一種基于linux操作系統(tǒng)的無紙記錄儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無紙記錄儀，尤其是涉及高速高精度無紙記錄儀。
【背景技術(shù)】
[0002]縱觀記錄儀的發(fā)展歷程，大致經(jīng)歷了三個階段:傳統(tǒng)的機械模擬儀表、第一代無紙記錄儀和基于虛擬技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化多功能無紙記錄儀。
[0003]1995年以前，記錄儀大部分是傳統(tǒng)的機械模擬儀表，這種記錄儀通過記錄筆在記錄紙上繪制數(shù)據(jù)曲線，從而達到數(shù)據(jù)記錄的目的。但是由于其筆頭伺服系統(tǒng)復(fù)雜，機械部件多，導(dǎo)致其可靠性低、維護及運行成本較高，同時，這類儀表在人機交互方面只能顯示數(shù)據(jù)曲線，交互方式單一。
[0004]1996年,浙大中控率先推出了 JL20系列無紙記錄儀,該無紙記錄儀摒棄了傳統(tǒng)的機械模擬儀表中使用的記錄筆和記錄紙，把需要記錄監(jiān)視的輸入信號，通過微處理器進行處理后，一方面在液晶顯示屏上以多種形式的畫面顯示，一方面把信號數(shù)據(jù)存放在半導(dǎo)體的存儲器內(nèi)，以便在記錄儀上直接進行數(shù)據(jù)和圖形查詢、翻閱、以及打印等操作。該類型的無紙記錄儀的記錄精度以及速度都不高，同時數(shù)據(jù)存儲容量小，體積大，不方便攜帶。
[0005]傳統(tǒng)無紙記錄儀采用單核心模式，數(shù)據(jù)的采集和數(shù)據(jù)的存儲和顯示都由一個控制器統(tǒng)一控制，采用串口通訊，數(shù)據(jù)的記錄速率較低；采用的AD芯片位數(shù)不高，采集精度較低；采用小尺寸屏幕顯示，按鍵交互，交互不便，大大降低了使用效率；采用直插式板卡式通道，占據(jù)大量空間，導(dǎo)致無紙記錄儀的體積較大，不方便攜帶使用。
[0006]近年來，隨著社會的不斷發(fā)展，人們對無紙記錄儀的要求越來越高，傳統(tǒng)無紙記錄儀的缺點也越來越明顯。傳統(tǒng)記錄儀的低記錄速率、低精度、交互不便、大體積，不便攜帶的缺點，嚴(yán)重影響了無紙記錄儀的應(yīng)用和發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]1、發(fā)明要解決的技術(shù)問題。
[0008]本發(fā)明針對傳統(tǒng)無紙記錄儀的低記錄速率、低精度、交互不便、大體積的不足，提供一種基于LINUX操作系統(tǒng)的無紙記錄儀，該產(chǎn)品具有體積小、成本低、精度高、記錄速率快、實時性好、交互簡單等優(yōu)點，采用雙核化設(shè)計，分化系統(tǒng)功能，利用實時操作系統(tǒng)的實時性、可靠性和穩(wěn)定性來提高無紙記錄儀的性能，滿足市場對無紙記錄儀的新要求。
[0009]2、技術(shù)方案。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明才采用的技術(shù)方案如下。
[0011]本發(fā)明提供的一種基于LINUX操作系統(tǒng)的無紙記錄儀主要分為操作系統(tǒng)模塊、數(shù)據(jù)采集卡模塊及無紙記錄儀終端軟件。其中，操作系統(tǒng)模塊用于運行LINUX系統(tǒng)，無紙記錄儀終端軟件運行于LINUX系統(tǒng)上，通過調(diào)用數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動程序來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集卡模塊的指令控制和數(shù)據(jù)讀取，數(shù)據(jù)采集卡模塊在無紙記錄儀終端軟件發(fā)出讀取數(shù)據(jù)指令后，將采集到的并經(jīng)過前期處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到無紙記錄儀終端軟件中，無紙記錄儀終端軟件在通過對數(shù)據(jù)采集卡模塊傳輸上來的數(shù)據(jù)進行處理后，將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上，并以數(shù)據(jù)庫的形式儲存在存儲器件中。
