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Jinhua China)摘要:本文提出了一種基于SB的便攜式數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng),對控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、U SB 控制器與單片機(jī)硬件 連接、U SB數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的軟件設(shè)計等方面進(jìn)行了詳細(xì)介紹。并應(yīng)用于試驗機(jī)測量鋼絞線的力學(xué)性能,測試結(jié)果表明該系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸快,實時性強(qiáng),可靠性好,測試精度高。熱鍍鋅加工廠。 Abstract :Thisessayintroducesin detailthehardwareconstructionoftheportabledatacollectorcontrolsystem basedonSB,theconnection ofthe SBcontrollerto thechip processor,andsoftwaredesign SBcom unicator.Thiscon2 trolsystem hasbeen appliedtestthemechanicsfunctionoftheexperimentalmachine. nditprovesthatthesystem data hasmany advantages asfastspeed,immediate reaction,goodreliability highaccuracy. 關(guān)鍵詞:便攜式;數(shù)據(jù)采集器;應(yīng)用;試驗機(jī) Key words:portable;data collector;application;experimentalmachine doi:10.3969/j.issn.X.2010.02.037 中圖分類號:TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A引言在工業(yè)生產(chǎn)中,計算機(jī)測控系統(tǒng)常用串行口、并行口或 ISA 、PCI等總線形式的測控控制板卡或模塊。在某些情況下,如野外現(xiàn)場工作、隨機(jī)測試等移動性較強(qiáng)的場合,它們 的應(yīng)用受到一定的限制。相比看鋼絞線。U SB 是目前世界上最流行的新 一代串口通信標(biāo)準(zhǔn)。由于SB具有傳輸率高、擴(kuò)展方便、 即插即用等特點,U SB 在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用研究越來越 普遍 。本文介紹一種以ADuC845單片機(jī)為核心,通過 EZ2U SB FX 芯片實現(xiàn) SB接口的移動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)集成度高,可靠性好,采集速率滿足絕大多 數(shù)工業(yè)控制數(shù)據(jù)采集應(yīng)用的需求。鍍鋅絲。 SB數(shù)據(jù)采集控制器內(nèi)部有高穩(wěn)定性放大系統(tǒng)、D/A轉(zhuǎn)換和 SB接口,其硬件電路如圖1所示。主要包括模擬 信號的放大、濾波等預(yù)處理電路、信號調(diào)理電路、實時時鐘 電路,微控制器ADuC845 以及 EZ2U SB 芯片的接口電路。鋼絞線。 該系統(tǒng)重量輕(200克)、體積小(12.582.5 厘米),如圖2所示。便于攜帶,功耗小于1.2W (4節(jié)5號電池可工作4 小時以上),開發(fā)成本低。 圖1硬件電路組成框圖其主要功能有:(1)接收上位機(jī)經(jīng) SB下載的配置信 息,完成系統(tǒng)的初始化操作;(2)完成A/D 采樣、并負(fù)責(zé)收稿日期;修訂日期作者簡介:周梅芳(1969),女,浙江永康人,副教授,研究方向為機(jī)電一體化。 