多功能U盘控制器测量仪记录仪的制作方法

本发明装置是用u盘在电脑上的读写特性直接对装置的内部参数进行配置，从而形成一个像操作u盘那样设置使用简单但功能多样化的自动化控制装置，给控制、测量、数据记录、通讯等系统中内部参数设定和修改方面提供了一种非常便利的手段。

背景技术：

目前人们对u盘的认识就是一个可以存储数据（比如文件、照片等）的装置，并且使用简单，人人都会用，但对于控制系统、测量系统、记录仪系统的认识就是一个复杂而且需要专业人士才能操纵的装置，如果将两者结合在一起后像u盘那样操作简单而且还能完成复杂的控制、测量、记录甚至通讯等功能并且这些实现的功能变化还能利用简单的u盘的文件操作实现，就是我们这次设计的要点。

技术实现要素：

本发明装置就是将u盘功能和控制、测量、记录等功能结合在一起的一个小型装置，其外形大小像一个普通的u盘，见说明书附图中的图1、图2，但功能却是集成了u盘、控制、测量、记录等多种功能，具体设计是将控制系统中的存储器（不仅仅指cpu内部存储，也包括外置扩展存储器）的一部分配置为u盘存储器，并在系统中预留文件存储空间和文件系统空间，同时内部预置usb协议和文件操作协议使得可以在电脑上使用操作系统操作该部分存储，就相当于是一个u盘，而该部分存储在控制系统的程序中也可以进行访问，即与u盘部分共用该部分存储，控制程序解析这个u盘的文件系统和其中文件，并从中获得相关功能参数，进行相应驱动输出或输入。

简单地说，该装置u盘在电脑操作系统格式化（如附图7）后通过复制一个用于配置参数文件到u盘，然后在u盘内部解析该文件系统和其中的文件内容，获得相关的用于控制、测量或者记录的相关参数，最终按照这些参数进行相关的控制、测量、记录等操作。

输出形式示意图见图3、图4。

usb母座的接口见图5

装置内部框图见附图中的图6

配置文件格式如图8

记录仪格式如图9。

附图说明

图1、2是说明整体结构可以是但不局限于l型或者i型，只要保证接口方面符合usb协议即可，公头的形式可以是usb-a型、b型、mini头、micro头、c-type头中的任何一种。

其中的数码显示并不是必须的，按照装置功能要求可有可无，同时可以程序关闭或者打开显示。

另一个接口是usb母座，是装置面向应用的输入输出接口，接口定义根据功能要求不同具有不同的定义，可以直接接入传感器、运动部件、控制模块、变送器等，直接接入的传感器比如温度传感器或者直接接入运动部件比如风扇等。

图3

是示意一个单纯接入传感器或者一个运动装置的接口形式，其中“与母座连接的公头接口”是指直接插入本装置的母座，“传感器线”是指连接传感器探头的电缆线，或者连接运动装置比如dc5v的小功率电风扇的电源线。

图4

是示意一种连接控制功能模块或者变送器的模块形式，“与母座连接的公头接口”是指直接插入本装置的母座，“模块接口”是根据不同的模块决定的输入输出的接口，其定义与模块有关。“功能模块”是专门设计的不同功能的模块。

图5

母座的接口定义：

其中1”dc5v+/可控输出0”是指该口可以当作电源使用，比如外接有源传感器时用到的电源，也可以当作可控输出的接口，比如用来驱动直流小风扇/led灯时的调速调光输出。

2”输入输出1/uart-tx”是指该口可根据不同功能定义为输入，也可以定义为输出，还可以定义为通讯方式下的发送端。

3”输入输出2/uart-rx”是指该口可根据不同功能定义为输入，也可以定义为输出，还可以定义为通讯方式下的接收端。

4是电源地。

附图6

是说明该装置的内部结构和功能模块组成，其中标准usb接口是指usb公头是连接电脑或者充电宝等dc5v电源的接口。

装置usb母座接口是指装置的母座接口，是输入输出的通道，是用来连接各种功能外设的。

usb内部协议：是指装置内相关usb接口的物理层、连接层、传输层以及应用层的相关协议，装置按照标准usb2.0全速接口方式进行了配置，并预置了相关的软件接口协议。

