12,若選中單次觸發(fā)模式，則對(duì)應(yīng)進(jìn)入單次上升沿觸發(fā)模式、單次下降沿觸 發(fā)模式或單次電平觸發(fā)模式，若選中連續(xù)觸發(fā)模式，則對(duì)應(yīng)進(jìn)入連續(xù)上升沿觸發(fā)模式、連續(xù) 下降沿觸發(fā)模式或連續(xù)電平觸發(fā)模式。
[0061] 在主程序中，微控制器首先對(duì)串口通信模塊進(jìn)行參數(shù)配置，將Auto置1，讓其工作 在正常顯示方式，然后清空緩存數(shù)組V0L_BUF。在主循環(huán)中，若上位機(jī)(PC機(jī))不發(fā)送觸發(fā)命 令，那么六111：0，1'1〇1'，￥〇1_16￥〇1，1^_6(^6這些標(biāo)志變量的值保留初始值不變，那么前端電壓 采集系統(tǒng)就工作在正常顯示模式，信號(hào)源的信號(hào)可以連續(xù)的在PC機(jī)虛擬示波器界面上顯 示，如果上位機(jī)下發(fā)了進(jìn)入某種觸發(fā)方式的命令(通過表中的標(biāo)志變量的不同組合實(shí)現(xiàn)）， 那么將會(huì)進(jìn)入相應(yīng)的觸發(fā)模式，或者是單次觸發(fā)，或者是連續(xù)觸發(fā)。當(dāng)選中的是單次觸發(fā)， 那么程序就跳轉(zhuǎn)到單次觸發(fā)波形顯示控制，從而捕獲滿足一定條件的波形（比如是上升沿， 還是下降沿，還是電平觸發(fā)），從而將目標(biāo)之外的波形隔離掉。
[0062] 請(qǐng)參照?qǐng)D3,所述步驟S12中，所述單次觸發(fā)模式包括如下步驟：
[0063] 步驟S120,微控制器預(yù)置有標(biāo)志位rec_time，若標(biāo)志位rec_time置1，則執(zhí)行步驟 S121，若標(biāo)志位rec_time未置1，則跳過步驟S121而執(zhí)行步驟S122;
[0064] 步驟S121，采集長度為V0L_NUM的電壓信號(hào)到緩存區(qū)V0L_BUF，之后執(zhí)行步驟S122; [0065]步驟S122,進(jìn)入單次上升沿觸發(fā)模式、單次下降沿觸發(fā)模式或單次電平觸發(fā)模式。 [0066] 在主程序中，若選中"單次觸發(fā)功能選中"，即對(duì)應(yīng)的標(biāo)志變量的值:Nor = 0且Auto =0,那么程序流程將會(huì)跳轉(zhuǎn)到單次觸發(fā)波形顯示控制，如圖3所示，首先判斷標(biāo)志位rec_ time是否為1，若為1，則將電壓數(shù)據(jù)采集到V0L_BUF緩存數(shù)組，直到長度達(dá)到V0L_NUM為止， 若選中"上升沿觸發(fā)功能選中"，則對(duì)應(yīng)的標(biāo)志變量值:Up_edge = 1且vol_levol = 0，若選中 "下降沿觸發(fā)功能選中"，則對(duì)應(yīng)的標(biāo)志變量值:Up_edge = 0且vol_levol=0,若選中"電平 觸發(fā)功能選中"，則對(duì)應(yīng)的標(biāo)志變量的值:v〇l_levol = l且Up_edge = 2,這些變量的值都是 通過上位機(jī)傳遞而來。
[0067]以選擇"上升沿觸發(fā)模式"為例，則對(duì)V0L_BUF內(nèi)數(shù)據(jù)的處理過程為：
[0068] A、若V0L_BUF的數(shù)據(jù)滿足上升沿觸發(fā)條件，即"V0L_BUF[0] =Tri_level且V0L_BUF [1 ] >V0L_BUF[0 ]且Nor = 0"，也就說，當(dāng)前電壓緩存數(shù)組V0L_BUF的第0個(gè)元素V0L_BUF[0 ]和 上位機(jī)設(shè)置的觸發(fā)電平TrUevel相等，電壓緩存數(shù)組的第一個(gè)元素V0L_BUF[ 1 ]比第0個(gè)元 素V0L_BUF[0]大，標(biāo)志變量Nor為0,若都滿足那么就說明捕獲到了滿足單次上升沿觸發(fā)的 一個(gè)波形數(shù)據(jù)。則將該電壓緩存數(shù)組的電壓發(fā)往上位機(jī)進(jìn)行波形顯示。并且將標(biāo)志位rec_ time置0，接下來無論ADC0809采集的電壓信號(hào)如何，因?yàn)闃?biāo)志位rec_time已經(jīng)為0，因此不 會(huì)調(diào)用Get_ad_data〇函數(shù)來更新電壓緩存數(shù)組V0L_BUF的數(shù)據(jù)，上位機(jī)一直鎖定并顯示滿 足單次上升沿觸發(fā)的一段波形。