通訊地址 浙江省金華市婺州街1188號金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院;Tel:(0579);E2mail:z2mf123 Address:Schoolof echanicalandElectrical Engineering,Jinhua CollegeuzhouSt,Jinhua, Zhejiang,P.R.China單片機(jī)ADuC845ADuC845是高度集成的片上系統(tǒng),與以往發(fā)布的微轉(zhuǎn) 換器相比,具有精度高、速度快、存儲容量大、功耗低等特點,是目前性價比較高的微轉(zhuǎn)換器。鋼絞線。它嵌入一款與8051 容的單指令周期8位微處理器,片內(nèi)集成了2路24位A/D輸入,2路16位 PW輸出。A/D輸入 精度24bits,輸入信號量程為20m V～2.5V ,采樣頻率 可在5Hz～200Hz范圍內(nèi)調(diào)節(jié),有效分度高達(dá)30 萬以上。 輸出分辨率12 bits,輸出最大速率 500Kbps,可以滿 足高精度多通道數(shù)據(jù)采集要求,如鋼絞線力學(xué)性能參數(shù)測定,醫(yī)療器械中用于心跳測定等。片內(nèi)還集成有 62KB 程序閃存、4KB的數(shù)據(jù)閃存,還有看門狗定時器、電源監(jiān)視 器及32個可編程的線、與I2C兼容的串口、SPI串口和 標(biāo)準(zhǔn)的 RT串形接口。其實免費。可實現(xiàn)在線下載、調(diào)試、編程的功能,無需另配編程器和仿真器就可以低成本、高質(zhì)量、迅 速地開發(fā)ADuC845的應(yīng)用系統(tǒng),并可隨時更改軟件進(jìn)行升信號調(diào)理電路通常傳感器信號不能直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),這是因為 傳感器輸出是相當(dāng)小的電壓、電流或電阻變化,因此在變換為數(shù)據(jù)之前必須進(jìn)行調(diào)理。信號調(diào)理是把傳感器的模擬信 號變換為用于數(shù)據(jù)采集、控制過程、執(zhí)行計算顯示、讀出的數(shù)字信號,并把數(shù)字信號送到微控制器或其他數(shù)字器件,以 便用于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理。本系統(tǒng)共設(shè)計兩路信號調(diào)理電 路,每路可選擇1～9個通道配置傳感器,可單獨使用,也 能直接與電腦相連,進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通訊。兩路采用 AD8821和OP07兩塊集成塊,電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。對于應(yīng)用。 圖3信號調(diào)理電路 SB接口的芯片為 SB1.1集成 微控制器,如圖4所示。它主要包括SB1.1收發(fā)器、串行 接口引擎(SIE)、增強(qiáng)型8051 微處理器、I/O 口、數(shù)據(jù)總線、地址總線和通用可編程接口。能自動完成數(shù)據(jù)收發(fā)控制、 位填充、數(shù)據(jù)編碼、CRC 校驗、PID 包解碼等 SB協(xié)議處理,其實測數(shù)據(jù)傳送速率為 12M bps,是其它標(biāo)準(zhǔn)器串口的 10倍 SB接口芯片 ADuC845的連接采用 SPI本身沒有硬件SPI,本系統(tǒng)用四個 口軟件模擬,A N2131Q 為主SPI設(shè)備,ADuc845SPI設(shè)備,連接方式如圖5所示。SPI總線接法有效地解決了硬件兼 容性問題,而且可靠性高,傳送速度比采用 I2C 快,系統(tǒng)的實時性進(jìn)一步增強(qiáng)。鋼絞線。 系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件設(shè)計包括 SB控制器軟件設(shè)計和上位機(jī) SB接口應(yīng)用程序。SB控制器軟件設(shè)計可以分為兩個主要部分: SB固件程序和具有 SB接口的主機(jī)端驅(qū)動程(2)單片機(jī)ADuC845數(shù)據(jù)采集程序。3.1.1 SB固件程序設(shè)計 EZ2U SB 的固件程序是固化在 中的,主要負(fù)責(zé) EZ2USB 的枚舉,完成 SB芯片(包括單片機(jī)和所有 SB驅(qū)動程序的請求,控 SB芯片接收應(yīng)用程序的控制指令等。