刘金凤[1]2004年在《基于USB的便携式数据存储系统》文中研究说明USB接口具有使用方便，数据传输率高，又支持即插即用等特点，但由于USB接口协议复杂，涉及的方面广，特别是软件种类比较多，而且USB芯片种类繁多，使得USB设备的开发非常困难。而且随着USB应用领域的逐渐扩大，人们对于USB的期望也越来越高，希望USB能应用在各种计算机领域中，尤其是在移动数据领域中，希望能通过PDA等移动设备直接和USB外设通信，使得USB能应用在没有PC的领域中。如何将USB应用到嵌入式领域，实现USB的点对点通讯，成为目前USB研究领域的热点。 本文主要介绍了一种USB的主从控制器芯片SL811HS，及其在单片机的嵌入式系统中的应用。在介绍了SL811HS控制器芯片的主要特点的基础上，重点阐述了利用这一芯片在C语言的编程控制之下如何识别U盘的插入和拔出，以及如何将单片机的数据按协议规定写入U盘，其中的协议包括FAT文件协议，USB1.1协议和UFI命令协议。 在器件选择上，除了采用具有主机控制器功能的SL811HS芯片外，其核心芯片采用的是与MCS-51完全兼容的AT89C55，它具有20K的FLASH，不必片外扩展ROM，简化了硬件电路。 本系统实现了单片机对U盘的数据存储，速度快，存储容量大，数据读取方便，直观明了，系统工作安全可靠，抗干扰能力强，可扩展性大，而且针对下位机设计的串口协议简单，可以满足通常数据采集系统的数据存储要求。
张剑[2]2004年在《基于USB总线的便携式数据采集系统设计》文中进行了进一步梳理高速串行总线(USB)作为一种新兴的计算机外设总线标准，有着易用、真正的热插拔、高性能和系统造价低廉等优点。随着计算机总线技术的发展，虚拟仪器在性能稳步提高的基础上朝着小型化、便携化的方向发展。因此USB总线虚拟仪器概念很快被提出。本文作者基于此概念，进行本USB总线便携式数据采集系统的设计。在设计过程中笔者将USB1.1技术与数据采集技术相结合，同时融合了虚拟仪器的设计理念，设计过程中采用了CPLD技术、并行通道采集技术、WDM驱动程序技术等。 本文分两大部分：第一部分中笔者阐述了USB总线虚拟仪器技术以及数据采集技术的理论。第二部分笔者从软件开发和硬件开发两方面着手，重点描述了如何设计一个USB总线数据采集系统，对系统进行了详细的需求分析并给出了整个系统的体系结构。
江贻军[3]2008年在《基于U盘的多路过程数据采集器设计》文中研究说明本文以AT89C系列单片机为核心,综合现代存储技术、USB总线技术、VisualBasic开发技术,设计了一种基于U盘的多通道、低功耗、便携式数据采集系统。采用多微处理器的实现方案,主处理器负责U盘的读写及与从处理器的数据交换,从处理器负责数据的采集和数据处理。主从处理器在适当的时序控制下以并口方式进行通信。多处理器的系统方案大大减轻了主处理器的负担,使得系统功能模块化设计成为可能,增加了系统调试的方便性。本文在试验过程中以两路温度信号的采集作为示例。主处理器采用ATMEL公司生产的AT89C55WD单片机,USB通用接口芯片采用南京沁恒电子有限公司生产的CH375芯片,从处理器采用宏晶科技生产的STC12C5412AD,其内置8通道10位A/D负责数据采集。温度传感器采用玻封MF58系列热敏电阻。对U盘文件按照FAT32格式读写。数据通信采用C语言编程,从微处理器按照设定的采样间隔进行两路信号的采集,并对采集到的原始温度数据进行滤波处理和转换,以及与主微处理器进行通信。采用Visual Basic开发了数据采样参数(采样间隔等)设置和U盘数据读取处理等应用软件模块。采集到的多路过程数据以ASCⅡ格式写入U盘,存入U盘的数据可在PC机上进行离线数据分析和数据处理。同时,在软、硬件设计时均采用了有效的抗干扰措施。本文对整个系统的方案设计、制板、调试过程以及试验结果等方面进行了比较详细的叙述。
