[发明专利]一种基于网络控制和USB存储设备的数据采集系统

说明书

技术领域

本发明属于嵌入式数据采集技术领域，具体涉及一种基于网络控制和USB存储设备的数据采集系统。

背景技术

数据采集(Data Acquisition)是获取信息的基本手段，是指将数据、压力、流量、位移等模拟量采集、转换成数字信号，并送入计算机进行存储、处理、和输出处理结果的过程。实现数据采集的系统为称为数据采集系统(Data Acquisition system)(DAS)。

在工业生产过程中，数据采集系统可用来实现生产过程的实时监控，对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，为提高产品质量、降低生产成本提供信息和手段。在科学研究中，数据采集系统用来实现对研究目标的定量分析和动态模拟，是揭示科学奥秘的重要手段。

目前，市场上的数据采集系统大多是简单的将测量到的数据通过数码管或者LCD显示出来，或者通过容量较小的ROM进行存储。没有体现出数字信号便于处理和存储的优点，也无法对长时间测量的数据进行记忆和存储，也不方便对大量数据进行统计分析。在数据采集系统的控制方面，大多是通过外接键盘来控制，无法实现远程控制，局限了数据采集系统的应用。

为了解决现有的数据采集系统不方便存储或者存储容量小，无法进行远程控制的缺点，本发明提供了一种基于网络控制和USB存储设备的数据采集系统，一方面，本发明可以挂接大容量USB存储设备，为数据采集系统提供了超大容量的存储空间，可以进行长时间的数据采集。另一方面，本发明利用硬件协议栈配合上位机软件实现了远程控制，上位机软件通过网络向硬件协议栈发送控制信息，硬件协议栈接收到信息后将其转换为适于串口通信的异步帧并发送给数据采集系统，从而实现对硬件控制系统的远程控制。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的数据采集系统存储容量小且只能接触控制的问题，提供一种存储容量大、且便于远程控制的数据采集系统。

本发明提供的数据采集系统，是基于网络控制和USB存储设备的。具体由远程上位机软件模块、硬件协议栈模块、数据采集模块组成。

所述的远程上位机控制软件模快，是在Windows操作系统下，利用Socket套接字实现的网络通信的软件。具有良好的图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）界面，方便操作者对数据采集模块的控制。

所述的硬件协议栈模块，是由51单片机、RTL8019AS以太网控制器、串口电路和uIP开源协议栈组成的嵌入式系统。在整个系统中，作为接收端的网络节点接收远程上位机发送来的控制数据，经过以太网控制器和51单片机的处理，将控制信息转换为串口异步帧格式的控制信息，并通过串口发送给数据采集模块。系统利用USB接口电路（如CH375），实现USB存储设备与51单片机的挂接。

所述数据采集模块，由多路数据传感器、控制单片机、串口电路、USB接口电路和USB存储设备组成。控制单片机根据串口电路收到的控制信息选择多路数据传感器，经过控制单片机内部的数据转换，通过USB接口电路，以文件的形式存储到USB存储设备中。实现了数据的采集、存储。

本发明中，单片机将数据传感器采集到的数据经过转化后，通过USB接口芯片以文件的形式写入USB存储设备中，从而解决了数据采集系统中大量数据存储的问题。利用远程上位机软件和硬件协议栈实现远程网络控制，使其应用范围扩展到某些无法进行接触控制的领域。

本发明中，控制信息是由远程上位机以网络数据包的格式发出，硬件协议栈将网络数据包转换为串口的异步帧，进而控制数据采集模块的采样通道切换，采样率的改变，启动/结束采集等。 

本发明的特点是远程控制，高存储量，能耗低，节约网络资源，稳定性强，体积小等。

本发明的有益效果是，可以进行长时间的数据采集，并将采集数据实时存储到易得且容量大的USB存储设备中，便于在工业生产和科学研究中对离线数据进行统计分析。可以远程控制，实现了某些非接触环境下的数据采集，大大增加了数据采集系统的应用范围，为某些特殊环境下的数据采集提供了解决方案。

附图说明

图1  本发明的系统框图。

图2  本发明的硬件协议栈模块框图。

图3  本发明的硬件协议栈模块电路原理图。

图4  本发明的数据采集模块框图。

图5  本发明的数据采集模块电路原理图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。