U SB 設(shè)備的初始化過程如下: SB設(shè)備接入 SB口,發(fā)出連接 SB命令; (2)主機(jī)發(fā)出讀設(shè)備描述符兩次: (3)主機(jī)根據(jù)設(shè)備描述符 PID/VID/D ID ,啟動相應(yīng)的 設(shè)備驅(qū)動程序; (4)設(shè)備驅(qū)動程序初始化 SB設(shè)備:讀設(shè)備描述符,讀配置描述符,選擇接口、端點,確定傳輸方式。》便攜式數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的實現(xiàn)及應(yīng)用。 Cypress公司為 FX2 芯片提供了用 Keil C51 開發(fā)的 EZ2U SB固件庫和固件框架,開發(fā)者僅需提供U SB 設(shè)備描 述符表(dser.a51)和外設(shè)的功能程序代碼(periph.c),并重 新編譯,主要是根據(jù)自定義設(shè)備修改periph.c。3.1.2 SB驅(qū)動程序設(shè)計 SB驅(qū)動程序是 DM型的,包括固件下載設(shè)備驅(qū)動程序和通用設(shè)備驅(qū)動程序。學(xué)習(xí)熱鍍鋅生產(chǎn)線。固件下載設(shè)備驅(qū)動程序完成特 定的固件下載及重枚舉,以便在接上 SB外設(shè)時,主機(jī)能 通過SB總線自動將固件程序下載到外設(shè)芯片 中。EZ2USB 軟件開發(fā)包提供一個固件裝載設(shè) 備驅(qū)動程序模板EZ2LoaderDriver,開發(fā)者根據(jù)該模板進(jìn) 行改寫即可。但是,在 indows環(huán)境下,不允許用戶在應(yīng)用程序中直接訪問硬件設(shè)備,因此還必須為應(yīng)用程序提供 一個訪問 EZ2U SB 外設(shè)的接口,以完成用戶的應(yīng)用程序與 EZ2U SB外設(shè)之間的通信,這一接口即為通用設(shè)備驅(qū)動程 序(GPD )。聽說控制系統(tǒng)。開發(fā)用戶自己的 EZ2U SB GPD 要使用 i2crosoftW DMDD 6.0開發(fā)工具,工作量大,而且調(diào)試復(fù)雜。Cypress公司提供了一個開放的通 用驅(qū)動程序ezusb.sys,該程序可不加修改,經(jīng)XP DD 譯后直接使用。使用時,根據(jù)E2 PRO 提供的PID/V ID 修改相應(yīng)的.inf文件。 3.1.3單片機(jī)ADuC845數(shù)據(jù)采集程序 單片機(jī)ADuC845作為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)核心,整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件都以它作為核心來編程。對于熱鍍鋅鋼絲網(wǎng)。主程序開始初始化 各種參數(shù)以后,主程序進(jìn)入不斷的循環(huán)狀態(tài),查詢 ADuC845的A/D 端口,EZ2U SB FX SPI中斷,將各路ADuC845采集的數(shù)據(jù)通過 SPI送入 SB端口,同時查詢 是否有新的數(shù)據(jù)送入ADuC845。如果有數(shù)據(jù)進(jìn)入,就解析 數(shù)據(jù),產(chǎn)生各種控制命令。如果沒有數(shù)據(jù)進(jìn)入,返回程序入 口繼續(xù)循環(huán)。想知道【免費】。 系統(tǒng)的主函數(shù)實現(xiàn)如下:void main(void) CFG845=0x01;//擴(kuò)展ADuC845 的擴(kuò)展2K RA ADCOCON1=0x27;//設(shè)置24位AD0 ADCOCO N2= 0x4A 0x6C;//設(shè)置24位AD1 SPICON0x24;//SPI從設(shè)備有效。IEIP2= 0x11; EA 1;//等待AD及SPI中斷hile(usbflag);//等待usb命令 data[0]=0x01);// 解釋命令 hile(ADflag);//等待AD采集 usb data[0]=ADdata(0);//把AD 值送到usb 上位機(jī)USB接口應(yīng)用程序 EZ2U SBGPD為應(yīng)用程序提供了一個訪問 EZ2U SB 外設(shè)的接口,通過這個接口,應(yīng)用程序可以進(jìn)行常用的 SB設(shè)備請求與數(shù)據(jù)傳輸,即從ADuC845 中讀取高速數(shù) 據(jù)采集處理后的數(shù)據(jù)、分析存儲和顯示處理結(jié)果以及向 ADuC845發(fā)送控制命令 in32子系統(tǒng)進(jìn)行in32調(diào)用來實現(xiàn)對 EZ2 SBGPD 訪問,進(jìn)行 Buider開發(fā),其流程如圖6所示。 