孙亚萍[4]2005年在《便携式数据采集仪的USB通讯、噪声模块设计》文中研究说明本论文主要是对原先的便携式数据采集仪进行改进,先进行程序移植,然后完成了USB通讯和噪声分析这两个模块的设计。 在USB通讯部分,首先简要介绍了USB1.1协议,重点探讨了USB总线的电气和机械特性、数据流模型以及通信协议,然后详细阐述了USB接口硬件电路的设计、固件程序开发、驱动程序的设计以及应用软件的编写。在硬件设计部分,介绍了芯片PDIUSBD12的性能,说明选择此芯片作为本采集仪的接口芯片的原因,并且给出了此芯片与单片机的具体接口方案。固件程序是根据程序的流程介绍的,程序的开始,要完成对USB接口初始化,使得采集仪任何时候接入主机,主机都可以检测到它。然后判断主机下传的请求类型,完成相应的工作。此模块中的驱动程序是采用2000 DDK编译的。驱动程序设计部分先介绍了WDM驱动程序的模型和工作流程,然后从驱动程序的开发工具选择,主要例程的功能,编译和调试过程,以及驱动程序的安装等方面详细说明了此采集仪的驱动程序的开发过程。USB模块的应用程序部分主要介绍了如何找到USB设备,以及如何通过API函数完成与设备的数据通讯,最后还介绍了通讯的界面。 噪声分析模块能完成对环境等噪声的测量和分析。首先介绍了噪声的物理量和评价的方法,然后介绍了TMS320C31的性能,最后介绍了此模块的具体设计。采集仪采用了双CPU结构,单片机和DSP完成不同的功能。单片机完成两个功能:采样长度和显示的图形类型等参数的设定,以及将总声压级以及图形显示在液晶显示器上。DSP主要用于数据采集,采用巴特沃兹滤波器对信号进行滤波,并能完成噪声的加权和倍频程等算法。 本论文已经完成了移植工作,以及USB通讯、噪声分析模块的设计和调试。
俞平[5]2005年在《基于DSP技术与USB2.0接口的数据采集处理系统》文中研究指明数据采集卡是一种把传感器输出的模拟信号转换成数字信号,并将数字信号输入到计算机系统的一种A/D 接口卡。一般的数据采集卡只局限于单纯的数据采集功能,信号的分析处理工作往往在上层的PC 机上完成。然而在有些对实时性要求高的场合,将会导致系统的实时性降低,甚至出现用户难以忍受的长时间等待。对于目前大部分的插卡式数据采集卡来说,用户在安装配置上将会花掉大量的时间,而且系统不具备热插拔和便携的优点。本文设计了一套基于DSP 和USB2.0的便携式数据采集处理系统,不仅突破了传统数据采集卡单纯数据采集的局限,具有板卡上完成数据处理的能力,同时具有热插拔和便携的优点,更加适合场外测试测量。DSP(数字信号处理器)以其特有的硬件体系结构和指令体系成为快速精确实现数字信号处理的首选工具。本文讲述了DSP 的CPU 结构、存储器构成、外设资源和指令寻址方式等。高速数据采集处理系统不但要求系统具有高速的数字信号处理能力,同时还要有很高的数据传输带宽,以便系统能够把大量数据传到PC 机上。采集处理系统采用的计算机接口类型是数据传输带宽的决定因素。USB 总线(Universal Serial Bus)的最高速度可达480Mbps,且具有热插拔、易于扩展和兼容性强等优点。在数据采集处理系统与计算机之间采用USB2.0 高速接口能够完全满足数据传输的带宽要求。本文介绍了USB总线的特点和协议等内容,充分阐述了基于此接口的数据采集处理系统的设计和实现方法。