摘要：針對某設備運行狀態實時監控的需要, 研制了一個高速數據采集裝置, 該裝置采用帶USB 接口的C8051F340單片機為核心, 同時具有多路信號切換, A /D變換等功能。采用K eil uV is ion3進行固件開發, 實現了溫度壓力超限報警功能。該系統的電路結構簡單、可靠。

　　1引言

　　電子設備運行狀態的穩定性直接影響到現代企業的生產, 設備發生故障后高昂的維修費以及設備停機后給企業生產帶來的損失, 使得各個企業紛紛采取措施, 降低設備的故障率。通過數據采集系統準確的獲取設備運行特征數據, 并對數據進行分析,判斷設備的運行狀態是否良好, 達到提前預防故障出現、減少停機檢修的目的。實際應用中對數據采集系統的可靠性, 準確性和便攜性要求很高。目前常用的數據傳輸網絡(如RS232 /RS485, CAN 等)已經不能滿足大量采集數據和高速實時數據傳輸的要求。而USB傳輸具有高速可靠傳輸的優勢, 具有成本低、可靠性高、維護方便等優點。本文以帶有片上USB 和高速AD轉換器的C8051F340為核心控制器件, 利用USB總線高速傳輸的特性, 設計了一款高速度低成本的數據采集系統, 采集信號包括該設備輸出氣體的溫度、壓力和流量等14個參數, 適用于特定設備運行狀態的數據采集工作。

　　2系統設計

　　系統設計圖如圖1所示, 系統主要由C8051F340數據采集模塊與上位PC機構成。需要監控的數據通過系統前端的傳感器轉換后送入預處理電路, 從預處理電路輸出的數據通過I/O端口送入AD轉換端口,經過AD轉換將數據保存到C8051F340單片機, 最后通過USB把數據送入上位PC機保存處理。

圖1 系統設計框圖

　　3 硬件設計

　　在整個硬件設計中C8051F340 單片機是系統重要的組成部分。C8051F340單片機是S ilicon Laboratories公司推出的完全集成的混合信號片上系統型MCU。具有高速、流水線結構的8051兼容的微控制器內核( 可達48M IPS ); 通用串行總線(USB )功能控制器, 有8 個靈活的端點管道, 集成收發器和1K FIFO RAM; 真正10位200ksps的單端/差分ADC, 帶模擬多路器; 片內電壓基準和溫度傳感器; 精確校準的12MH z內部振蕩器和4 倍時鐘乘法器; 多達64KB 的片內FLASH 存儲器; 多達4352字節片內RAM ( 256+ 4KB ); 多達40個端口I/O (容許5V 輸入)采集系統的電路設計。