基于USB的樁基靜載荷無(wú)線(xiàn)測控系統設計

0 引 言
現代工業(yè)生產(chǎn)中一般通過(guò)PCI口、ISA口或是RS 232串行接口進(jìn)行數據通訊，但是這些傳統的接口存在著(zhù)體積龐大、共享性差、電磁抗干擾性弱等缺點(diǎn)，因此數據容易失真，與傳統的接口相比較，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(diǎn)，成為外圍設備與計算機進(jìn)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(shí)時(shí)數據監測和控制的需要，設計了一個(gè)基于USB接口傳輸的實(shí)驗系統，此系統能夠實(shí)現上位機與數據采集箱之間的快速數據傳輸，實(shí)現上位機對各個(gè)通道的數據進(jìn)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(shí)現采集、存儲、數據傳輸功能的數據采集箱、上位機、無(wú)線(xiàn)收發(fā)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(shí)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(jīng)過(guò)智能采集單元模塊進(jìn)行信號調理、A／D轉換，同時(shí)與主控單元模塊通過(guò)CAN總線(xiàn)進(jìn)行數據傳輸，這樣便于其他功能的擴展。經(jīng)過(guò)主控卡讀取來(lái)的信號通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊發(fā)送給接收機，接收機再通過(guò)USB與上位機通訊。主控卡中增設有大容量NandFLASH存儲器，實(shí)現傳感器采集數據的存儲備份。當主控卡和上位機無(wú)線(xiàn)傳輸數據失敗時(shí)，可以通過(guò)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(cháng)時(shí)間保存，增強了系統的可靠性。

系統中各模塊通過(guò)底板供電，為了抗干擾消除模塊之間電源的相互影響，每個(gè)模塊內部對+5 V電源采用DC／DC隔離。由于在樁基施工現場(chǎng)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(gè)智能采集單元相互電氣隔離，通過(guò)CAN總線(xiàn)進(jìn)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(wú)線(xiàn)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實(shí)現數據的高速傳輸。接收機實(shí)現無(wú)線(xiàn)數據收發(fā)功能，是由Cypress公司的CY7C68013控制芯片擴展而來(lái)。整個(gè)系統結構緊湊，搭建方便，能夠達到預定要求。