mcu是指控制整个装置的u盘文件处理和控制、测量、记录等程序的处理装置。

存储器物理上可以是单独的cpu内部存储，也可以是外部扩展存储，按照功能划分为了4部分：

其中文件存储是用来预留给配置文件复制到u盘使用。

文件系统是用来存储文件系统并预留记录仪记录的存储空间。

文件系统解析是内部程序使用，解析配置文件。

内部程序是存储控制功能程序并处理文件系统的相关流程。

日历：是指装置配备日历时钟，可以记录日期和时间，主要用于记录仪。

数码管、驱动是硬件部分，根据不同功能显示不同的数据，如温度计时显示温度等。

ad\pwm\uart\dio和接口驱动是指内部硬件配置的模块，分别对应模拟量输入输出、高频脉冲输入输出模块、通讯模块以及成规的数字输入输出模块。

图7

是一个windows操作系统的界面，很常规，但是需要注意的是该格式化界面内，本装置需要要求设置为”fat”格式和“快速格式化”格式，才能完成正常的格式化，这跟操作系统和本装置的usb容量有关。

图8

这是个配置文件示意，是用来改变本装置的功能和参数的，顺序无所谓，只需要改变*号的行位置，本装置的功能就会自动按照该行显示的功能运行，该行内的数字参数也可以修改，用来对该功能进行优化或者按照个人的喜好进行适当调整。

图9

这是一个记录仪的示意图，是windows操作系统中excel软件能够识别的.csv格式文件，记录了装置的当时日期时间、ad1、ad2等参数的历史记录值。

只要在配置中启动了记录仪功能，装置会自动开始按照设置的间隔进行记录，记满后可以按照设置循环覆盖记录还是停止记录。

具体实施方式

本装置具体采用单片机作为控制芯片，利用其内部存储器或者外部扩展的存储器设计成u盘，外加时钟、外围驱动芯片等组成整个系统装置。

首次将该装置插入电脑的usb接口上时，跟普通u盘一样会被操作系统找到，当鼠标点击该u盘盘符时，操作系统会提示该u盘未格式化，需要格式化，这时点击是，当出现格式化界面后，选择“fat”文件系统和“快速格式化”进行格式化即可。

将预先准备好的配置文件复制到该u盘中，就完成了一般地配置。

也可以自主进行格式化，再次复制保留先来的配置文件即可。

上述过程是该装置生产过程中需要操作的步骤，当使用人员拿到该u盘时，已经跟普通u盘一样了，并且在电脑上打开就能看到盘里具有一个配置文件或者记录文件。

配置文件名和格式为：config.txt（当然可以预先约定为别的文件名字，实现的方式是一样的）。

双击并打开该配置文件，选择自己想要的功能，然后将*号移动到该行行首上即可更换为该行上的功能。

因此，该装置预置了很多功能项（并在不断的增加新功能），使用者仅仅在电脑上打开这个配置文件选择行号即可实现自己想要的该行功能。

配置文件格式约定为下列格式如图8（当然也可以其他格式，实现的方式是一样的）。

目前预置的功能主要有：

1.调光调速(%)

*2.温度计

3.sos求救信号(s)

4.人体感应灯

5.盲人行路提示器

6.计数器

7.频率计

8.电量测量仪

9.加热温控器

10.制冷温控器

12.预定开机(s)

13.睡眠关机(s)

14.间歇运行(s)

15.间歇运行并延时关机(s)

16.闪光灯(0.1s)

17.模拟量da输出控制伺服电机等

18.脉冲发生器

19.自动调速周期(s):

20.自由定制

21.时钟校准

22.记录仪配置

其他功能可以在后期不断的扩展增加。

具体实施方式

该装置的优点是：小巧便于携带，供电简单并且安全，克服了u盘功能的单一化，让u盘具有了控制功能、测量功能、记录仪功能等，并且只要稍微懂一点电脑操作就会很快掌握，功能可根据内部预置文件自由选择，真正做到了一机多用。特别是现在移动电源的普及，为这种装置的普及提供了基本的条件，为人们在许多领域为实现简单的控制、测量或者记录等需求提供了一个方便快捷的解决方案。