基于USB采集卡的压力数据采集系统-电路与系统专业论文.docx

Dissertation Submitted to Hangzhou Dianzi University for the Degree of Master Pressure Data Acquisition System Based on USB Data Acquisition Card Candidate: Lin Hongquan Supervisor: Mao Xianggen March, 2015 杭州电子科技大学 学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研 究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人 或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文使用授权说明 本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研 究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证 毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大 学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文 的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密 论文在解密后遵守此规定） 论文作者签名： 日期： 年 月 日 指导教师签名： 日期： 年 月 日 摘 要 压力是工业生产和科研领域中的一个重要的参数指标，工业生产的现代化管 理需要能够提供对压力数据的实时采集和监控。传统总线的采集设备存在安装繁 琐、传输速率低、可挂载的设备少等问题，制约着数据采集系统的发展。由于 USB 总线在支持热插拔、数据传输快、性价比高等方面的特点，本文提出了基 于 USB 采集卡的压力数据采集系统，解决了传统总线面临的问题。 文中首先介绍了 USB 总线的特点，并阐述了 USB 数据采集设备的国内外发 展状况。之后详细介绍了 USB 协议的有关规定，并根据系统的性能指标，设计 了基于 USB 采集卡的压力数据采集系统的整体方案。本系统采集压力变送器的 压力信号，利用 USB 总线传输压力数据，实现对压力数据的实时动态采集。 系统的硬件设计主要包括了 PIC16F886 单片机的最小系统，USB 接口电路 设计以及串口调试电路。USB 接口电路采用的 USB 接口芯片是 PDIUSBD12 芯 片。利用 PIC16F886 单片机内部的 10 位 A/D 模块采集压力变送器的压力信号， 压力数据通过 USB 接口传输到 PC 机，并通过串口调试电路，利用调试助手打 印出 USB 枚举过程信息。系统的软件设计包括了单片机的固件程序、USB 设备 驱动程序以及采集应用程序。单片机的固件程序是压力采集系统软件设计的底层 部分，主要包括了系统的初始化程序、USB 的枚举过程程序、压力数据采集程 序。USB 枚举程序用来完成 PC 机对 USB 采集卡的识别。USB 设备驱动程序， 提供了采集应用程序访问 USB 数据采集卡的接口。采集应用程序提供了压力数 据采集系统的界面，动态显示采集的压力数据。系统的输入电压范围是 0~5V， 采集的压力值范围是 0~1Mpa，压力值可允许的误差范围是±0.5%。系统测试结 果显示，能够完成压力数据采集功能，压力值的误差范围在±0.5%。 本系统通过 USB 总线，将采集的压力数据传送到 PC 机并显示，具有支持 热插拔，使用方便的优点。 关键词：压力，USB，数据采集，热插拔 I ABSTRACT Pressure value is an important parameter index in the field of industrial production and scientific research, modern management of industrial production need to provide real-time data collection and monitoring of pressure data. Data acquisition devices based on traditional bus restrict the development of inconvenient installation, which has low transferring rate and less mountable equipments and other issues. Because of the characteristics of USB