基于DSP 和USB2.0 技术,本文设计了一套便携式高速数据采集处理系统。系统功能模块包括输入/输出通道模块、采集处理模块和计算机接口模块。每个功能模块在结构上由一些电子器件按一定的组成方式构成。针对各个功能模块,本文进行了详细的硬件设计。系统的软件设计主要包括DSP 程序设计、固件程序、驱动程序和主机端程序设计。文章详细地介绍了系统单通道、多通道工作模式的DSP 主程序设计、DMA中断服务程序和INT 2中断服务程序的设计。利用KeilC51 工具开发了固件程序,并用微软公司的DDK 工具和Visual C++6.0 开发工具进行了系统的驱动程序和主机端应用程序设计。论文最后对课题进行了总结,并对进一步研究进行了展望。
王彦勇[6]2007年在《具有16位AD转换U盘存储的便携式数据采集装置设计》文中提出高精度AD转换、海量数据存储与便携技术，是目前数据采集研究领域一个比较关注的热点，这些技术的实现和应用，可以很好的解决传统数据采集中精度低、数据不易保存等一些问题。本课题来源于太原理工大学应用力学研究所《高精度移动数据采集装置》项目，该项目是设计一台可用于施工现场的高精度、U盘存储与便携式数据采集装置。本文在查阅了国内外文献的基础上，研究了目前市场上便携式数据采集装置，给出了一种基于嵌入式操作系统μC／OS-Ⅱ、U盘存储与16位AD转换精度的便携式数据采集装置的设计方案。本套数据采集装置由主控单元与数据采集单元两部分构成，主控单元具有液晶显示、实时时钟、环境温度检测、数据存储功能，通过RS-485接口可与上位机进行数据通信；数据采集单元可采集6路模拟量信号、8路开关量信号，与主控单元用SPI接口进行数据传输。数据采集单元采用TI半导体公司的两片16位MSP430F425来实现16位精度的数据采集与处理，该单片机内部的SD16模块将外部模拟电压信号转换成16位数字量，同时进行数据处理和开关量的采集。为保证模拟输入信号在AD转换最佳线性范围内，还设计了量程转换电路。MSP430F425单片机采集的数据通过SPI总线传输到主控单元。主控单元采用菲利浦半导体公司的32位ARM内核LPC2132单片机，其数据处理能力和丰富的片内资源可满足数据采集装置的功能和性能需要。设计的U盘存储电路中，LPC2132单片机通过USB接口芯片CH375，把采集到的数据以FAT16的文件格式写入U盘，PC机可通过读取U盘对信号数据进行二次分析与处理。U盘存储数据的设计是本装置便携特性的体现。为了方便用户的观察与操作，设计了液晶显示、键盘等电路，并给出了详细的电路原理图。为了实现采集装置功能，设计了主控单元与数据采集单元的程序。数据采集单元的程序包括AD转换功能、数据处理、开关量采集与SPI通信功能；主控单元软件设计采用了嵌入式操作系统任务设计思想，首先将μC／OS-Ⅱ移植到LPC2132单片机中，并具体设计和实现了该装置功能的各个任务，μC／OS-Ⅱ的应用使数据采集具有更好的实时性，同时方便了系统的扩展和升级。试验电路验证了主要设计原理的可行性与合理性，为高精度移动数据采集装置的产品设计提供了依据。论文最后介绍了本文的主要工作，说明了论文的特点和意义，同时指出了系统设计的不足和改进。
