一种基于通用串行总线的管道机器人数据采集传输装置的制作方法

本实用新型涉及数据监测设备技术领域，具体涉及一种基于通用串行总线的管道机器人数据采集传输装置。

背景技术：

管道机器人在工作人员的遥控操作或者自动控制下，沿着管道内部或外部自动行走，通过管道机器人携带的漏磁传感器部分送出模拟漏磁信号转换为数字信号。

目前，管道机器人检测管道设备，对管道进行泄露监测，现场数据采集系统大多采用并行总线，并行总线数据采集系统采用连接器、卡式模块等，它们最大的特点是具有屏蔽性、集成密度高，针孔式的形状，能够保证数据采集系统的稳定性和可靠性，但是其价格较高，在自动化领域的应用受到限制，若利用ISA、EISA总线进行开发，存在开发调试难度大，不易编写驱动程序，通用性和可移植性也差。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于通用串行总线的管道机器人数据采集传输装置，具有即插即用与热插拔的特性，开发周期短和成本低的优点。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种基于通用串行总线的管道机器人数据采集传输装置，包括：

数据传输通道，用于传输管道机器人采集到的漏磁传感器模拟信号数据；

依次相连的AD转换器、微处理器和USB控制器，所述AD转换器与所述数据传输通道相连，其用于接收所述传输漏磁传感器模拟信号数据，并将所述漏磁传感器模拟信号数据转换成数字信号；所述微处理器与AD转换器相连，所述微处理器用于转发所述数字信号；

存储器，所述存储器与所述微处理器相连，用于所述数字信号存储与传输；

上位机，所述上位机分别与所述微处理器、存储器和USB控制器相连。

在上述技术方案的基础上，该装置还包括仿真器和调试接口电路，所述调试接口电路连接所述微处理器和所述仿真器，所述仿真器通过调试线路连接所述上位机的USB接口。

在上述技术方案的基础上，所述调试接口电路包括JTAG接口，所述JTAG接口的第一引脚连接3.3V电压，所述JTAG接口的第三引脚、第五引脚和第八引脚同时接地，所述JTAG接口的第四引脚连接所述微处理器。

在上述技术方案的基础上，该装置还包括保险管F1、通用串行接口USB、微处理器芯片、稳压器，所述微处理器芯片内置所述USB控制器，所述保险管F1的一端同时连接电阻R13和通用串行接口USB的第一引脚，电阻R13的另一端连接发光二级管LED3的阳极，发光二级管LED3的阴极接地，所述保险管F1的另一端同时连接极性电容C1、电容C4和微处理器芯片的第七引脚和第八引脚，极性电容C1和电容C4的另一端相连接地；

通用串行接口USB的第三引脚连接所述稳压器的第二引脚，通用串行接口USB的第二引脚连接所述稳压器的第三引脚，所述稳压器的第一引脚接地，所述稳压器的第四引脚连接所述通用串行接口 USB的第一引脚。

在上述技术方案的基础上，所述存储器包括存储芯片U2，所述微处理器芯片的8个引脚与所述存储芯片U2的8个引脚对应连接，所述存储芯片U2的8个引脚对应连接外部8个上拉电阻，所述上拉电阻的阻值为10KΩ，所述存储芯片U2的第一引脚经电阻R5接3.3V电压。

在上述技术方案的基础上，所述还包括复位电路，所述复位电路连接所述微处理器芯片的引脚RST。

在上述技术方案的基础上，所述复位电路包括复位开关S1、电容C1和电容C2，所述电容C1的一端同时连接复位开关S1、电阻R8和电阻R9，电阻R8的另一端接3.3V电压，电阻R9另一端同时连接电容C2和电阻R10，复位开关S1、电容C1和电容C2的另一端同时接地，电阻R10另一端连接所述微处理器芯片的引脚RST。

在上述技术方案的基础上，所述数据传输通道为集成于印制电路板上八个通道，所述印制电路板为双面板，所述微处理器芯片位于所述印制电路板上层，所述存储芯片位于所述印制电路板下层。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型的一种基于通用串行总线的管道机器人数据采集传输装置中微处理器和USB控制器作为控制核心，具有集成度高，电路结构简化、电路体积较小，便于携带和实用，具有很高的采集速率以及采集精度，满足管道机器人对管道缺陷处漏磁通信号的采集性能要求，存储器用来存储固定不变的数据，在数据采集后进行数据存储传输动作。

(2)本实用新型的一种基于通用串行总线的管道机器人数据采集传输装置中设有调试接口电路和仿真器，用于软件和硬件调试工 作，提供全速的电路内仿真，不占用片内用户资源，支持断点、单步、观察点、运行和停止等调试命令，并支持存储器和寄存器的校验和修改。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构框图；

