本發(fā)明涉及一種用于多個引伸計數(shù)據(jù)采集的接口電路系統(tǒng)，適用于電子領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在金屬材料的力學(xué)性能測試實驗中，測定材料的變形通常有兩種方法：1）傳統(tǒng)方法，即利用球鉸式引伸儀測量金屬材料的微小變形量，該方法存在很多缺點和不足，如讀數(shù)誤差太大、人工計算麻煩、時效性差、操作繁瑣、檢驗精度低等，導(dǎo)致其很多時候無法滿足教學(xué)實驗或生產(chǎn)加工的實際功能需求；2）電子儀器采集方法，即應(yīng)用與引伸計有關(guān)的專用電子儀器設(shè)備對金屬材料的微小變形量進(jìn)行測量。但是目前這些專用的電子儀器設(shè)備大多數(shù)采用 PCI 板卡的形式與計算機(jī)進(jìn)行通訊連接，需要另外專門配備計算機(jī)并安裝配套系統(tǒng)軟件才能使用；成套軟硬件設(shè)備不僅價格昂貴，而且其接口形式單一、便攜性差，不便于一些特殊現(xiàn)場的實際使用，后期維護(hù)和改進(jìn)升級也很困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種用于多個引伸計數(shù)據(jù)采集的接口電路系統(tǒng)，可以對1～3路引伸計信號同時進(jìn)行檢測，對材料1～3個維度的形變量進(jìn)行直觀顯示；該系統(tǒng)檢測精度高、實時性好、造價低、體積小、便攜性好；同時該系統(tǒng)設(shè)置有串行通信接口，可與外部計算機(jī)進(jìn)行互聯(lián)通信，上位計算機(jī)通過啟動配套的系統(tǒng)軟件可以對檢測參數(shù)進(jìn)行直觀顯示和后期處理，系統(tǒng)軟件的維護(hù)和升級方便快捷。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：所述系統(tǒng)硬件電路采用模塊化設(shè)計思想，首先對電子引伸計輸出的微小毫伏信號進(jìn)行放大和硬件濾波，然后經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后由單片機(jī)處理數(shù)據(jù)并將處理結(jié)果由液晶模塊實時顯示出來、同時可以通過通訊接口發(fā)送給上位計算機(jī)。其中單片機(jī)系統(tǒng)以STC12C5410AD為核心，液晶電路選用1602型液晶，串行通信電路采用MAX232轉(zhuǎn)換電平完成通信任務(wù)，電源部分由LM1117-5提供+5V電壓。

根據(jù)輸出信號特點，要求放大電路對信號具有較高的放大增益，并且在放大過程中盡量少引入噪聲。因此系統(tǒng)設(shè)計選用了專門的信號調(diào)理集成芯片AD7714（可編程增益放大器）。其優(yōu)點是放大倍數(shù)可以根據(jù)實際需要調(diào)整，而且集成在芯片內(nèi)部引入的噪聲小。通過測量知道系統(tǒng)前端的電子引伸計輸出信號的外部干擾很大，所以濾波處理是必要的。系統(tǒng)采用軟硬件濾波相結(jié)合的方法，通過 AD7714 進(jìn)行硬件濾波，在程序中加入濾波算法對信號進(jìn)行進(jìn)一步的處理；其優(yōu)點是方法簡單，不需要搭建復(fù)雜的硬件電路，對小信號的處理效果比較好。

所述系統(tǒng)直接采用 AD7714 對電子引伸計信號進(jìn)行處理，它內(nèi)部包括開關(guān)矩陣、緩沖器、可編程增益放大器、電荷平衡式A/D轉(zhuǎn)換器、串行接口、寄存器組及時鐘發(fā)生器，可以對小信號直接進(jìn)行處理，適合本系統(tǒng)對小信號處理的需要。

本發(fā)明的有益效果是：該系統(tǒng)可以對1～3路引伸計信號同時進(jìn)行檢測，對材料1～3個維度的形變量進(jìn)行直觀顯示；檢測精度高、實時性好、造價低、體積小、便攜性好；同時該系統(tǒng)設(shè)置有串行通信接口，可與外部計算機(jī)進(jìn)行互聯(lián)通信，上位計算機(jī)通過啟動配套的系統(tǒng)軟件可以對檢測參數(shù)進(jìn)行直觀顯示和后期處理，系統(tǒng)軟件的維護(hù)和升級方便快捷。

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)硬件電路框圖。

圖2是本發(fā)明的AD7714及其外圍電路圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1，系統(tǒng)硬件電路采用模塊化設(shè)計思想，首先對電子引伸計輸出的微小毫伏信號進(jìn)行放大和硬件濾波，然后經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，最后由單片機(jī)處理數(shù)據(jù)并將處理結(jié)果由液晶模塊實時顯示出來、同時可以通過通訊接口發(fā)送給上位計算機(jī)。其中單片機(jī)系統(tǒng)以STC12C5410AD為核心，液晶電路選用1602型液晶，串行通信電路采用MAX232轉(zhuǎn)換電平完成通信任務(wù)，電源部分由LM1117-5提供+5V電壓。

根據(jù)輸出信號特點，要求放大電路對信號具有較高的放大增益，并且在放大過程中盡量少引入噪聲。因此系統(tǒng)設(shè)計選用了專門的信號調(diào)理集成芯片AD7714（可編程增益放大器）。其優(yōu)點是放大倍數(shù)可以根據(jù)實際需要調(diào)整，而且集成在芯片內(nèi)部引入的噪聲小。通過測量知道系統(tǒng)前端的電子引伸計輸出信號的外部干擾很大，所以濾波處理是必要的。系統(tǒng)采用軟硬件濾波相結(jié)合的方法，通過 AD7714 進(jìn)行硬件濾波，在程序中加入濾波算法對信號進(jìn)行進(jìn)一步的處理；其優(yōu)點是方法簡單，不需要搭建復(fù)雜的硬件電路，對小信號的處理效果比較好。

如圖2，系統(tǒng)直接采用 AD7714 對電子引伸計信號進(jìn)行處理，它內(nèi)部包括開關(guān)矩陣、緩沖器、可編程增益放大器、電荷平衡式A/D轉(zhuǎn)換器、串行接口、寄存器組及時鐘發(fā)生器，可以對小信號直接進(jìn)行處理，適合本系統(tǒng)對小信號處理的需要。其具有如下特點：1）采用電荷平衡式 ADC；2）24 位無誤碼；3）非線性誤差為±0.0015%；4）具有三線性串行接口，能與SPI、QSPI、MICRO WIRET、DSP 接口兼容；5）內(nèi)部有8個寄存器，利用微控制器，通過串行接口可將AD7714配置成差分輸入或單端輸入方式，能構(gòu)成3通道（差分輸入）或5通道（單端輸入）的輸入通道；6）具有自校準(zhǔn)、系統(tǒng)校準(zhǔn)、系統(tǒng)失調(diào)校準(zhǔn)及背景校準(zhǔn)等多種校準(zhǔn)功能，通過自校準(zhǔn)可以消除零刻度和滿刻度時系統(tǒng)誤差、紊亂時誤差以及溫度改變引起的數(shù)據(jù)漂移。AD7714具有6個可編程的模擬輸入通道（AIN1-AIN6），這正好符合同時檢測多路引伸計數(shù)據(jù)的要求。