基于單片機和USB總線的數據采集系統(tǒng)外文翻譯

1、 密 級分類號編 號成 績本科生畢業(yè)設計 (論文)外 文 翻 譯原 文 標 題Design and Development of Low Cost Multi-Channel USB Data Acquisition System for the Measurement of Physical Parameters 譯 文 標 題物理參數測量的低成本多通道USB數據采集系統(tǒng)的設計與開發(fā)作者所在系別電子工程系作者所在專業(yè)自動化作者所在班級作 者 姓 名作 者 學 號指導教師姓名指導教師職稱 教授完 成 時 間2013年12月北華航天工業(yè)學院教務處制譯文標題物理參數測量的低成本多通道USB數據采集

2、系統(tǒng)的設計與開發(fā)原文標題Design and Development of Low Cost Multi-Channel USB Data Acquisition System for the Measurement of Physical Parameters作 者Nungleppam Monoranjan；Sarma；nungleppam gopi譯 名辛格；卡納克錢德拉；辛格國 籍印度原文出處8th International Conference on Accelerator & Large Experimental Physics Control Systems,2001低成

3、本多通道USB數據采集系統(tǒng)的設計與開發(fā)的物理參數的測量辛格Nungleppam Monoranjan：USIC高哈蒂大學儀器儀表系 - 781014，阿薩姆邦，印度；卡納克錢德拉Sarma：高哈蒂大學儀器儀表系阿薩姆邦，781014，印度；nungleppam gopil辛格：提斯普爾大學計算機科學與工程系，784028部，阿薩姆邦，印度摘要本文介紹了物理參數測量的低成本USB數據采集系統(tǒng)的設計和開發(fā)（DAS）。如溫度，濕度等物理參數。光的強度，通常是緩慢變化的。傳感器或集成傳感器感測到相應的信號，然后轉換成電壓。DAS是采用PIC18F4550單片機設計的，與個人電腦（PC）通信是通過USB

4、（通用串行總線）。所設計的系統(tǒng)已經在Visual Basic開發(fā)的應用程序上測試過，它允許在線監(jiān)測圖形和數值顯示。一般而言：數據采集系統(tǒng)（DAS），通用串行總線（USB），單片機。關鍵詞：數據采集系統(tǒng)（DAS），溫度，濕度，在線監(jiān)測。1. 簡介隨著計算機技術的發(fā)展，要求個人電腦和筆記本電腦的可用性和性能要可靠并且普及，價格也是大幅下降。因此，低成本的設計和開發(fā)用于各種領域的基于PC微控制器的使用一直是一個具有挑戰(zhàn)性的任務。各種領域的低成本實時DAS 1-5的設計與開發(fā)一直在研究著。如溫度，壓力，濕度，光的強度等物理參數，通常是緩慢變化的信號。他們可以被相應的傳感器感覺到或者傳感器可以給出它們在

5、電氣參數上的變化。在實驗室或工業(yè)環(huán)境，對工作人員來說或者監(jiān)控這些物理參數來說，它是非常必要的。人工觀測和連續(xù)長時間的參數記錄幾乎是不可能的，這樣是不能滿足當前要求的精度和時間。這個問題的有效解決方案是開發(fā)數據記錄器或DAS 7 。目前的工作是探索低成本的多通道USB DAS，它是基于使用PIC18F4550單片機對如溫度，濕度等物理參數進行連續(xù)監(jiān)測和存儲，的設計與開發(fā)。大多數研究者在為具體的應用卡開發(fā)定制現成的數據采集（DAQ）的應用程序。我們設計的獨特的DAS是，以較低的成本運用市場上常用的組件和應用程序進行開發(fā)；并且固件和應用程序是可以開發(fā)和用戶友好的。2 材料與方法實驗裝置的框圖如圖1所

6、示。所設計的溫度和集成濕度傳感器系統(tǒng)如圖2所示。所設計的數據采集系統(tǒng)的電路圖如圖3所示。硬件，固件和軟件對溫度和濕度的實時監(jiān)測系統(tǒng)的描述如下：2.1數據采集單元數據采集系統(tǒng)（DAS）已經采用PIC18F4550 8 ，這是一個40 / 44針，高性能，增強閃光，有納瓦技術的USB微控制器。圖1顯示了系統(tǒng)框圖的設計。它采用8（八）的模擬量輸入通道（Au0通過an07）具有10位分辨率ADC，其中整個操作是由固件控制。B型USB接口用于與USB端口的PC。該電路的PCB布局設計采用DIPT通道和DAS是虛擬的。 Figure 1. Block diagram of the Data Acquisi

