一种多通道摩擦纳米发电机的电信号采集系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多通道摩擦纳米发电机的电信号采集系统，主控模块、存储模块、串口模块和下载接口模块的数量均设置为2，任意一个所述的存储模块、串口模块和下载接口模块均与一个主控模块电性连接，2个主控模块电性连接；一个主控模块产生一定周期的信号，并传输到另一个主控模块，通过检测下降沿来定期写入存储模块，串口模块用于调试，与外界终端进行无线通讯连接；所述下载接口模块用于接收下载的信息，数模地隔离模块使地线分开布置，减小模拟地和地电流的干扰；电源模块为主控模块、存储模块、串口模块和下载接口模块提供电能；做到信号的连续、实时采集与储存，两个主控模块补充了传感器阵列实时采集信号通道数，进行双通道采集。道采集。道采集。

【技术实现步骤摘要】
一种多通道摩擦纳米发电机的电信号采集系统


[0001]本专利技术涉及电子
，更具体地，涉及一种多通道摩擦纳米发电机的电信号采集系统。

技术介绍

[0002]纳米发电机现在被定义为使用位移电流作为驱动力有效地将机械能转换成电能/电信号的一个领域，随着该领域的发展，人们有意将纳米发电机系统制作成传感器件，致力于开发纳米级可持续自供电技术以解决电子产品和微纳系统自持能力和小型化应用问题。
[0003]目前，传感器阵列多是基于电容式电压传感器(CP)制作而成，这种传感器与大多数MCU阻抗匹配良好，但是可与摩擦纳米发电机阻抗匹配的多通道电信号采集模块并没有研制出来，现有的也有很多问题：(1)、目前的数据采集模块与摩擦纳米发电机阻抗不匹配；(2)、无法做到信号的连续、实时采集与储存；(3)、传感器阵列实时采集信号通道不够、与摩擦纳米发电机耦合不成功。
[0004]现有的技术中，中国专利技术专利CN107181423A公开了“一种集成的摩擦电纳米发电机能量采集方法”，公开日为2017年09月19日，提出了一种集成的摩擦电纳米发电机能量采集方法，包括：步骤1，建立摩擦电纳米发电机的等效电路模型；步骤2，改变负载电阻和电容，分析摩擦电纳米发电机搭载电源管理电路时输出功率的变化；步骤3，通过改变负载调节电路功率开关占空比与负载电阻大小，调节电路的输出功率；该专利技术中，建立等效电路模型，改变负载电阻和电容，通过调节功率开关占空比与负载电阻大小来调节输出功率，其等效电路模型带有线性电阻负载电路来采集输出功率，并没有与摩擦纳米发电机阻抗匹配，无法做到连续收集。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决目前的数据采集模块与摩擦纳米发电机阻抗不匹配；无法做到信号的连续、实时采集与储存；传感器阵列实时采集信号通道不够的技术缺陷，提供了一种多通道摩擦纳米发电机的电信号采集系统。
[0006]为实现以上专利技术目的，采用的技术方案是：
[0007]一种多通道摩擦纳米发电机的电信号采集系统，包括主控模块、存储模块、串口模块、数模地隔离模块、下载接口模块和电源模块；所述主控模块的输出端与所述存储模块输入端、串口模块输入端、数模地隔离模块输入端和下载接口模块输入端均电性连接，所述电源模块为所述主控模块、存储模块、串口模块、数模地隔离模块和下载接口模块提供电能；所述主控模块、存储模块、串口模块和下载接口模块的数量均设置为2，任意一个所述的存储模块、串口模块和下载接口模块均与一个主控模块电性连接，2个主控模块电性连接。
[0008]上述方案中，两个主控模块之间电性连接，一个主控模块产生一定周期的信号，并传输到另一个主控模块，通过检测下降沿来定期写入存储模块，串口模块用于调试，与外界终端进行无线通讯连接；所述下载接口模块用于接收下载的信息，数模地隔离模块使地线
分开布置，减小模拟地和地电流的干扰；电源模块为主控模块、存储模块、串口模块和下载接口模块提供电能；可以做到信号的连续、实时采集与储存，两个主控模块补充了传感器阵列实时采集信号通道数，进行双通道采集。
[0009]任意一个所述主控模块包括5个电阻，分别为电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，5个电容，分别为电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5，晶体振荡器X1、发光二极管D1、发光二极管D2、开关S1和芯片STM32F429Z；