李庆昭[7]2009年在《基于USB的通用大容量数据采集系统设计》文中研究指明在一些特殊的数据采集存储场合,比如炮弹在飞行过程中自身参数的监测,或者在高海拔地区的气温湿度等气象数据的采集等等,传统的联机的采集方式在这些场合受到了限制。虽然有可移动的存储数据采集系统,但价格昂贵,专业性强,通用性受到限制。目前单片机功能强大,被广泛地应用到各种自动控制的系统中,基于USB接口的移动存储介质(如U盘)也在普遍使用,并已经有专用的接口芯片可以利用,本文将两者结合起来设计了通用大容量数据采集存储系统。该系统有8通道模拟信号接入端,可方便地与常见的以电压电流为输出量的传感器或变送器相连,内置的模数转换电路将相关的模拟信号转换为数字量;同时有两路数字信号接入端对数字脉冲信号实现计数测频的功能。系统以常用的U盘或移动硬盘等基于USB接口的移动存储器为存储介质,将采集处理后的数据以文件格式存储到存储介质中,可以实现在线大容量的数据采集存储,并且在设计过程中采取了多种方法控制系统的体积和功耗。所研制的系统具有通用、便携、大容量的特点。
宋健[8]2008年在《便携式心电图仪存储与控制模块设计与实现》文中研究指明心血管疾病是目前对人类危害最大的一种疾病,而便携式心电图仪是心血管疾病患者进行自主病情观察和初步诊断的必备工具之一。本课题从便携式心电图仪两个最主要的特性——小体积和低功耗出发,设计实现了一款基于SILICON LABORATORIES INC.公司C8051F系列微控制器的便携式心电图仪。该心电图仪具备完善的心电处理功能,包括实时采集、滤波、存储、显示和打印等功能,另外通过USB接口可以将存储的心电数据传送至PC,进行进一步的心电诊断和分析。本论文首先论证了系统的总体设计方案:系统由叁个功能相对独立的模块组成,分别为采集模块、存储与控制模块和显示模块,每个模块由相应的微控制器控制,微控制间通过UART进行通信。该设计方案,充分利用了C8051F系列微控制器片上系统的特性,尽量减少系统外扩芯片的数量。而且这种多微控制器协同工作的设计方式允许微处理器根据自身任务的情况运行于低功耗甚至休眠状态,能够显着降低系统功耗,延长产品待机时间。其次,本文详细介绍了系统的核心模块——存储与控制模块的软硬件设计与实现。硬件设计方面,通过对本系统的需求分析确定了该模块微控制器型号以及完成预采集存储系统、主存储系统和系统实时时钟功能需要扩展的外围芯片,并给出了微控制器和这些外围芯片的接口电路;在软件设计上,基于前/后台系统的编程思想将存储控制模块的任务进行划分,完成了以下功能:1、心电存储功能包括预采集存储系统和主存储系统,其中预采集存储功能是本系统特有的心电采集功能,它通过对心电信号的不间断采集和存储,使用户可以浏览实际采集之前的心电波形,有利于更好的进行病情分析;2、设计实现了多微控制器之间的串行通讯协议;3、系统的实时时钟功能;4、系统面向PC的USB通信功能等。论文最后介绍了固件在应用程序更新的概念及其实现原理,以及该功能在本系统中的具体设计与实现。
张金平[9]2006年在《便携旋转机械动平衡及振动分析系统研究》文中研究说明针对旋转机械现场动平衡及振动分析的需求,本文以便携式“傻瓜”系统为目标,结合虚拟仪器的思想,研究开发了便携旋转机械动平衡及振动分析系统。该系统集振动分析与动平衡为一体,具有振动测试、信号分析、故障诊断、动平衡计算和优化、叶片测频和虚拟示波器等功能,并具有友好的人机交互界面,能够为振动测试分析和动平衡试验提供一个完整的工作平台。本文首先分析了工程实际的需求,介绍了动平衡技术、数据采集技术、振动信号处理方法的发展概况及动平衡及振动分析系统的发展方向,并给出了全文框架。随后,本文对振动信号数据采集进行了研究,分析了旋转机械振动信号数据采集的特点,设计并实现了基于FIFO的旋转机械在线多通道振动数据采集系统,对基于USB的数据采集技术进行了探讨,开发了基于USB的叶片频率测量系统;本实验室原有一套多功能轴系动平衡及振动分析系统,原系统在DOS环境下开发,在用户界面、信号处理和网络化等方面存在局限,已逐渐不能满足实际的需要。