基于USB的樁基靜載荷無線測控系統(tǒng)設(shè)計

0 引 言
現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中一般通過PCI口、ISA口或是RS 232串行接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，但是這些傳統(tǒng)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(shù)據(jù)容易失真，與傳統(tǒng)的接口相比較，USB接口技術(shù)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(yōu)點，成為外圍設(shè)備與計算機(jī)進(jìn)行連接的新型接口。
本文針對現(xiàn)有樁基測試數(shù)據(jù)采集方法的弊端和實時數(shù)據(jù)監(jiān)測和控制的需要，設(shè)計了一個基于USB接口傳輸?shù)膶嶒炏到y(tǒng)，此系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)上位機(jī)與數(shù)據(jù)采集箱之間的快速數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)上位機(jī)對各個通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、管理(及對下位機(jī)的)控制，系統(tǒng)安全可靠。

1 測控系統(tǒng)設(shè)計
該系統(tǒng)由負(fù)責(zé)實現(xiàn)采集、存儲、數(shù)據(jù)傳輸功能的數(shù)據(jù)采集箱、上位機(jī)、無線收發(fā)模塊及接收機(jī)組成。結(jié)構(gòu)如圖1所示。數(shù)據(jù)采集箱采用傳感器前端+智能采集、控制單元(應(yīng)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(gòu)，主控卡為數(shù)據(jù)采集箱的核心，實現(xiàn)與上位機(jī)的通信以及與智能數(shù)據(jù)測控單元的通信。各種傳感器信號首先經(jīng)過智能采集單元模塊進(jìn)行信號調(diào)理、A／D轉(zhuǎn)換，同時與主控單元模塊通過CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這樣便于其他功能的擴(kuò)展。經(jīng)過主控卡讀取來的信號通過無線傳輸模塊發(fā)送給接收機(jī)，接收機(jī)再通過USB與上位機(jī)通訊。主控卡中增設(shè)有大容量NandFLASH存儲器，實現(xiàn)傳感器采集數(shù)據(jù)的存儲備份。當(dāng)主控卡和上位機(jī)無線傳輸數(shù)據(jù)失敗時，可以通過主控卡上預(yù)留的RS 232接口把FLASH存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)讀走，F(xiàn)LASH存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)掉電后也可長時間保存，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。

系統(tǒng)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(nèi)部對+5 V電源采用DC／DC隔離。由于在樁基施工現(xiàn)場一般電源不太穩(wěn)定，各種重型設(shè)備引起的干擾比較大，本系統(tǒng)各個智能采集單元相互電氣隔離，通過CAN總線進(jìn)行各模塊之間的通訊，增強(qiáng)系統(tǒng)了的安全性。數(shù)據(jù)采集箱采用4U歐式標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，機(jī)箱由插槽、背板、電源模塊等構(gòu)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(chǎn)的并口傳輸模塊能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸。接收機(jī)實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)收發(fā)功能，是由Cypress公司的CY7C68013控制芯片擴(kuò)展而來。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，搭建方便，能夠達(dá)到預(yù)定要求。