SB應(yīng)用程序流程圖 首先數(shù)據(jù)總線查找EZ2U SB 設(shè)備,當(dāng)檢測到有備接入時,程序調(diào)用讀寫例程函數(shù),并定時喚醒線程函數(shù)。對比一下采集。應(yīng)用程序調(diào)用讀寫函數(shù)收到數(shù)據(jù)后,通過協(xié)議分析得出被測變量數(shù)據(jù),并進(jìn)行實時處理。連續(xù)5次分析數(shù)據(jù)有誤,系 統(tǒng)自動退出。 應(yīng)用該數(shù)據(jù)采集控制器可用于各類材料試驗機(jī)及醫(yī)療器械 中的測控系統(tǒng)[6,7] 。其實熱鍍鋅加工。圖7是應(yīng)用本 SB數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行鋼 絞線拉伸力學(xué)性能的測控系統(tǒng)。我不知道鋼絞線。拉伸試驗機(jī)由液壓伺服系 統(tǒng)驅(qū)動,上位機(jī)通過SB數(shù)據(jù)采集器控制拉伸試驗機(jī)的液 壓伺服系統(tǒng),同時采集力、位移、變形等傳感器數(shù)據(jù),通過SB進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理后發(fā)送到上位機(jī)。上位機(jī)實時 顯示拉伸過程中的力、位移和變形,自動繪制各種曲線,自 動求解力學(xué)性能參數(shù)。圖7試驗機(jī)測控系統(tǒng) 圖8是應(yīng)用本系統(tǒng)為某鋼纜生產(chǎn)公司測試的鋼絞線力 學(xué)實驗記錄,該試驗準(zhǔn)確測定并自動顯示 E、Rm性能參數(shù)。看著鍍鋅鋼絲。測試5根同種鋼絞線,試驗結(jié)果基本一致,說明該系統(tǒng) 圖8鋼絞線力學(xué)實驗記錄穩(wěn)定性好,測試精度高,力測量精度:2% ～100%,FS 范圍 內(nèi)精度為 1% ;變形測量精度:2% ～100% ,FS 范圍內(nèi)精 度為0.5% ,位移精度為0.5%,完全滿足鋼絞線測量的 國家標(biāo)準(zhǔn) 結(jié)束語本文設(shè)計了基于 SB的多功能、便攜式數(shù)據(jù)采集控制 系統(tǒng),采用了雙CPU結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的采樣控制系統(tǒng)相比, 集成度高、可靠性好、采樣周期短,實測數(shù)據(jù)傳送速率是其它標(biāo)準(zhǔn)器串口的10倍,具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)編輯能力和完善的 數(shù)據(jù)管理能力;便于攜帶,使用方便,功耗低,可廣泛應(yīng)用于各種試驗機(jī)設(shè)備、自動力學(xué)測試設(shè)備、醫(yī)療器械等中各類項 目的測試,具有廣泛的應(yīng)用前景。鋼絞線。 參考文獻(xiàn):SB2.0原理與工程開發(fā)[M].北京:北京國 防工業(yè)出版社,2004. ADuC845單片機(jī)原理、開發(fā)方法及應(yīng) 用實例[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006. SB2100 系列單片機(jī)原理、編程及應(yīng)用[M SB設(shè)備固件程序設(shè)計[J].信息工程大學(xué)學(xué)報,2004,5(2). [5]劉江峰,許昌粟.基于U SB 接口技術(shù)的制動氣室自動試驗臺設(shè)計[J].機(jī)電工程,2006,23(7). SB總線的電子萬能材料試驗機(jī)測控系統(tǒng)方案設(shè)計[J].天水師范學(xué)院學(xué)報,2005 ,25(2). SB接口的多通道數(shù)據(jù)采集卡的設(shè)計及其在醫(yī)療儀器上的應(yīng)用[J].機(jī)電工程,2004 21(6):429.[8]GB/T5224—2003預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線[S]. (上接第62頁) 結(jié)束語Internet域間路由安全已是一個刻不容緩的問題,我們開發(fā)的互聯(lián)網(wǎng)域間路由監(jiān)測系統(tǒng)可以從Internet、國家網(wǎng) 絡(luò)、特定 ISP 和特定路由4 個層次對域間路由的安全進(jìn)行全方位監(jiān)測。