一种基于USB存储设备的温度采集系统技术方案

本发明专利技术属于嵌入式温度采集技术领域，具体是一种基于USB存储设备的温度采集系统。该系统由中央控制处理器、USB接口电路、温度传感器电路和电源电路等组成。该温度采集系统通过温度传感器实时采集温度，将数据通过USB总线接口存储到USB设备中，便于对数据进行离线的统计分析，达到数据采集的目的。温度传感器部分选择单总线结构的DS18B20，控制处理器选择低功耗的ATmega16L，USB总线芯片选择CH375。本发明专利技术具有高存储量，能耗低，稳定性强，体积小等优点，可以适应多种环境下的温度采集。

【技术实现步骤摘要】
一种基于USB存储设备的温度采集系统
本专利技术属于嵌入式温度采集
，具体涉及一种实时温度采集系统。技术背景数据采集(Data Acquisition)是获取信息的基本手段.是指将温度、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称为数据采集系统(Data Acquisition system) (DAS)。在工业生产过程中，温度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，温度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，市场上的温度采集系统都是简单的将测量到的温度通过数码管或者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，更不方便对大量数据进行统计分析。为了解决现有的温度采集系统不方便存储或者存储容量小，不便于大量统计分析的缺点，本专利技术提供了一种可以挂接USB存储设备的温度采集系统，温度传感器对温度进行实时采集，单片机把采集到的数据处理成直观的十进制小数形式，并通过USB接口芯片 CH375将单片机转换好的十进制数据以文件的形式写入USB存储设备，利用USB存储设备容量大、存储稳定的特点。实现了长时间的数据采集，为之后的离线统计分析提供了便利。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的温度采集系统所采集到的数据不方便存储或者存储容量小的问题，提供一种存储容量大，便于大量统计分析的温度采集系统。本专利技术提供的温度采集系统，是基于USB存储设备的，即该温度采集系统利用一种USB接口芯片，实现USB存储设备与单片机的挂接。单片机将温度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，从而解决了温度采集系统中大量数据存储的问题。本专利技术的温度采集系统，由中央控制处理器、USB接口电路、温度传感器、串口电路和电源电路组成，在电路连接上，中央控制处理器与温度传感器的连接为单总线形式，USB接口芯片(如CH375)的地址端口、数据端口、读写控制、中断控制与中央控制处理器(如单片机ATmegal6L)相应的端口连接。可以对温度进行实时采集，并将实时采集的数据通过USB接口芯片存储到挂接的USB存储设备中。温度传感器(如DS18B20)将温度转换为数字信号，由中央控制处理器(如单片机 ATmegalBL)对温度传感器输出的数字信号进行采样，并将二进制比特流转换为十进制的温度信息，然后通过对USB接口芯片(如CH375)的控制，将得到的温度信息以文件的形式存储到USB存储设备中；串口电路用于对温度采集系统进行控制，上位机可以通过串口电路向温度采集系统发送指令，以控制温度采集系统的采样率，启动/结束采集。本专利技术中，中央控制处理器(单片机)通过控制USB接口芯片实现USB总线的功能， 可以方便地与USB存储设备连接。此外，利用USB接口芯片(如CH375芯片)内的固件函数， 将数据以文件的形式写入USB存储设备，不需要第三方软件即可在操作系统下打开数据， 方便对温度数据处理。此外，设置相应的过程监控指示灯，以提示采集系统的正常运行。本专利技术的特点是高存储量，能耗低，稳定性强，体积小等优点，可以适应多种环境下的温度采集。本专利技术的有益效果是，可以将进行长时间的数据采集，并将采集数据实时存储到易得的USB存储设备中，便于在工业生产和科学研究中对数据进行统计分析。附图说明图1本专利技术的电路原理框图。图2本专利技术的电路原理图。图3本专利技术中单片机的软件结构框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。本系统的工作原理如图1所示，处理器(如单片机)用于控制温度传感器定时采集数据，并采集温度传感器输出的数字信号，通过其内部的转换函数，将二进制格式的数字信号转换为十进制的直接可读的温度信息。进一步，单片机通过对USB接口芯片的控制，将得到的温度信息以文件的形式存储到USB存储设备中。串口电路用于对温度采集系统的控制，上位机可以通过串口向温度采集系统发送指令，以控制温度采集系统的采样率，启动/ 结束米集。本系统的硬件电路如图2所示，温度传感器采用DS18B20，处理器采用单片机 ATmegal6L, USB接口芯片采用CH375 ；单片机与温度传感器的连接为单总线形式，在与温度传感器进行通信时，单片机模拟其串行通信协议；单片机与串口电路的连接是通过电平转换芯片MAX232，RX和TX都经过MAX232实现将逻辑电平的转换，使其符合串口通信电平，以实现串口通信协议；单片机与CH375的连接，采用并行方式，并口信号线包括8位双向数据总线D7 DO、读选通输入引脚RD#、写选通输入引脚WR#、片选输入引脚CS#、中断输出引脚 INT#以及地址输入引脚AO ；此外，通过设置LED信号灯来实时监视系统的运行状态，方便发现运行故障；整个系统采用外部的5V单电压供电，不需要额外的电压转换电路。本系统的软件结构如图3所示，是单片机内部程序的框架，采用模块化方法编写， 包括九个不同功能的子函数串口初始化函数，串口中断函数，CH375读写时序函数，CH375 读写数据函数，DS18B20初始化函数，温度采集函数，数据格式转换函数，文件写入函数，时间函数。通过调用九个不同功能的子函数完成整个系统的功能。串口的子程序主要包括串口初始化函数和串口中断函数，包括设置串口的工作模式，包括倍速、数据位宽、校验位、波特率等，这部分是保证上位机的控制信息能够顺利的传输给单片机，以实现上位机对温度采集系统的控制。上位机通过发送不同的指令，可以实现温度采集系统的开启/停止，可以改变温度采集系统的采样率。温度传感器的两个子函数是单片机控制温度传感器的，单片机通过模拟温度传感器定义的单总线协议初始化时序、读时序、写时序，实现指令的写入和数据的读出。在单片机内部，还有一个数据格式的转换函数，由于温度传感器返回给单片机的数据是二进制的比特流形式，不是直观的数据，需要转换函数处理成直观的十进制的温度数据。单片机通过CH375读写时序和读写数据函数与USB接口芯片进行通信，并通过文件写入函数实现以文件格式写入温度数据。时间函数配合单片机完成定时和时序控制的功能。权利要求1.一种基于USB存储设备的温度采集系统，其特征在于由中央控制处理器、USB接口芯片、温度传感器和串口电路组成；在电路连接上，中央控制处理器与温度传感器的连接为单总线形式；USB接口芯片的地址端口、数据端口、读写控制、中断控制与中央控制处理器相应的端口连接；其中温度传感器将温度转换为数字信号，由中央控制处理器对温度传感器输出的数字信号进行采样，并将二进制比特流转换为十进制的温度信息，然后通过对USB 接口芯片的控制，将得到的温度信息以文件的形式存储到USB存储设备中；串口电路用于对温度采集系统进行控制，上位机通过串口电路向温度采集系统发送指令，以控制温度采集系统的采样率，启动/结束采集。2.根据权利要求1所述的基于USB存储设备的温度采集系统，其特征在于中央控制处理器采用单片机，USB接口芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶凡，井冰，赵乐军，陈昊，姚远，李宁，任俊彦，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：