7、tion System 2.2 Sensors 集成電路（IC）采用溫度傳感器LM35和集成濕度傳感器采用4000系列。LM35預先在攝氏度下校準。實驗觀察的LM35溫度特性曲線（圖4）是用來校準的。同時，數據表中的濕度傳感器的特性曲線圖所示（圖5） 10 。它采用8（八）的模擬量輸入通道（Au0通過an07）具有10位分辨率ADC，其中整個操作是由固件控制。B型USB接口用于與USB端口的PC通信。該電路的PCB布局設計采用DIPTrace和DAS是虛擬的。2.3信號調理電路來自溫度傳感器LM35和濕度傳感器IC HIH 4000的信號不適合直接傳給DAS。因為這些，信號調理電路已被設計使用

8、運算放大器OP07，如圖3所示的設計實施。為了在意外或超范圍下保護過電壓，一個5.1伏齊納二極管和一系列的限流電阻被使用。從齊納二極管上輸出（限制在5.1伏的最大電壓）然后，送給單片機的輸入線。2.4 軟件部分對于正常運作的數據采集系統(tǒng)，固件會被開發(fā)和下載到單片機，應用程序是在Visual Basic下開發(fā)。 固件一個C程序為了進行適當的模數轉換用MikroC IDE進行編寫和把數字化的數據通過USB發(fā)送到PC。程序編譯，生成HEX文件。pickit2程序員把這樣產生的十六進制文件下載到PIC18F4550單片機。那個程序流程圖在圖6中給出了。 應用程序為了適當的PC的數據采集，圖形顯示和保存

9、到一個文件，一個應用程序在Visual Basic下開發(fā)。為了防止數據丟失，采用輪詢技術；不需要硬件中斷。這樣獲得的數據每通道分四個數字，并可以顯示。由于它具有10位的分辨率，它可以把0到5伏的電壓值分成1024份。因此，它具有4.88mv精度。溫度，范圍設定在0到500攝氏度。把它通過信號調理電路轉換成從0到5V的電壓。相對濕度的范圍是從10%到90%。然后，信號調理電路把它轉換成1 - 5伏的電壓。應用程序的屏幕截圖在下面的圖7所示。3結果與結論根據我們選擇的通道，我們繪制了一張圖。所有的數據都以逗號分隔值形式存儲在計算機的硬盤中（CSV格式）。存儲的數據可用于未來的分析和也可以重建波形。

10、我們可以看到溫度和濕度在連續(xù)12小時的典型曲線。所獲得的實時溫度和濕度的數據在圖8。RH1和Rh2是從兩個不同的數字溫濕度計IT-202號模型觀測的，RH3是從干、濕球心理測量得到。RH4是從所設計的系統(tǒng)中觀察到。四個圖表顯示了濕度變化的相似性。從Rh1和Rh2看到，商業(yè)數字濕度計顯示了9% RH的不同。在心理測量學上觀察，Rh3輕微的波動可能是由于波動的空氣流量和溫度計的讀數的分辨率。RH1和RH4之間的變化小于±2%，一般來說5%是可以理解的，對RH測量L來說。因此，所設計的系統(tǒng)提供了更好的結果。目前，所設計的系統(tǒng)，我們使用只有兩個通道給系統(tǒng)輸入。已經測試過，由于該系統(tǒng)是8通道可行的，其他的一些物理參數，如光強度，壓力，位移，水平等，也可以同時使用各種傳感裝置進行監(jiān)測。該系統(tǒng)將是有益的在實際和實驗室研究中，在那里，對溫度和相對濕度的監(jiān)測、分析、測量的采集和存儲是必要的。此外，該系統(tǒng)也可用于檢測和校準實驗室。所設計的是一個具有10位分辨率，具有精度4.88mv，成本低（0.0977%）和兼容的PC和筆記本電腦的系統(tǒng)。此外，有輕微的修改，該系統(tǒng)也可用于控制物理參數。指 導 教 師 評