我們采用多點采集數(shù)據(jù)、集中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 的檢測方法,具有較強(qiáng)的安全監(jiān)測能力,能在一定程度上發(fā)現(xiàn)并防范網(wǎng)絡(luò)攻擊、改進(jìn)域間路由配置。》便攜式數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的實現(xiàn)及應(yīng)用。但是,由于該系統(tǒng) 需要部署到多個被監(jiān)測節(jié)點,因而其安全能力可能會受到商業(yè)、社會關(guān)系的限制。為此,我們還需要對監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行 改進(jìn),以實現(xiàn)只需要盡可能少的被監(jiān)測節(jié)點隱私的情況下對盡可能大范圍內(nèi)的路由進(jìn)行監(jiān)測,這也是今后要研究的 重點。 參考文獻(xiàn): [1]Bono 7007ExplanationApology[EB/OL].[ 06212].http://www .merit.edu/mail.archives/nanog/ 04/m sg00444.html. [2]Pakistan Hijacks YouTube[EB/OL].[].http:// www blog/2008/02/pakistan_hijacks_youtube _1.shtml. GPViewProject[EB/OL].[].http://bgpview .[4]Route viewProject[EB/OL].[].http://www . [5]CIDRReport[EB/OL].[].. [6]BattistaarianiF,PatrignaniM ,etal.Bgplay:A Sys2 tem forVisualizingInterdomainRouting Evolution[C] Procof Graph Drawing(GD),2003. 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(上接第123頁) 力差等缺陷。基于單神經(jīng)元自適應(yīng) PID 控制的電慣量系統(tǒng)控制策略,本質(zhì)上是一類非線性優(yōu)化控制。實現(xiàn)。具有算法簡 單、易于實時控制的優(yōu)點,即使在受控對象參數(shù)變化時,依然有良好的控制品質(zhì)。文中給出了采用單神經(jīng)元自適應(yīng) PID 控制器的電慣量系統(tǒng)的組成及實現(xiàn);系統(tǒng)設(shè)計時控制器參數(shù)的確定。熱鍍鋅鋼絞線。最后,通過摩擦試驗機(jī)電慣量系統(tǒng)模型來 查看通過突加負(fù)載和改變轉(zhuǎn)速給定來研究加入單神經(jīng)元自 適應(yīng) PID控制器后系統(tǒng)的控制效果。數(shù)據(jù)。通過試驗中慣量采 用飛輪模擬的原試驗機(jī)和基于單神經(jīng)元自適應(yīng) PID 控制器的電慣量系統(tǒng)的摩擦試驗機(jī)的仿真結(jié)果對比,從制動曲 線可以得出電慣量系統(tǒng)具有傳統(tǒng)機(jī)械飛輪試驗系統(tǒng)相同的制動效果的結(jié)論,從而驗證電慣量系統(tǒng)的可行性。 參考文獻(xiàn): 單神經(jīng)元自適應(yīng)PID 控制交流調(diào)速系統(tǒng) 基于單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制的溫控系統(tǒng)研 計算技術(shù)與自動化,2006,25(1).[4]王興貴,張明智,李慶玲.單神經(jīng)元PID控制器在直接矢量控 制中的應(yīng)用研究[J]. 微電機(jī),2007,40(12). [5]李德華.交流調(diào)速控制系統(tǒng)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003. 基于單神經(jīng)元自適應(yīng)PID PLC直流電機(jī)控制系統(tǒng)[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報,2007,25(5).