[发明专利]一种治超非现场执法高速高精度信号采集终端

权利要求书

1.一种治超非现场执法高速高精度信号采集终端，其特征是包括8路接口保护电路、8路全差分两级信号放大电路、8通道模数同步转换器、FPGA时序控制处理器、ARM信号处理器、CAN总线驱动电路、RS232通讯电路、电源转换电路；

信号采集终端将采集的输入信号由8路接口保护电路分别送入8路全差分两级信号放大电路，8路全差分两级信号放大电路对每只传感器信号进行两级放大，放大增益可调整，放大后的信号分别进入8通道模数同步转换器，FPGA时序控制处理器通过时序控制8通道模数同步转换器自动进行高速转换，将模拟信号转换为数字信号，然后由FPGA时序控制处理器读出数据并将数据缓存；ARM信号处理器按照一定的协议和时序从FPGA时序控制处理器中进行数据的读取和处理，处理完成的数据经过CAN总线驱动电路，通过CAN总线的方式和其它车道的信号采集终端级联，接入上级处理单元，上级处理单元通过CAN总线对每个信号采集终端进行地址随机分配，将分配好的地址输入对应的采集终端，实现车道和采集终端的一一对应，进而实现多车道的称量目的；RS232通讯电路可作为信号采集终端调试接口；电源转换电路供电范围为9～36VDC，为高速高精度信号采集终端提供电源。

2.根据权利要求1所述的治超非现场执法高速高精度信号采集终端，其特征是，FIFO时序控制处理器分为两个缓存区：第一缓存区和第二缓存区，总是一个用来存储8通道模数同步转换器转换后的数据，另一个用来让ARM信号处理器读出上一次转换到的数据，两个操作过程是同时进行交替工作的，只需要交替读出FIFO两个缓存区的数据就行，从而达到高速高精度采集的目的。

3.根据权利要求2所述的治超非现场执法高速高精度信号采集终端，其特征是，FPGA时序控制处理器中的FIFO缓存控制核用来判断8通道模数同步转换器一次采样是否结束，如果结束，将数据存在FIFO的第一缓存区；在第二次采样的时候将第一缓存区的数据读走然后清空第一缓存区的数据，并同时将第二次读到的采样数据存进第二缓存区，然后又将第二次读的数据从第二缓存区读走，同时8通道模数同步转换器采样并存储数据到第一缓存区。

4.根据权利要求1所述的治超非现场执法高速高精度信号采集终端，其特征是，电源转换电路供电范围为9～36VDC，由电源转换电路转换为双路5V电源：一路5VA对外部传感器、8路全差分两级信号放大电路和8通道模数同步转换电路供电；转3.3V为ARM、FPGA及周边电路供电；转1.2为FPGA的I/O电源供电，转2.5V作为8路全差分两级信号放大电路和8通道模数同步转换电路的基准电压；另一路为CAN总线驱动电路和RS232通讯电路供电。

5.根据权利要求1所述的治超非现场执法高速高精度信号采集终端，其特征是，8路全差分两级信号放大电路选择二级放大；窄条式称重场景，第一级放大700倍，第二级放大2倍；平板式称重场景，第一级放大125倍，第二级放大2倍；放大电路第一级选用放大器AD84xx，第二级驱动芯片选用AD80xx对第一级放大的信号进行二级放大，以及对AD采集芯片进行驱动。

6.根据权利要求1所述的治超非现场执法高速高精度信号采集终端，其特征是，输入信号进入8路全差分两级信号放大电路前通过接口保护电路先进行接口的保护和信号滤波，滤除传感器信号中的高频干扰、差模干扰以及共模干扰。

7.根据权利要求1所述的治超非现场执法高速高精度信号采集终端，其特征是，模数转换器选用8通道同步采样新芯片AD76xx,每通道集成SAR型调制器和数字滤波器，8通道模数同步转换器是SAR型模数转换器，支持交流和直流信号的同步采样，真双极性模拟输入，模拟输入钳位保护，具有二阶抗混叠滤波器。

8.根据权利要求1所述的治超非现场执法高速高精度信号采集终端，其特征是，FPGA时序控制处理器选择EP2C8Q208xxx，负责控制AD76XX的转换时序，保证8通道同步采样的精度以及后端数据处理的速度，从而实现高速高精度同步采样的目的。

9.根据权利要求1所述的治超非现场执法高速高精度信号采集终端，其特征是，ARM信号处理器选用STM32F4xxx,Cortex-M4内核，将采集到的电压信号转换为重量信息，根据现场应用生成车辆信息，完成过车流程，并将处理完成的数据进行上传。