[0069] B、若不滿足條件 "V0L_BUF [0 ] = Tri_leve 1 且V0L_BUF[ 1 ] >V0L_BUF[0 ]且Nor = 0"， 則說明還沒捕獲到滿足單次上升沿觸發(fā)條件的波形，此時(shí)將V0L_BUF數(shù)組的元素都設(shè)置為 0x00,并將其發(fā)往上位機(jī)，這樣上位機(jī)就起到不顯示波形的效果。也就是捕獲不到波形，則 波形界面不顯示任何波形。
[0070] 以選擇"下降沿觸發(fā)模式"為例，那么波形控制跟上升沿的類似，只是滿足下降沿 觸發(fā)功能的條件變?yōu)椋?br>[0071 ] V〇L_BUF[0]= Tri_leve1&&V0L_BUF[1]>V0L_BUF[0]且Nor = 0 〇
[0072] 以選擇"電平觸發(fā)模式"為例，波形控制與上升沿和下降沿類似，只是滿足電平觸 發(fā)的條件變?yōu)?V0L_BUF[0]=Tri_le Vel，也就是無論是上升沿還是下降沿，只要V0L_BUF的 第〇個(gè)元素等于觸發(fā)電平TrUevel就發(fā)生觸發(fā)。
[0073] 綜上所述，單次觸發(fā)的主旨是：只捕獲并鎖定滿足條件(上升、下降、電平）的單次 波形，也就是說只觸發(fā)一次，即使后續(xù)出現(xiàn)符合滿足條件的波形，也不會(huì)再觸發(fā)顯示，直至 通過上位機(jī)命令退出單次觸發(fā)模式，才可以通過虛擬示波器界面恢復(fù)顯示信號(hào)源的正常的 或者其他信號(hào)波形，單次觸發(fā)方式下由于波形顯示數(shù)據(jù)不會(huì)更新，所以能極其方便地鎖定 某個(gè)波形并對(duì)其進(jìn)行波形的分析。
[0074] 類似地，在"連續(xù)觸發(fā)模式"下，請(qǐng)參照?qǐng)D4，原理跟單次觸發(fā)模式類似，只是允許捕 獲多個(gè)滿足條件的波形(上升、下降、電平），連續(xù)觸發(fā)的主旨是:支持多個(gè)滿足條件的波形 觸發(fā)，在下一個(gè)滿足條件的波形到來之前，波形顯示保留著上一個(gè)波形數(shù)據(jù)，而當(dāng)下一個(gè)滿 足條件的波形到來之后，波形即刻被更新顯示。
[0075] 本發(fā)明公開的具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集系統(tǒng)及采集方法，基于軟件控制 的電壓信號(hào)觸發(fā)模式，結(jié)合裝載于PC機(jī)的虛擬示波器界面，可以方便、靈活的對(duì)目標(biāo)電壓信 號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)捕獲。解決了一般數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)無法進(jìn)行有針對(duì)性隔離觀察的缺陷。本發(fā)明在 某些特定傳感信號(hào)測量和分析的環(huán)境，比如工業(yè)控制、物理化學(xué)中頻率不是很高的信號(hào)采 集(如濃度，位移，距離，壓力，光照等)和生物醫(yī)學(xué)信號(hào)中體征參數(shù)(如血壓、血樣、心率等） 的測量場合，本發(fā)明具有一定的優(yōu)勢和應(yīng)用價(jià)值，適合在本領(lǐng)域內(nèi)推廣應(yīng)用，并具有較好的 市場前景。
[0076] 以上所述只是本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的技術(shù)范 圍內(nèi)所做的修改、等同替換或者改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明所保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集系統(tǒng)，其特征在于，包括有： 一 AD轉(zhuǎn)換模塊，用于采集信號(hào)源電壓并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換； 一微控制器，連接于AD轉(zhuǎn)換模塊并接收AD轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù)字信號(hào)，所述微控制器內(nèi) 