基于USB采集卡的压力数据采集系统

摘要

压力是工业生产和科研领域中的一个重要的参数指标，工业生产的现代化管理需要能够提供对压力数据的实时采集和监控。传统总线的采集设备存在安装繁琐、传输速率低、可挂载的设备少等问题，制约着数据采集系统的发展。由于USB总线在支持热插拔、数据传输快、性价比高等方面的特点，本文提出了基于USB采集卡的压力数据采集系统，解决了传统总线面临的问题。
　　文中首先介绍了USB总线的特点，并阐述了USB数据采集设备的国内外发展状况。之后详细介绍了USB协议的有关规定，并根据系统的性能指标，设计了基于USB采集卡的压力数据采集系统的整体方案。本系统采集压力变送器的压力信号，利用USB总线传输压力数据，实现对压力数据的实时动态采集。
　　系统的硬件设计主要包括了 PIC16F886单片机的最小系统，USB接口电路设计以及串口调试电路。USB接口电路采用的USB接口芯片是PDIUSBD12芯片。利用PIC16F886单片机内部的10位A/D模块采集压力变送器的压力信号，压力数据通过 USB接口传输到 PC机，并通过串口调试电路，利用调试助手打印出USB枚举过程信息。系统的软件设计包括了单片机的固件程序、USB设备驱动程序以及采集应用程序。单片机的固件程序是压力采集系统软件设计的底层部分，主要包括了系统的初始化程序、USB的枚举过程程序、压力数据采集程序。USB枚举程序用来完成PC机对USB采集卡的识别。USB设备驱动程序，提供了采集应用程序访问USB数据采集卡的接口。采集应用程序提供了压力数据采集系统的界面，动态显示采集的压力数据。系统的输入电压范围是0~5V，采集的压力值范围是0~1Mpa，压力值可允许的误差范围是±0.5％。系统测试结果显示，能够完成压力数据采集功能，压力值的误差范围在±0.5%。
　　本系统通过 USB总线，将采集的压力数据传送到 PC机并显示，具有支持热插拔，使用方便的优点。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外发展现状

1.3 USB协议简介

1.4 论文研究内容和安排

第2章 系统整体方案设计

2.1 系统性能指标和整体方案

2.2 系统的硬件设计概述

2.3 系统的软件设计概述

2.4 本章小结

第3章 系统硬件与固件程序设计

3.1 控制芯片简介

3.2 PDIUSBD12的端点和命令描述

3.3 系统硬件电路组成

3.4 单片机固件程序

3.5 本章小结

第4章 USB设备驱动程序设计

4.1 WDM与USB驱动程序介绍

4.2 USB设备驱动程序开发

4.3 INF文件和驱动安装

4.4 本章小结

第5章 采集应用程序设计

5.1 采集应用程序的基本功能

5.2 应用程序对驱动的访问

5.3采集应用软件设计

5.4 本章小结

第6章 系统测试与验证

6.1 USB枚举过程测试验证

6.2 系统性能测试

6.3 硬件实物

第7章 总结与展望

7.1 工作总结

7.2 展望

致谢

参考文献

附录