基于USB的桩基静载荷无线测控系统设计

0 引 言
现代工业生产中一般通过PCI口、ISA口或是RS 232串行接口进行数据通讯，但是这些传统的接口存在着体积庞大、共享性差、电磁抗干扰性弱等缺点，因此数据容易失真，与传统的接口相比较，USB接口技术以其即插即用、热插拔、接口体积小巧、传输可靠、良好的兼容性、共享式通信和低成本等优点，成为外围设备与计算机进行连接的新型接口。
本文针对现有桩基测试数据采集方法的弊端和实时数据监测和控制的需要，设计了一个基于USB接口传输的实验系统，此系统能够实现上位机与数据采集箱之间的快速数据传输，实现上位机对各个通道的数据进行分析、管理(及对下位机的)控制，系统安全可靠。

1 测控系统设计
该系统由负责实现采集、存储、数据传输功能的数据采集箱、上位机、无线收发模块及接收机组成。结构如图1所示。数据采集箱采用传感器前端+智能采集、控制单元(应力传感器模块，位移传感器模块，振弦传感器模块，RS 232通信模块，液压控制模块)+主控单元的架构，主控卡为数据采集箱的核心，实现与上位机的通信以及与智能数据测控单元的通信。各种传感器信号首先经过智能采集单元模块进行信号调理、A／D转换，同时与主控单元模块通过CAN总线进行数据传输，这样便于其他功能的扩展。经过主控卡读取来的信号通过无线传输模块发送给接收机，接收机再通过USB与上位机通讯。主控卡中增设有大容量NandFLASH存储器，实现传感器采集数据的存储备份。当主控卡和上位机无线传输数据失败时，可以通过主控卡上预留的RS 232接口把FLASH存储器内的数据读走，FLASH存储器内的数据掉电后也可长时间保存，增强了系统的可靠性。

系统中各模块通过底板供电，为了抗干扰消除模块之间电源的相互影响，每个模块内部对+5 V电源采用DC／DC隔离。由于在桩基施工现场一般电源不太稳定，各种重型设备引起的干扰比较大，本系统各个智能采集单元相互电气隔离，通过CAN总线进行各模块之间的通讯，增强系统了的安全性。数据采集箱采用4U欧式标准机箱，机箱由插槽、背板、电源模块等构成。由于传输距离要求不高，无线模块采用的是瑞米斯公司先前生产的并口传输模块能够实现数据的高速传输。接收机实现无线数据收发功能，是由Cypress公司的CY7C68013控制芯片扩展而来。整个系统结构紧凑，搭建方便，能够达到预定要求。