預(yù)置有標(biāo)志變量表以及多個(gè)觸發(fā)模式，每一觸發(fā)模式對(duì)應(yīng)標(biāo)志變量表中的一組數(shù)值，所述 微控制器用于接收控制指令并且當(dāng)所述控制指令滿足標(biāo)志變量表中的一組數(shù)值時(shí)進(jìn)入對(duì) 應(yīng)的觸發(fā)模式:將AD轉(zhuǎn)換模塊的輸出信號(hào)中與該觸發(fā)模式相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)上傳； 一 PC機(jī)，連接于微控制器，所述PC機(jī)預(yù)置有虛擬示波器，所述PC機(jī)用于向微控制器發(fā)送 控制指令，以及接收微控制器上傳的數(shù)據(jù)并以電壓波形的形式顯示于虛擬示波器。2. 如權(quán)利要求1所述的具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集系統(tǒng)，其特征在于，所述ADR 換模塊和微控制器集成于同一線路板上，所述微控制器與PC機(jī)之間通過串口通信模塊進(jìn)行 數(shù)據(jù)交互。3. 如權(quán)利要求1所述的具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集系統(tǒng)，其特征在于，所述微控 制器包括STC89C52單片機(jī)，所述串口通信模塊包括MAX232芯片，所述AD轉(zhuǎn)換模塊包括 ADC0809芯片，所述微控制器的ALE引腳連接于AD轉(zhuǎn)換模塊的時(shí)鐘脈沖輸入端CLK。4. 一種具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集方法，其特征在于，該方法基于一前端電壓 采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述前端電壓采集系統(tǒng)包括有一 AD轉(zhuǎn)換模塊、一微控制器及一 PC機(jī)，所述AD 轉(zhuǎn)換模塊用于采集信號(hào)源電壓并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸出至微控制器，所述前端電壓采集方法 包括如下步驟： 步驟SI，PC機(jī)向微控制器發(fā)送控制指令； 步驟S2,所述微控制器接收控制指令，所述微控制器內(nèi)預(yù)置有標(biāo)志變量表以及多個(gè)觸 發(fā)模式，每一觸發(fā)模式對(duì)應(yīng)標(biāo)志變量表中的一組數(shù)值，當(dāng)所述控制指令滿足標(biāo)志變量表中 的一組數(shù)值時(shí)進(jìn)入對(duì)應(yīng)的觸發(fā)模式:將AD轉(zhuǎn)換模塊的輸出信號(hào)中與該觸發(fā)模式相對(duì)應(yīng)的數(shù) 據(jù)上傳至PC機(jī)； 步驟S3，所述PC機(jī)預(yù)置有虛擬示波器，當(dāng)所述PC機(jī)接收到微控制器上傳的數(shù)據(jù)后，將該 數(shù)據(jù)以電壓波形的形式顯示于虛擬示波器。5. 如權(quán)利要求4所述的具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集方法，其特征在于，所述微控 制器內(nèi)預(yù)置有Get_ad_data()函數(shù)，所述Get_ad_data()函數(shù)用于存儲(chǔ)AD轉(zhuǎn)換模塊輸出的電 壓數(shù)據(jù)，所述微控制器通過調(diào)用Get_ad_data〇函數(shù)來獲取電壓數(shù)據(jù)。6. 