[0012]所述的操作系統(tǒng)模塊包括微處理器CPU、存儲器、顯示器、USB設(shè)備接口、SD卡接口、RTC時鐘電路、時鐘電路、串口通訊電路和操作系統(tǒng)電源電路，主要是為運行LINUX系統(tǒng)提供一個穩(wěn)定的硬件平臺。
[0013]所述的微處理器CPU采用的是ARM9架構(gòu)的高性能低功耗的微處理器，作為整個系統(tǒng)的核心之一，主要用于運行LINUX系統(tǒng)。
[0014]所述的存儲器采用大容量FLASH存儲器，可快速讀寫數(shù)據(jù)，掉電亦可以不丟數(shù)據(jù)，用于存儲數(shù)據(jù)并為系統(tǒng)運行提供內(nèi)存。
[0015]所述的顯示器采用7寸彩色觸摸顯示液晶，配合LINUX操作系統(tǒng)豐富的界面顯示以實現(xiàn)方便的人機交互，提供舒適的操作感，提高界面友好度。
[0016]所述的操作系統(tǒng)電源電路用以為上述操作系統(tǒng)模塊中的各個部分提供穩(wěn)定的工作電源。
[0017]所述的USB設(shè)備接口和SD卡接口分別用于實現(xiàn)系統(tǒng)對USB存儲設(shè)備和SD卡的讀寫操作。
[0018]所述的RTC時鐘電路，用于實現(xiàn)系統(tǒng)時間設(shè)置，同時為數(shù)據(jù)記錄提供連續(xù)的時間節(jié)點。
[0019]所述的時鐘電路，為系統(tǒng)運行提供穩(wěn)定時鐘，確保系統(tǒng)正常運行。
[0020]所述的串口通訊電路，主要用于調(diào)試系統(tǒng)和程序。
[0021]所述的操作系統(tǒng)電源電路，主要是將上級電源經(jīng)過進一步穩(wěn)定處理后，為操作系統(tǒng)模塊提供工作電源。
[0022]所述的微處理器CPU分別與顯示器、USB設(shè)備接口、SD卡接口、RTC時鐘電路、時鐘電路、串口通訊電路相連，所述的操作系統(tǒng)電源電路分別與微處理器CPU、存儲器、顯示器、USB設(shè)備接口、SD卡接口、RTC時鐘電路、串口通訊電路相連，為它們提供工作電源，整個操作系統(tǒng)模塊可穩(wěn)定運行LINUX操作系統(tǒng)。
[0023]所述的數(shù)據(jù)采集卡模塊包括微控制器、電源電路和萬能輸入電路。其中:
所述的微控制器，采用16位低功耗單片機，是整個系統(tǒng)核心之一，主要用來作為數(shù)據(jù)采集模塊的控制核心，對上述萬能輸入電路傳送過來的數(shù)據(jù)進行前期處理，具體處理過程包括物理量回歸以及非線性化補償，并在上述無紙記錄儀終端軟件的讀取指令要求下，將進行前期處理后的數(shù)據(jù)傳送給上述操作系統(tǒng)模塊中的微處理器CPU。
[0024]所述的萬能輸入電路，在上述的微控制器的控制和驅(qū)動下，實現(xiàn)多種信號采集，并將采集到的數(shù)據(jù)傳送到上述的微控制器中。
[0025]所述的電源電路采用多種集成穩(wěn)壓芯片，產(chǎn)生多種驅(qū)動電壓，為上述的操作系統(tǒng)模塊和數(shù)據(jù)采集卡模塊提供電源。
[0026]所述的電源電路與微控制器、萬能輸入電路以及上述操作系統(tǒng)模塊中的操作系統(tǒng)電源電路相連，為它們提供工作電源，所述的微控制器與萬能輸入電路以及上述的操作系統(tǒng)模塊中的微處理器CPU相連，構(gòu)成數(shù)據(jù)的通訊通道。
