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装备信息化终端中可扩展数据采集与控制技术的研究

作者：彭凯 Publish: 2007-10-25 Hits:-

【中文题名】

装备信息化终端中可扩展数据采集与控制技术的研究

【英文题名】

Research on Extensible Technology of Data Acquisition and Control in Information Terminal

【学科专业】

机械制造及其自动化

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-10-25

【中关键词】

数据采集与控制,工业以太网,USB,可扩展,,

【英关键词】

Data Acquisition and Control,Industry Ethernet,USB,Extensible,

【分类导航】

工业技术>机械、仪表工业>机械制造工艺>计算机集成制造>>

【论文摘要】

网络化制造系统中的信息化终端是在车间环境中实施网络化制造的关键装置之一,而数据采集系统是实现制造企业整个生产过程的信息集成,实施综合自动化,以及网络化制造中设备层远程监控的基础。在实际应用中,数据采集常常和工业控制联系在一起,形成一套完整的数据采集监控系统。由于各种工业现场条件不同,对现场的数据采集与控制功能的要求也不尽相同,而且各种信息化终端采用的体系结构和设计方案都有很大的差异,因此如何在各种信息化终端的基础上灵活扩展数据采集与控制模块来满足现场需要具有很大的研究意义,这也是本文研究的重点。本文首先对车间现场数据采集的发展需要和信息化终端的发展现状进行了分析,并对工业以太网和USB总线在工业现场监控应用中的优缺点进行了分析,提出了一种基于信息化终端、采用工业以太网和USB总线扩展数据采集与控制模块的分布式数据采集与控制的总体方案,并叙述了工业以太网模块和USB模块在整个系统中功能和作用。然后,详细分析了工业以太网和USB总线在数据采集与控制系统中实现的关键技术,重点对工业以太网和USB总线的体系结构和数据结构以及它们在数据采集与控制系统中的优势及其扩展性进行了研究,并对两种模...

【论文题纲】

摘要	3-4
ABSTRACT	4-10
1 绪论	10-20
1.1 课题的提出	10-12
1.2 课题研究现状及分析	12-17
1.2.1 常用数据采集系统的研究现状	12-14
1.2.2 工业以太网数据采集与控制的研究现状	14
1.2.3 USB 总线数据采集与控制的研究现状	14-16
1.2.4 信息化终端的研究现状	16-17
1.2.5 现状分析	17
1.3 课题研究的意义	17-18
1.4 研究课题的来源	18
1.5 论文研究的主要内容	18-20
2 装备信息化终端中可扩展数据采集与控制系统总体概述	20-24
2.1 系统功能需求及设计原则	20-21
2.1.1 系统功能需求	20
2.1.2 系统设计原则	20-21
2.2 系统体系结构	21-23
2.2.1 基于装备信息化终端的数据采集与控制系统总体结构	21-22
2.2.2 工业以太网扩展模块总体结构	22
2.2.3 USB 扩展模块总体结构	22-23
2.3 本章小结	23-24
3 装备信息化终端中可扩展数据采集与控制系统关键技术的研究	24-42
3.1 基于工业以太网总线的数据采集与控制系统的研究	24-33
3.1.1 工业以太网系统的关键技术	24-26
3.1.2 工业以太网数据采集系统的优势及其可扩展性研究	26-27
3.1.3 工业以太网总线的数据传输	27-28
3.1.4 工业以太网嵌入式数据采集与控制方案的选择	28-33
3.2 基于 USB 总线扩展数据采集与控制技术的研究	33-40
3.2.1 USB 体系结构	33-35
3.2.2 USB 总线的优势及其可扩展性	35-36
3.2.3 USB 数据结构及其传输模式	36-39
3.2.4 USB 总线扩展数据采集与控制方案的选择	39-40
3.3 本章小结	40-42
4 装备信息化终端中基于工业以太网扩展的数据采集与控制模块的设计	42-60
4.1 硬件设计	42-50
4.1.1 硬件实现总体框图	42
4.1.2 C8051F020 单片机概述	42-43
4.1.3 C8051F020 片外RAM 设计	43-44
4.1.4 模拟量通道设计	44-46
4.1.5 开关量输入与输出设计	46-47
4.1.6 串口设计	47-49
4.1.7 以太网接口设计	49-50
4.1.8 WDT 设计	50
4.2 软件设计	50-57
4.2.1 网卡驱动程序	50-51
4.2.2 TCP/IP 协议栈的实现	51-57
4.2.3 系统主程序	57
4.3 本章小结	57-60
5 装备信息化终端中基于USB 总线扩展的数据采集与控制模块的设计	60-74
5.1 硬件设计	60-65
5.1.1 硬件实现总体框架	60
5.1.2 CY7C68013 概述	60-61
5.1.3 A/D 通道设计	61-63
5.1.4 D/A 通道设计	63-64
5.1.5 开关量输入输出电路设计	64-65
5.2 软件设计	65-72
5.2.1 主程序设计	65-66
5.2.2 CY7C68013 初始化程序设计	66-68
5.2.3 USB 设备请求的处理程序	68-69
5.2.4 GPIF 接口编程	69-71
5.2.5 批量传输的实现	71-72
5.3 本章小结	72-74
6 应用实例	74-78
7 结论	78-80
致谢	80-82
参考文献	82-86
附录：攻读硕士期间从事的科研工作及取得的成绩	86
A 参加的科研课题	86
B 发表的论文	86
C 所获奖励及科研成果	86

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.386098



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