[发明专利]基于上位机内置式声卡的数据采集装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据采集系统，尤其涉及一种基于上位机内置式声卡的数据采集装置及系统。

背景技术

数据采集，又称数据获取，通常是利用一种采集装置从计算机外部采集数据并输入到计算机内部进行处理。数据采集技术广泛应用于科学技术和工农业生产等各个领域。

计算机多通道数据采集系统在工业控制和测试仪器设备中是不可缺少的。目前市场上有专用数据采集卡，这种专用数据采集卡应用单一，价格较贵，与计算机兼容性差，安装拆卸比较费事。而今声卡已成为各种计算机的基本配置，声卡的采样频率可达48000赫兹，24位的采样精度，数据采集性能丝毫不比昂贵的专用数据采集卡逊色。

利用声卡来直接进行数据采集最早应用在声音和振动测试领域，它们所面对的信号都是高频信号。而一台计算机通常配置一块声卡，而声卡输入口串有隔直电容，且其输入电压不能超过1伏，因此目前利用声卡采集数据的最大障碍在于，单块声卡无法采集多路信号并实现低频或直流信号的采集。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于上位机内置式声卡的数据采集的装置及系统，利用上位机内置式声卡实现单块声卡采集多路信号并能实现对低频或直流信号的采集。

为达到上述目的，本发明一方面提供了一种基于上位机内置式声卡的数据采集装置，包括第一单片机、第二单片机、若干路数量匹配的模拟开关、频率转换模块和脉冲信号输入选择模块，

所述第二单片机，用于向所述第一单片机发送多路循环选通信号的扫描周期，以及根据脉冲信号选通设置信息控制所述脉冲信号输入选择模块的选通；

每路所述脉冲信号输入选择模块，用于在所述第二单片机的控制下为接收到的一路低频/直流模拟信号或一路高频脉冲信号选择输入通道，如果信号是一路低频/直流模拟信号则将其输出至对应的频率转换模块，如果信号是一路高频脉冲信号则直接将其输出至对应的模拟开关；

每路所述频率转换模块，用于将对应的脉冲信号输入选择模块输出的一路低频/直流模拟信号转变成对应的一路高频脉冲信号并将其输出至对应的模拟开关；

每路所述模拟开关，用于在自身的循环选通周期到来时将接收到的高频脉冲信号输出至上位机内置式声卡的线性输入插孔0声道；

所述第一单片机，用于根据所述第二单片机发送的多路循环选通信号的扫描周期控制每路所述模拟开关的循环选通周期，并在每路所述模拟开关向所述上位机内置式声卡的线性输入插孔0声道输出高频脉冲信号时输出对应的协调信号至所述上位机内置式声卡的线性输入插孔1声道。

本发明的基于上位机内置式声卡的数据采集装置，还包括与所述第二单片机连接的接口模块，所述接口模块，用于实现所述第二单片机与上位机之间的通讯，由所述上位机通过所述接口模块将所述多路循环选通信号的扫描周期和所述脉冲信号选通设置信息发送至所述第二单片机。

本发明的基于上位机内置式声卡的数据采集装置，所述第一单片机和所述第二单片机均包括AT89S52型单片机及其外围电路，所述模拟开关为由两个三极管构成，所述频率转换模块包括LM331型电压-频率变换芯片及其外围电路，所述脉冲信号输入选择模块为继电器开关电路，所述接口模块包括MAX232电平转换模块和与其连接的232-USB转换器。

本发明的基于上位机内置式声卡的数据采集装置，所述频率转换模块包括一路标定模块，所述标定模块，用于对所述频率转换模块中的转换系数进行微调以标定信号。

本发明的基于上位机内置式声卡的数据采集装置，所述模拟开关、所述频率转换模块和所述脉冲信号输入选择模块均为8路。

再一方面，本发明还提供了一种基于上位机内置式声卡的数据采集系统，包括上位机和上述基于上位机内置式声卡的数据采集装置，所述上位机包括：

扫描周期控制模块，用于生成所述多路循环选通信号的扫描周期并通过所述接口模块将其发送至所述第二单片机；

内置式声卡，包括线性输入插孔1声道和线性输入插孔0声道，所述线性输入插孔1声道用于接收多路协调信号，所述线性输入插孔0声道用于接收多路频率信号；

数据处理模块，用于将所述内置式声卡的线性输入插孔0声道接收到的多路频率信号和所述内置式声卡的线性输入插孔1声道接收到的多路协调信号进行滤波、频谱分析和频率特征量的提取处理，然后，根据所述内置式声卡的线性输入插孔1声道接收到的多路协调信号来识别分时输入至所述内置式声卡的线性输入插孔0声道的多路频率信号属于8路输入信号中的哪一路，如果该输入信号为高频脉冲信号，则直接显示，否则该路输入信号进行电压-频率逆变换，还原成对应的低频/直流模拟信号并显示；