本文针对原有系统的不足,利用数字滤波和频谱细化优化了信号处理,为便携系统的开发及系统小型化奠定了基础。通过对数据采集及信号处理方法的研究,在原有系统的基础上,引入数据库支持,兼顾仪器与在线系统的优势,开发了便携旋转机械动平衡及振动分析系统。介绍了系统的总体方案设计、软硬件构成、功能、实现过程中的关键技术及系统数据库设计,并对系统的振动检测及动平衡测试功能进行了实验验证。实验结果表明:本系统操作简单直观,使平衡计算程序化,能够很好的帮助有一定振动和平衡基本知识的技术人员解决平衡问题。最后,对全文工作进行了总结,指出了研究过程的遗留问题,为进一步的工作指明了方向。
程菲菲[10]2007年在《基于DSP的便携式数据采集系统设计》文中研究说明混凝土作为一种建筑材料广泛地应用于我国基础设施建设中，然而混凝土建筑物出现裂缝的现象十分普遍，因此，对混凝土抗裂性能的研究显得尤为紧迫和突出。对混凝土抗裂性能的深入研究，可定量评价水泥混凝土的抗裂性能，为混凝土设计与施工提供准确的指导，并为原材料的选用与配合比提供可靠的依据。本文为温度—应力试验机温湿控制系统中的一个横向课题。针对目前便携式数据采集系统存在的关键问题，结合基于DSP的便携式数据采集系统的主要功能，选用USB2.0总线作为开发数据采集系统的接口总线，设计了数据采集系统的系统结构和软件构架，完成了基于DSP的便携式数据采集系统的硬件设计和软件设计，具体内容如下：基于DSP的便携式数据采集系统的硬件设计为本文的重点，分为数据采集模块、数字信号处理模块、USB接口模块等3部分进行。数据采集模块主要完成模拟信号的隔离、放大以及采样，16路模拟信号由4片A／D转换器采样后送入板卡的数据总线；数字信号处理模块主要包括DSP的存储扩展、与PC机的串口通讯及DSP的上电引导方法，最后通过USB2.0总线接将经过DSP处理的数上传到PC机。基于DSP的便携式数据采集系统软件设计，主要包括固件程序、USB系统驱动程序和应用程序3部分，而USB系统驱动程序又分为USB客户驱动程序、USB驱动程序(USED)和USB主控制器驱动程序(HCD)。对于硬件部分的功能模块，要求每个功能模块应有对应的驱动子程序。主机应用程序根据软件部分要实现的功能进行划分实现了系统与上位机的通讯功能。
参考文献：
[1]. 基于USB的便携式数据存储系统[D]. 刘金凤. 东北农业大学. 2004
[2]. 基于USB总线的便携式数据采集系统设计[D]. 张剑. 南京理工大学. 2004
[3]. 基于U盘的多路过程数据采集器设计[D]. 江贻军. 南京理工大学. 2008
[4]. 便携式数据采集仪的USB通讯、噪声模块设计[D]. 孙亚萍. 大连理工大学. 2005
[5]. 基于DSP技术与USB2.0接口的数据采集处理系统[D]. 俞平. 重庆大学. 2005
[6]. 具有16位AD转换U盘存储的便携式数据采集装置设计[D]. 王彦勇. 太原理工大学. 2007
[7]. 基于USB的通用大容量数据采集系统设计[D]. 李庆昭. 合肥工业大学. 2009
[8]. 便携式心电图仪存储与控制模块设计与实现[D]. 宋健. 北京交通大学. 2008
[9]. 便携旋转机械动平衡及振动分析系统研究[D]. 张金平. 华中科技大学. 2006
[10]. 基于DSP的便携式数据采集系统设计[D]. 程菲菲. 武汉理工大学. 2007
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