[0010]所述芯片STM32F429Z的PD9引脚和PD12引脚分别与所述发光二极管D1输出端和发光二极管D2输出端电性连接，所述发光二极管D1输入端与所述电阻R1一端电性连接，所述发光二极管D2输入端与所述电阻R2一端电性连接，所述电阻R1另一端和所述电阻R2另一端均与所述电源模块电性连接；
[0011]所述芯片STM32F429Z的VDD引脚均与所述电源模块电性连接；
[0012]所述芯片STM32F429Z的VSS引脚均接地，所述芯片STM32F429Z的VDDA引脚和VREF+引脚电性连接，且连接端与所述电容C1一端和电容C2一端均电性连接，所述电容C1另一端和电容C2另一端均接地；
[0013]所述芯片STM32F429Z的PDR
‑
ON引脚与所述电阻R3一端电性连接，所述电阻R3另一端与所述电源模块电性连接；
[0014]所述芯片STM32F429Z的VCAP1引脚和VCAP2引脚分别与所述电容C3一端和电容C4一端均电性连接，所述电容C3另一端和电容C4另一端均接地；
[0015]所述芯片STM32F429Z的OSC
‑
IN引脚和OSC
‑
OUT引脚分别与晶体振荡器X1的两端电性连接；
[0016]所述芯片STM32F429Z的BOOT0引脚与所述电阻R4一端电性连接，所述电阻R4另一端接地；
[0017]所述芯片STM32F429Z的NRST引脚与所述电阻R5一端、电容C5一端和开关S1一端均电性连接，所述电阻R5另一端与所述电源模块电性连接，所述电容C5另一端和开关S1另一端均接地；
[0018]2个所述主控模块通过PB4引脚和PB5引脚电性连接；
[0019]所述芯片STM32F429Z与存储模块、串口模块、数模地隔离模块和下载接口模块均电性连接。
[0020]任意一个所述存储模块包括6个电阻，分别为电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R11和存储器SD；
[0021]所述存储器SD的CD端口接地，所述存储器SD的D1端口与所述芯片STM32F429Z的PC9引脚和电阻R6一端均电性连接；
[0022]所述存储器SD的D0端口与所述芯片STM32F429Z的PC8引脚和电阻R7一端均电性连接；
[0023]所述存储器SD的GND端口接地；
[0024]所述存储器SD的CLK端口与所述芯片STM32F429Z的PC12引脚和电阻R8一端均电性连接；
[0025]所述存储器VCC的端口与所述电源模块电性连接；
[0026]所述存储器SD的CMD端口与所述芯片STM32F429Z的PD2引脚和电阻R9一端均电性
连接；
[0027]所述存储器SD的D3端口与所述芯片STM32F429Z的PC11引脚和电阻R10一端均电性连接；
[0028]所述存储器SD的D2端口与所述芯片STM32F429Z的PC10引脚和电阻R11一端均电性连接；
[0029]所述电阻R6另一端、电阻R7另一端、电阻R8另一端、电阻R9另一端、电阻R10另一端和电阻R11另一端均与所述电源模块电性连接。
[0030]任意一个所述串口模块包括4端口插板；
[0031]所述4端口插板的1端口与所述芯片STM32F429Z的PD5引脚电性连接；
[0032]所述4端口插板的2端口与所述芯片STM32F429Z的PD6引脚电性连接；
[0033]所述4端口插板的3端口接地；所述4端口插本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多通道摩擦纳米发电机的电信号采集系统，其特征在于，包括主控模块、存储模块、串口模块、数模地隔离模块、下载接口模块和电源模块；所述主控模块的输出端与所述存储模块输入端、串口模块输入端、数模地隔离模块输入端和下载接口模块输入端均电性连接，所述电源模块为所述主控模块、存储模块、串口模块、数模地隔离模块和下载接口模块提供电能；所述主控模块、存储模块、串口模块和下载接口模块的数量均设置为2，任意一个所述的存储模块、串口模块和下载接口模块均与一个主控模块电性连接，2个主控模块电性连接。2.