[发明专利]基于嵌入式系统的智能触发装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号触发装置，特别是一种基于嵌入式系统的信号触发装置。

背景技术

目前，在材料力学试验中不仅需要记录载荷、位移等传感器的数据，还往往需要同步拍摄试样变形破坏过程的照片。在采用普通相机拍摄时，可以手动控制快门并记录拍摄时的载荷或位移量。尽管同步误差不是很大，但若拍摄间隔较短时，实验操作还是很繁琐的，工作量很大。若采用高速相机拍摄，因为一秒钟要拍摄成百上千甚至数十万帧照片，手动控制快门带来的误差是很大的。不仅是同步性很差，有时甚至错过了拍摄时机。此外，在材料实验机与扫描电镜、工业CT、声发射等设备配合工作时，也需同步记录SEM图像、CT图像、声发射信息等对应的载荷位移信息，或根据特定的载荷位移数据来启动拍摄记录过程。现有的材料实验机一般没有提供触发信号的输出端口。极个别高端实验机也就仅仅提供一个根据预设阈值来输出触发信号的端口，不能根据实时采集的数据来输出触发信号。

由于触发信号要根据测量到的载荷位移等数据结果来输出，实时和高精度的数据采集是首要基础。在接收到测量数据后，需要进行一系列的智能判断，以确定是否输出触发信号。尽管可以选择微机来完成这些工作，但由于其体积较大，不便移动，缺乏灵活性，且由于微机及其操作系统基于普林斯顿结构的特点，实时性不理想。而单片机及DSP芯片虽能很好的实现实时数据采集，但对数据的逻辑分析能力不强，难以根据具体的实验目的灵活调整数据分析判断方法来输出触发信号。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于嵌入式系统的智能触发装置，解决无法对大量实时采集的信号进行复杂的数据分析，并及时生成触发控制信号的技术问题。

本发明的另一个目的是提供一种对上述基于嵌入式系统的智能触发装置的控制方法，解决信号采集、数据处理和控制信号生成不易同步和协调的技术问题。

本发明的基于嵌入式系统的智能触发装置，包括电源，其中：还包括ARM系统板、信号采集模块和信号触发模块，

信号采集模块用于完成对多路数据信号的实时采集，并通过I2C数据总线接口向ARM系统板输出；

ARM系统板接收实时采集的数据信号，利用内置数据处理模型对多路数据信号进行实时处理，在符合内置触发策略时生成触发数据，通过GPIO接口输出；

信号触发模块通过GPIO接口与ARM系统板通信，根据触发数据生成相应的触发信号。

所述信号采集模块包括多通道A/D转换装置与I2C总线接口，

多通道A/D转换装置，用于同时采集多路实时数据信号，输出采集数据；通过I2C总线接口将采集数据传送至ARM系统板；

多通道A/D转换装置包括信号调理装置、模数转换装置和通道选择装置，

信号调理装置，将待采集信号源的电压幅值按比例转换为设定幅值范围内的电压信号输出；

模数转换装置，将信号调理装置输出的电压信号进行模数转换后作为采集数据输出；

通道选择装置，从若干个待采集信号源中选定一个或若干作为信号调理装置的信号输入。

所述信号触发模块包括电平驱动装置与GPIO接口，

电平驱动装置，通过GPIO接口接收触发数据，将触发数据转换为相应的脉冲信号或模拟信号输出。

所述信号触发模块还包括第一触发开关电路，第一触发开关电路通过GPIO接口输入触发信息。

所述信号触发模块还包括第二触发开关电路，将输入触发信息直接转换为相应的脉冲信号或模拟信号输出。

所述信号采集模块中包括第一模/数转换器、第二模/数转换器、第一全差动放大器、第二全差动放大器、多路复用器，

第一模/数转换器的引脚3和引脚4分别通过I2C总线接口的引脚SCL和引脚SDA连接外围系统板的I2C总线接口，第一模/数转换器的引脚3连接上拉电阻R21后连接+5V工作电压，第一模/数转换器的引脚4连接上拉电阻R22后连接+5V工作电压，第一模/数转换器的引脚5连接+5V工作电压，第一模/数转换器的引脚2接地；

第二模/数转换器的引脚3和引脚4分别通过I2C总线接口的引脚SCL和引脚SDA连接外围系统板的I2C总线接口，第二模/数转换器的引脚3连接上拉电阻R21后连接+5V工作电压，第二模/数转换器的引脚4连接上拉电阻R22后连接+5V工作电压，第二模/数转换器的引脚5连接+5V工作电压，第二模/数转换器的引脚2接地；