[0027]所述的無紙記錄儀終端軟件包括數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動程序和無紙記錄儀程序。其中: 所述的數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動程序是針對本發(fā)明硬件結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計，用以實現(xiàn)上述數(shù)據(jù)采集卡模塊和操作系統(tǒng)模塊之間的高速穩(wěn)定的通訊，采用SPI協(xié)議，同步收發(fā)，其可被編譯到LINUX操作系統(tǒng)內(nèi)核中，作為系統(tǒng)的底層硬件驅(qū)動，可被用戶程序調(diào)用。
[0028]所述無紙記錄儀程序，采用QT編寫，運行與LINUX操作系統(tǒng)上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集卡設(shè)置、數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)顯示、SD卡檢測、U盤檢測、PID運算、熱電偶冷端溫度補償、上位機通訊，其中，數(shù)據(jù)采集卡設(shè)置和數(shù)據(jù)讀取通過加載上述的數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動程序來實現(xiàn)，數(shù)據(jù)存儲采用采用輕量級數(shù)據(jù)庫SQLite。
[0029]更進一步的說，所述萬能輸入電路包括電壓采集電路、熱電偶采集電路、電流采集電路、電阻/熱電阻采集電路、模擬開關(guān)切換電路、高精度AD轉(zhuǎn)換電路。其中:
所述高精度AD電路采用24位高精度AD轉(zhuǎn)換芯片，在上述數(shù)據(jù)采集卡模塊的微控制器的控制和驅(qū)動下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速、高精度采集。
[0030]所述電壓采集電路用于實現(xiàn)電壓信號的采集，該電路包含兩種放大倍數(shù)，分別用來采集標(biāo)準(zhǔn)電壓信號和微電壓信號，其中微電壓信號需經(jīng)過低溫漂的放大器放大后再采集，在上述數(shù)據(jù)采集卡模塊的微控制器的控制下，通過上述模擬開關(guān)切換兩種放大倍數(shù)電路實現(xiàn)切換。
[0031]所述熱電偶采集電路用來實現(xiàn)熱電偶信號的采集，采用低溫漂的放大器以實現(xiàn)熱電偶?目號聞精度放大，從而實現(xiàn)聞精度米集。
[0032]所述電流采集電路通過測量電流信號流過精密電阻所產(chǎn)生的電壓以實現(xiàn)電流信號的采集。
[0033]所述電阻/熱電阻采集電路通過測量恒流源流過電阻/熱電阻所產(chǎn)生的電壓以實現(xiàn)電阻信號的采集。
[0034]所述模擬開關(guān)切換電路主要用于實現(xiàn)萬能輸入，在上述數(shù)據(jù)采集卡模塊的微控制器的控制下，實現(xiàn)不同信號采集電路的無擾動快速切換。
[0035]所述的模擬開關(guān)切換電路分別與電壓采集電路、熱電偶采集電路、電流采集電路、熱電阻采集電路相連，所述高精度AD轉(zhuǎn)換電路與模擬開關(guān)切換電路相連。
[0036]3、有益效果。
[0037]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，有如下顯著效果。
[0038](I)本發(fā)明的一種基于LINUX操作系統(tǒng)的無紙記錄儀，采用LINUX操作系統(tǒng)作為系統(tǒng)的軟件平臺，操作系統(tǒng)的實時性、可靠性、穩(wěn)定性以及豐富的操作界面元素，可以提高無紙記錄儀的穩(wěn)定性、可靠性以及工作效率。
[0039](2)本發(fā)明的一種基于LINUX操作系統(tǒng)的無紙記錄儀，采用多核化設(shè)