[发明专利]一种基于菊花链拓扑的传感器阵列数据采集系统

说明书

本发明提供一种基于菊花链拓扑的传感器阵列数据采集系统，各传感器(1)在一侧管脚上互相连接并最终连接到带有模数转换器的系统级集成电路芯片(5)的电线接地端(6)，各传感器(1)的另一侧管脚连接在各自对应的单刀单掷开关(3)的一侧管脚上，各单刀单掷开关(3)的另一侧管脚互相连接并最终连接到带有模数转换器的系统级集成电路芯片(5)的模数转换器(7)的端口上；每个单刀单掷开关(3)的控制器即数字逻辑电路(4)互相连接并最终连接到带有模数转换器的系统级集成电路芯片(5)的数字输入/输出连接接口(8)上。本发明使用菊花链拓扑的传感器阵列进行数据采集，降低了走线复杂性、元器件成本，提高了系统稳定性。

技术领域

本发明涉及通过传感器阵列进行分布式数据采集的系统,尤其是一种基于菊花链拓扑的传感器阵列数据采集系统，属于信息科学技术领域。

背景技术

随着物联网时代的来临，分布式传感器得到了广泛的应用。特别是传感器阵列数据采集在国民健康和医疗领域有着很多应用，如睡眠监测，胎儿监测，脑电监测，心电监测，全身体温监测，都是需要将传感器分布在身体的各个部位；另外在5G和毫米波雷达领域，由于高频信号收发采用的相控阵系统中也有64或128天线阵列的场景，需要对多个天线或传感单元阵列进行连线。然而目前主要还是采用并联的方式进行连接，即N个传感器需要N的倍数根走线连接，这样的拓扑结构使整个系统的走线非常杂乱无序，大大影响着系统的可靠性和健壮性。因而，传统的传感器并联的连接方式在传感器数目大大增加的今天，已经不再适用。

发明内容

本发明的目的是：

针对上述现有技术的技术短板，本发明提供一种基于菊花链拓扑的传感器阵列数据采集系统，具有不随传感器数目增加走线复杂度的连接方式，通过在传感器处插入控制电路的方式，实现串联的连接方法，将能大大减少走线的复杂性，并最终提供更为可靠的传感器阵列数据采集。

本发明的目的可通过以下的技术方案来实现：

一种基于菊花链拓扑的传感器阵列数据采集系统，包括了由不少于两个传感器组成的传感器阵列、单刀单掷开关、数字逻辑电路以及带有模数转换器的系统级集成电路芯片，所述传感器阵列上的每个传感器各自与一个带有控制器的单刀单掷开关相连，所述单刀单掷开关的控制器为数字逻辑电路；各传感器在一侧管脚上互相连接并最终连接到带有模数转换器的系统级集成电路芯片的电线接地端，各传感器的另一侧管脚连接在各自对应的单刀单掷开关的一侧管脚上，各单刀单掷开关的另一侧管脚互相连接并最终连接到带有模数转换器的系统级集成电路芯片的模数转换器端口上；每个单刀单掷开关的控制器即数字逻辑电路互相连接并最终连接到带有模数转换器的系统级集成电路芯片的数字输入/输出连接接口上。

所述传感器为压力传感器。

所述传感器具体为压电式压力传感器、压阻式压力传感器、加速度计式压力传感器、电容式压力传感器、气压式压力传感器、电化学传感器、温度传感器和/或光学传感器。

所述传感器阵列为行、列、矩阵和/或多链排布。

所述带有模数转换器的系统级集成电路芯片包含数据处理和传输模块。

本发明可应用于2个以上任意多个传感器的阵列系统；系统级集成芯片若有多个模数转换器，每个模数转换器都可以与一个本系统连接。

本发明的有益效果在于：

本发明使用菊花链拓扑的传感器阵列进行数据采集，降低了走线复杂性、元器件成本，提高了系统稳定性：

1.大大降低数据采集系统的走线数目和复杂度，提高稳定性：

传统数据采集系统的走线数目随着传感器数目的增长呈现线性增加，本专利能保证大量传感器阵列的走线数目跟单个传感器的走线数目类似，降低布线难度，提高系统稳定性。

2.降低模拟数字转换接口的需求数目，降低成本：