[发明专利]一种用于多个引伸计数据采集的接口电路系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于多个引伸计数据采集的接口电路系统，适用于电子领域。

背景技术

在金属材料的力学性能测试实验中，测定材料的变形通常有两种方法：1）传统方法，即利用球铰式引伸仪测量金属材料的微小变形量，该方法存在很多缺点和不足，如读数误差太大、人工计算麻烦、时效性差、操作繁琐、检验精度低等，导致其很多时候无法满足教学实验或生产加工的实际功能需求；2）电子仪器采集方法，即应用与引伸计有关的专用电子仪器设备对金属材料的微小变形量进行测量。但是目前这些专用的电子仪器设备大多数采用 PCI 板卡的形式与计算机进行通讯连接，需要另外专门配备计算机并安装配套系统软件才能使用；成套软硬件设备不仅价格昂贵，而且其接口形式单一、便携性差，不便于一些特殊现场的实际使用，后期维护和改进升级也很困难。

发明内容

本发明提出了一种用于多个引伸计数据采集的接口电路系统，可以对1～3路引伸计信号同时进行检测，对材料1～3个维度的形变量进行直观显示；该系统检测精度高、实时性好、造价低、体积小、便携性好；同时该系统设置有串行通信接口，可与外部计算机进行互联通信，上位计算机通过启动配套的系统软件可以对检测参数进行直观显示和后期处理，系统软件的维护和升级方便快捷。

本发明所采用的技术方案是：所述系统硬件电路采用模块化设计思想，首先对电子引伸计输出的微小毫伏信号进行放大和硬件滤波，然后经过 A/D 转换为数字信号，最后由单片机处理数据并将处理结果由液晶模块实时显示出来、同时可以通过通讯接口发送给上位计算机。其中单片机系统以STC12C5410AD为核心，液晶电路选用1602型液晶，串行通信电路采用MAX232转换电平完成通信任务，电源部分由LM1117-5提供+5V电压。

根据输出信号特点，要求放大电路对信号具有较高的放大增益，并且在放大过程中尽量少引入噪声。因此系统设计选用了专门的信号调理集成芯片AD7714（可编程增益放大器）。其优点是放大倍数可以根据实际需要调整，而且集成在芯片内部引入的噪声小。通过测量知道系统前端的电子引伸计输出信号的外部干扰很大，所以滤波处理是必要的。系统采用软硬件滤波相结合的方法，通过 AD7714 进行硬件滤波，在程序中加入滤波算法对信号进行进一步的处理；其优点是方法简单，不需要搭建复杂的硬件电路，对小信号的处理效果比较好。

所述系统直接采用 AD7714 对电子引伸计信号进行处理，它内部包括开关矩阵、缓冲器、可编程增益放大器、电荷平衡式A/D转换器、串行接口、寄存器组及时钟发生器，可以对小信号直接进行处理，适合本系统对小信号处理的需要。

本发明的有益效果是：该系统可以对1～3路引伸计信号同时进行检测，对材料1～3个维度的形变量进行直观显示；检测精度高、实时性好、造价低、体积小、便携性好；同时该系统设置有串行通信接口，可与外部计算机进行互联通信，上位计算机通过启动配套的系统软件可以对检测参数进行直观显示和后期处理，系统软件的维护和升级方便快捷。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明的系统硬件电路框图。

图2是本发明的AD7714及其外围电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，系统硬件电路采用模块化设计思想，首先对电子引伸计输出的微小毫伏信号进行放大和硬件滤波，然后经过 A/D 转换为数字信号，最后由单片机处理数据并将处理结果由液晶模块实时显示出来、同时可以通过通讯接口发送给上位计算机。其中单片机系统以STC12C5410AD为核心，液晶电路选用1602型液晶，串行通信电路采用MAX232转换电平完成通信任务，电源部分由LM1117-5提供+5V电压。

根据输出信号特点，要求放大电路对信号具有较高的放大增益，并且在放大过程中尽量少引入噪声。因此系统设计选用了专门的信号调理集成芯片AD7714（可编程增益放大器）。其优点是放大倍数可以根据实际需要调整，而且集成在芯片内部引入的噪声小。通过测量知道系统前端的电子引伸计输出信号的外部干扰很大，所以滤波处理是必要的。系统采用软硬件滤波相结合的方法，通过 AD7714 进行硬件滤波，在程序中加入滤波算法对信号进行进一步的处理；其优点是方法简单，不需要搭建复杂的硬件电路，对小信号的处理效果比较好。

如图2，系统直接采用 AD7714 对电子引伸计信号进行处理，它内部包括开关矩阵、缓冲器、可编程增益放大器、电荷平衡式A/D转换器、串行接口、寄存器组及时钟发生器，可以对小信号直接进行处理，适合本系统对小信号处理的需要。其具有如下特点：1）采用电荷平衡式 ADC；2）24 位无误码；3）非线性误差为±0.0015%；4）具有三线性串行接口，能与SPI、QSPI、MICRO WIRET、DSP 接口兼容；5）内部有8个寄存器，利用微控制器，通过串行接口可将AD7714配置成差分输入或单端输入方式，能构成3通道（差分输入）或5通道（单端输入）的输入通道；6）具有自校准、系统校准、系统失调校准及背景校准等多种校准功能，通过自校准可以消除零刻度和满刻度时系统误差、紊乱时误差以及温度改变引起的数据漂移。AD7714具有6个可编程的模拟输入通道（AIN1-AIN6），这正好符合同时检测多路引伸计数据的要求。