如權(quán)利要求4所述的具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集方法，其特征在于，所述微控 制器內(nèi)預(yù)置有用于組成標(biāo)志變量表的標(biāo)志變量:六111：0、1'1〇1'、￥〇1_16￥〇1和1^_6(^6，所述觸發(fā) 模式包括： 正常顯示，用于輸出原始波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為Auto= 1，Nor =任意值，vol_levol =任 意值，Up_edge =任意值； 單次上升沿觸發(fā)，用于輸出單次上升沿波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為Auto = 0，Nor = 0，vol_ levol = 0，Up_edge = l; 單次下降沿觸發(fā)，用于輸出單次下降沿波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為Aut〇 = 0，N〇r = 0，V〇l_ 1evo1 = 0，Up_edge = 0; 單次電平觸發(fā)，用于輸出單次電平波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為Auto = 0，Nor = 0，vol_levol =1，Up_edge = 2; 連續(xù)上升沿觸發(fā)，用于輸出連續(xù)上升沿波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為Aut〇 = 0，N〇r=l，V〇l_ levol = 0，Up_edge = l; 連續(xù)下降沿觸發(fā)，用于輸出連續(xù)下降沿波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為Aut〇 = 0，N〇r=l，V〇l_ levol = 0，Up_edge = 0; 連續(xù)電平觸發(fā)，用于輸出連續(xù)電平波形數(shù)據(jù)，標(biāo)志變量為六111：〇 = 0，1'1(^=1，￥〇1_16￥〇1 =1，Up_edge = 2〇7. 如權(quán)利要求6所述的具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集方法，其特征在于，所述微控 制器內(nèi)預(yù)置有長度為V0L_NUM的緩存區(qū)數(shù)組V0L_BUF。8. 如權(quán)利要求7所述的具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集方法，其特征在于，所述緩沖 器數(shù)組V0L_BUF的長度V0L_NUM為185。9. 如權(quán)利要求7所述的具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集方法，其特征在于，包括有初 始化步驟： 步驟S10,微控制器串口初始化，觸發(fā)方式初始化并將auto置1，清空緩存區(qū)； 步驟S11，微控制器判斷PC機(jī)是否發(fā)送觸發(fā)命令，若是則執(zhí)行步驟S11，若否則調(diào)用Get_ ad_data()函數(shù)，將電壓數(shù)據(jù)逐個(gè)存儲(chǔ)到V0L_BUF緩存區(qū)，并且當(dāng)緩存區(qū)長度達(dá)到V0L_NUM 時(shí)，通過串口將V0L_BUF緩存區(qū)的電壓數(shù)據(jù)上傳至PC機(jī)； 步驟S12,若選中單次觸發(fā)模式，則對(duì)應(yīng)進(jìn)入單次上升沿觸發(fā)模式、單次下降沿觸發(fā)模 式或單次電平觸發(fā)模式，若選中連續(xù)觸發(fā)模式，則對(duì)應(yīng)進(jìn)入連續(xù)上升沿觸發(fā)模式、連續(xù)下降 沿觸發(fā)模式或連續(xù)電平觸發(fā)模式。10. 如權(quán)利要求9所述的具有自動(dòng)觸發(fā)功能的前端電壓采集方法，其特征在于，所述步 驟S12中，所述單次觸發(fā)模式包括如下步驟： 步驟S120，微控制器預(yù)置有標(biāo)志位rec_time，若標(biāo)志位rec_time置1，則執(zhí)行步驟S121， 若標(biāo)志位rec_time未置1，則跳過步驟S121而執(zhí)行步驟S122; 步驟S121，采集長度為V0L_NUM的電壓信號(hào)到緩存區(qū)V0L_BUF，之后執(zhí)行步驟S122; 步驟S122,進(jìn)入單次上升沿觸發(fā)模式、單次下降沿觸發(fā)模式或單次電平觸發(fā)模式。
【文檔編號(hào)】G01R19/25GK105866523SQ201610387949
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年6月1日
【發(fā)明人】寧運(yùn)琨, 趙國如, 李慧奇
【申請(qǐng)人】深圳先進(jìn)技術(shù)研究院