[發明專利]一種基于網絡控制和USB存儲設備的數據采集系統

無效

• 申請號: 201110420260.0
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102523284A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 葉凡;井冰;薛元坤;李凱;王小龍;李寧;任俊彥
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/28;G06F13/38
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于嵌入式數據采集技術領域，具體涉及一種基于網絡控制和USB存儲設備的數據采集系統。

背景技術

數據采集(Data?Acquisition)是獲取信息的基本手段，是指將數據、壓力、流量、位移等模擬量采集、轉換成數字信號，并送入計算機進行存儲、處理、和輸出處理結果的過程。實現數據采集的系統為稱為數據采集系統(Data?Acquisition?system)(DAS)。

在工業生產過程中，數據采集系統可用來實現生產過程的實時監控，對生產現場的工藝參數進行采集、監視和記錄，為提高產品質量、降低生產成本提供信息和手段。在科學研究中，數據采集系統用來實現對研究目標的定量分析和動態模擬，是揭示科學奧秘的重要手段。

目前，市場上的數據采集系統大多是簡單的將測量到的數據通過數碼管或者LCD顯示出來，或者通過容量較小的ROM進行存儲。沒有體現出數字信號便于處理和存儲的優點，也無法對長時間測量的數據進行記憶和存儲，也不方便對大量數據進行統計分析。在數據采集系統的控制方面，大多是通過外接鍵盤來控制，無法實現遠程控制，局限了數據采集系統的應用。

為了解決現有的數據采集系統不方便存儲或者存儲容量小，無法進行遠程控制的缺點，本發明提供了一種基于網絡控制和USB存儲設備的數據采集系統，一方面，本發明可以掛接大容量USB存儲設備，為數據采集系統提供了超大容量的存儲空間，可以進行長時間的數據采集。另一方面，本發明利用硬件協議棧配合上位機軟件實現了遠程控制，上位機軟件通過網絡向硬件協議棧發送控制信息，硬件協議棧接收到信息后將其轉換為適于串口通信的異步幀并發送給數據采集系統，從而實現對硬件控制系統的遠程控制。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的數據采集系統存儲容量小且只能接觸控制的問題，提供一種存儲容量大、且便于遠程控制的數據采集系統。

本發明提供的數據采集系統，是基于網絡控制和USB存儲設備的。具體由遠程上位機軟件模塊、硬件協議棧模塊、數據采集模塊組成。

所述的遠程上位機控制軟件模快，是在Windows操作系統下，利用Socket套接字實現的網絡通信的軟件。具有良好的圖形用戶界面（Graphical?User?Interface，GUI）界面，方便操作者對數據采集模塊的控制。

所述的硬件協議棧模塊，是由51單片機、RTL8019AS以太網控制器、串口電路和uIP開源協議棧組成的嵌入式系統。在整個系統中，作為接收端的網絡節點接收遠程上位機發送來的控制數據，經過以太網控制器和51單片機的處理，將控制信息轉換為串口異步幀格式的控制信息，并通過串口發送給數據采集模塊。系統利用USB接口電路（如CH375），實現USB存儲設備與51單片機的掛接。

所述數據采集模塊，由多路數據傳感器、控制單片機、串口電路、USB接口電路和USB存儲設備組成。控制單片機根據串口電路收到的控制信息選擇多路數據傳感器，經過控制單片機內部的數據轉換，通過USB接口電路，以文件的形式存儲到USB存儲設備中。實現了數據的采集、存儲。

本發明中，單片機將數據傳感器采集到的數據經過轉化后，通過USB接口芯片以文件的形式寫入USB存儲設備中，從而解決了數據采集系統中大量數據存儲的問題。利用遠程上位機軟件和硬件協議棧實現遠程網絡控制，使其應用范圍擴展到某些無法進行接觸控制的領域。

本發明中，控制信息是由遠程上位機以網絡數據包的格式發出，硬件協議棧將網絡數據包轉換為串口的異步幀，進而控制數據采集模塊的采樣通道切換，采樣率的改變，啟動/結束采集等。?

本發明的特點是遠程控制，高存儲量，能耗低，節約網絡資源，穩定性強，體積小等。

本發明的有益效果是，可以進行長時間的數據采集，并將采集數據實時存儲到易得且容量大的USB存儲設備中，便于在工業生產和科學研究中對離線數據進行統計分析。可以遠程控制，實現了某些非接觸環境下的數據采集，大大增加了數據采集系統的應用范圍，為某些特殊環境下的數據采集提供了解決方案。

附圖說明

圖1??本發明的系統框圖。

圖2??本發明的硬件協議棧模塊框圖。

圖3??本發明的硬件協議棧模塊電路原理圖。

圖4??本發明的數據采集模塊框圖。

圖5??本發明的數據采集模塊電路原理圖。?

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。