根据权利要求1所述的一种多通道摩擦纳米发电机的电信号采集系统，其特征在于，任意一个所述主控模块包括5个电阻，分别为电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和电阻R5，5个电容，分别为电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5，晶体振荡器X1、发光二极管D1、发光二极管D2、开关S1和芯片STM32F429Z；所述芯片STM32F429Z的PD9引脚和PD12引脚分别与所述发光二极管D1输出端和发光二极管D2输出端电性连接，所述发光二极管D1输入端与所述电阻R1一端电性连接，所述发光二极管D2输入端与所述电阻R2一端电性连接，所述电阻R1另一端和所述电阻R2另一端均与所述电源模块电性连接；所述芯片STM32F429Z的VDD引脚均与所述电源模块电性连接；所述芯片STM32F429Z的VSS引脚均接地，所述芯片STM32F429Z的VDDA引脚和VREF+引脚电性连接，且连接端与所述电容C1一端和电容C2一端均电性连接，所述电容C1另一端和电容C2另一端均接地；所述芯片STM32F429Z的PDR
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ON引脚与所述电阻R3一端电性连接，所述电阻R3另一端与所述电源模块电性连接；所述芯片STM32F429Z的VCAP1引脚和VCAP2引脚分别与所述电容C3一端和电容C4一端均电性连接，所述电容C3另一端和电容C4另一端均接地；所述芯片STM32F429Z的OSC
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IN引脚和OSC
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OUT引脚分别与晶体振荡器X1的两端电性连接；所述芯片STM32F429Z的BOOT0引脚与所述电阻R4一端电性连接，所述电阻R4另一端接地；所述芯片STM32F429Z的NRST引脚与所述电阻R5一端、电容C5一端和开关S1一端均电性连接，所述电阻R5另一端与所述电源模块电性连接，所述电容C5另一端和开关S1另一端均接地；2个所述主控模块通过PB4引脚和PB5引脚电性连接；所述芯片STM32F429Z与存储模块、串口模块、数模地隔离模块和下载接口模块均电性连接。3.根据权利要求2所述的一种多通道摩擦纳米发电机的电信号采集系统，其特征在于，任意一个所述存储模块包括6个电阻，分别为电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R11和存储器SD；所述存储器SD的CD端口接地，所述存储器SD的D1端口与所述芯片STM32F429Z的PC9引脚和电阻R6一端均电性连接；所述存储器SD的D0端口与所述芯片STM32F429Z的PC8引脚和电阻R7一端均电性连接；
所述存储器SD的GND端口接地；所述存储器SD的CLK端口与所述芯片STM32F429Z的PC12引脚和电阻R8一端均电性连接；所述存储器VCC的端口与所述电源模块电性连接；所述存储器SD的CMD端口与所述芯片STM32F429Z的PD2引脚和电阻R9一端均电性连接；所述存储器SD的D3端口与所述芯片STM32F429Z的PC11引脚和电阻R10一端均电性连接；所述存储器SD的D2端口与所述芯片STM32F429Z的PC10引脚和电阻R11一端均电性连接；所述电阻R6另一端、电阻R7另一端、电阻R8另一端、电阻R9另一端、电阻R10另一端和电阻R11另一端均与所述电源模块电性连接。4.根据权利要求2所述的一种多通道摩擦纳米发电机的电信号采集系统，其特征在于，任意一个所述串口模块包括4端口插板；所述4端口插板的1端口与所述芯片STM32F429Z的PD5引脚电性连接；所述4端口插板的2端口与所述芯片STM32F429Z的PD6引脚电性连接；所述4端口插板的3端口接地；所述4端口插板的4端口与所述电源模块电性连接。5.根据权利要求2所述的一种多通道摩擦纳米发电机的电信号采集系统，其特征在于，任意一个所述下载接口模块包括2个电阻和接口插板，2个电阻分别为电阻R12和电阻R13；所述接口插板的1端口与所述电源模块电性连接；所述接口插板的2端口与所述芯片STM32F429Z的PB11引脚电性连接；所述接口插板的3端口与所述芯片STM32F429Z的PB10引脚电性连接；所述接口插板的4端口与所述芯片STM32F429Z的PA13引脚和电阻R1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄龙彪，郑秋群，苏林宇，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：