图2为本实用新型实施例中的原理图；

图3为本实用新型实施例中存储器的原理图；

图4为本实用新型实施例中复位电路的原理图；

图5为本实用新型实施例中调试接口电路的原理图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明。

参见图1所示，本实用新型实施例提供一种基于通用串行总线的管道机器人数据采集传输装置，包括：

数据传输通道，数据传输通道为集成于印制电路板上的八个通道分别为通道S0、通道S1、通道S2、通道S3、通道S4、通道S5、通道S6和通道S7，用于传输管道机器人采集到的漏磁传感器模拟信号数据。

依次相连的AD转换器、微处理器和USB控制器，AD转换器与数据传输通道相连，其用于接收传输漏磁传感器模拟信号数据，并将漏磁传感器模拟信号数据转换成数字信号；微处理器与AD转换器相连，微处理器用于转发数字信号。

USB控制器与微处理器相连，USB控制器共有8个端点：一个双向控制端点和三对输入/输出端点，所有的端点都可以被用于中断、批量或同步传输，通过固件程序实现微处理器与上位机的通信。

参见图2所示，包括保险管F1、通用串行接口USB、微处理器芯片U1、稳压器，微处理器芯片U1内置USB控制器，保险管F1的一端同时连接电阻R13和通用串行接口USB的第一引脚1，电阻R13的另一端连接发光二级管LED3的阳极，发光二级管LED3的阴极接地，保险管F1的另一端同时连接极性电容C1、电容C4和微处理器芯片U1的第七引脚REGIN和第八引脚VBUS，极性电容C1和电容C4的另一端相连接地；

通用串行接口USB的第三引脚3连接稳压器的第二引脚D+，通用串行接口USB的第二引脚D+连接稳压器的第三引脚D-，稳压器的第一引脚GND接地，稳压器的第四引脚4连接通用串行接口USB的第一引脚1。本实施例中微处理器芯片U1的型号为C8051F320，稳压器的型号为SP0503BAJT，使得输入微处理芯片U1的电压更稳定，上位机作为供电电源，经稳压器和通用串行接口USB给微处理器芯片U1供电。

存储器，存储器与微处理器相连，用于存储和传输数字信号，本实施例中的存储器为Flash存储器，存储器的型号为K9F1G08U0A，Flash存储器按块擦除，按位编程，具有快闪擦除的高速度。

参见图3所示，存储器包括存储芯片U2，微处理器芯片U1的引脚P1.0、引脚P1.1、引脚P1.2、引脚P1.3、引脚P1.4、引脚P1.5、引脚P1.6和引脚P1.7，对应连接存储芯片U2的IO0、IO1、IO2、IO3、IO4、IO5、IO6和IO7，实现数据的并行通信，外部上拉电阻R4一端连接至微处理器芯片U1和存储芯片U2的公共端，提高存储芯片的驱动能力，上拉电阻R4的一端接3.3V电压，存储芯片U2的第一引脚经电阻R5接3.3V电压，且电阻R5的另一端连接微处理器芯片U1的引脚P0.0，存储芯片U2的引脚引脚引脚CLE、 引脚ALE和引脚分别连接对应的微处理器芯片U1的引脚P0.1、引脚P0.2、引脚P0.3、引脚P0.4和引脚P0.5。本实施例中上拉电阻R4的阻值为10KΩ。

参见图4所示，复位电路，复位电路包括复位开关S1、电容C1和电容C2，电容C1的一端同时连接复位开关S1、电阻R8和电阻R9，电阻R8的另一端接3.3V电压，电阻R9另一端同时连接电容C2和电阻R10，复位开关S1、电容C1和电容C2的另一端同时接地，电阻R10另一端连接微处理器芯片U1的引脚RST。

上位机，上位机分别与微处理器、存储器和USB控制器相连，上位机用于对数字信号进行数据分析显示。AD转换器将输入的漏磁传感器模拟信号数据转换为数字信号进行数据传输，微处理器将采集到的数据存到外部的存储器中，进一步写入存储器中，通过USB总线将数据从存储器发送到上位机，在上位机对数字信号进行显示和后续分析，上位机发送各种控制指令如开始数据采集或者停止数据采集的指令给微处理器，微处理器接收指令实现相应功能。

参见图5所示，该装置还包括仿真器和集成于印制电路板上的调试接口电路，调试接口电路连接微处理器和仿真器，仿真器通过调试线路连接上位机的USB接口，调试接口电路包括JTAG接口，JTAG接口的第一引脚1连接3.3V电压，JTAG接口的第三引脚3、第五引脚5和第八引脚8同时接地，JTAG接口的第四引脚4连接微处理器。通过微处理器芯片U1的JTAG边界扫描口实现对硬件电路的调试功能，也可以采用合适的软件开发工具进行存储器编程，使用JTAG接口将程序写入存储器中，便于对系统软件调试。

本实用新型不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进 和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。