以太网的远程控制信号调理系统

王灵芝,陈明孝

(漳州师范学院物理与电子信息工程系,漳州363000)

王灵芝(讲师),主要研究领域为嵌入式系统与可编程逻辑电路设计。

引 言

在许多物理实验(核聚变实验装置托卡马克的放电实验)的数据采集过程中,由于待测信号微弱且测试环境电磁辐射严重等因素,在数据采集前端往往需要对信号进行滤波和放大等信号调理操作,以滤除信号噪声并将待测信号调整到后端数据采集卡的最佳量程范围,最终提高整个数据采集系统的分辨率[1]。

一般认为在A/D转换器前加一个增益为2的前置放大电路可使测量分辨率增加1位,增益为4则分辨率将增加2位,以此类推。因此,在数据采集系统前端增加信号调理电路以扩展其动态范围是必要的。信号调理系统的以太网远程控制可以实现信号调理系统的统一管理,有效提高实验效率,并且减少实验人员进入实验现场调节调理电路的次数。

1 程控信号调理系统方案设计

设计需求:

①输入信号电压幅值(峰-峰值)为100 mV～10 V;

②8 个增益档位分别为 0.1、0.5、1、2 、5 、10、20 、50;

③滤波器类型可选,中心频率和品质因数可远程控制;

④放大器增益选择及程控滤波器各项参数均实现以太网远程控制;

⑤基于Socket设计上位机控制程序;

⑥下位机IP地址、放大器增益、滤波器各项参数通过可视化界面管理。

基于以上设计需求,本系统主要包括以下部分:控制器模块、程控滤波器模块、程控放大器模块和上位机数据采集控制程序。系统以AVR单片机为控制器,实现嵌入式以太网通信、滤波器参数和放大器参数的远程控制,并将以上各数据存储在非易失性存储器中,在系统开机或复位后能恢复关机前设置的参数值。……