基于USB的樁基靜載荷無線測控系統設計

0 引 言
現代工業生產中一般通過PCI口、ISA口或是RS 232串行接口進行數據通訊，但是這些傳統的接口存在著體積龐大、共享性差、電磁抗干擾性弱等缺點，因此數據容易失真，與傳統的接口相比較，USB接口技術以其即插即用、熱插拔、接口體積小巧、傳輸可靠、良好的兼容性、共享式通信和低成本等優點，成為外圍設備與計算機進行連接的新型接口。
本文針對現有樁基測試數據采集方法的弊端和實時數據監測和控制的需要，設計了一個基于USB接口傳輸的實驗系統，此系統能夠實現上位機與數據采集箱之間的快速數據傳輸，實現上位機對各個通道的數據進行分析、管理(及對下位機的)控制，系統安全可靠。

1 測控系統設計
該系統由負責實現采集、存儲、數據傳輸功能的數據采集箱、上位機、無線收發模塊及接收機組成。結構如圖1所示。數據采集箱采用傳感器前端+智能采集、控制單元(應力傳感器模塊，位移傳感器模塊，振弦傳感器模塊，RS 232通信模塊，液壓控制模塊)+主控單元的架構，主控卡為數據采集箱的核心，實現與上位機的通信以及與智能數據測控單元的通信。各種傳感器信號首先經過智能采集單元模塊進行信號調理、A／D轉換，同時與主控單元模塊通過CAN總線進行數據傳輸，這樣便于其他功能的擴展。經過主控卡讀取來的信號通過無線傳輸模塊發送給接收機，接收機再通過USB與上位機通訊。主控卡中增設有大容量NandFLASH存儲器，實現傳感器采集數據的存儲備份。當主控卡和上位機無線傳輸數據失敗時，可以通過主控卡上預留的RS 232接口把FLASH存儲器內的數據讀走，FLASH存儲器內的數據掉電后也可長時間保存，增強了系統的可靠性。

系統中各模塊通過底板供電，為了抗干擾消除模塊之間電源的相互影響，每個模塊內部對+5 V電源采用DC／DC隔離。由于在樁基施工現場一般電源不太穩定，各種重型設備引起的干擾比較大，本系統各個智能采集單元相互電氣隔離，通過CAN總線進行各模塊之間的通訊，增強系統了的安全性。數據采集箱采用4U歐式標準機箱，機箱由插槽、背板、電源模塊等構成。由于傳輸距離要求不高，無線模塊采用的是瑞米斯公司先前生產的并口傳輸模塊能夠實現數據的高速傳輸。接收機實現無線數據收發功能，是由Cypress公司的CY7C68013控制芯片擴展而來。整個系統結構緊湊，搭建方便，能夠達到預定要求。