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混合模式接口传感器数字通信系统的研究与设计

作　者: 王景
导　师: 侯培国；唐旭晖
学　校: 燕山大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: IEEE1451标准 1-Wire总线混合模式接口 DS2430A LabVIEW平台
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 27次
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内容摘要

对于一个大型的测试系统来说,由于传感器数量众多,为了便于系统的维护,就需要减少系统总线的数量,简化系统的布线,节省出更多的空间。测试系统中的传感器如果具有自识别和自校准功能,就会给系统的连接和维护带来很大的便利,能大幅度提高系统的连接效率。为此,美国国家标准与技术协会(NIST)和电气电子工程师学会(IEEE)在1993年9月联合组织制定了一个通用的传感器通信接口标准—IEEE1451系列标准。研究此传感器接口标准无论对开发新型传感器还是对传统传感器进行改造都具有非常重要的工程意义。IEEE1451系列标准由IEEE1541.0~IEEE1451.6七个子标准组成,其中IEEE1451.4标准为传统的模拟传感器定义了一个混合模式接口,包括混合模式接口传感器模型、传感器电子数据表格(TEDS)和两种混合模式接口类型。IEEE1451.4传感器进行通信时采用的是1-Wire总线技术,它用一条线既负责控制信号和数据的传输,还用来给设备提供电流,可实现数据的双向通信,同时在单总线上可挂接多个1-Wire设备。DS2430A是一个典型的256位1-Wire EEPROM,用来存储表明混合模式接口传感器身份的电子数据表格,通过1-Wire总线技术可实现与计算机之间的数据传输。本课题在IEEE1451.4标准的基础上,利用1-Wire总线通信技术,以传统的IEPE加速度传感器为例,研究和设计了一个混合模式接口传感器数字通信系统,即在IEPE加速度传感器内部嵌入一个1-Wire存储器件DS2430A,采用DALLAS公司生产的1-Wire串口专用适配器DS9097U-E25来实现传感器中DS2430A与计算机RS232口之间的通信连接,并通过计算机上的LabVIEW平台对DS2430A中的TEDS信息进行数据的读写操作。至此,一个传统的模拟传感器就具有了自识别和自配置能力。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题研究的背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
  1.3 IEEE1451 标准的提出  12-13
  1.4 1-Wire 总线技术的发展及应用  13-14
  1.5 课题研究的主要内容  14-16
第2章 IEEE1451.4 标准  16-27
  2.1 IEEE1451 系列标准  16-21
    2.1.1 IEEE1451.X 标准介绍  16-19
    2.1.2 IEEE1451 标准应用探讨  19-21
    2.1.3 IEEE1451 标准前景展望  21
  2.2 IEEE1451.4 传感器模型  21-22
  2.3 传感器电子数据表格  22-25
    2.3.1 TEDS 结构  22-23
    2.3.2 TEDS 模板  23-24
    2.3.3 虚拟TEDS  24-25
  2.4 混合模式接口  25-26
  2.5 本章小结  26-27
第3章 1-Wire 总线技术  27-47
  3.1 1-Wire 总线概述  27-29
  3.2 1-Wire 总线协议  29-33
    3.2.1 1-Wire 总线协议体系结构模型  29-30
    3.2.2 1-Wire 总线各层协议介绍  30-33
  3.3 1-Wire 总线通信  33-37
    3.3.1 1-Wire 总线通信流程  33-34
    3.3.2 1-Wire 总线通信特点  34-35
    3.3.3 1-Wire 总线通信中的CRC 校验  35-37
  3.4 1-Wire 总线的网络拓扑  37-42
    3.4.1 线性拓扑  37-38
    3.4.2 树形拓扑  38-39
    3.4.3 星形拓扑  39-40
    3.4.4 寄生电源  40-41
    3.4.5 1-Wire 网络接口设备  41-42
  3.5 1-Wire 器件  42-46
    3.5.1 1-Wire 器件简介  42
    3.5.2 1-Wire 器件的硬件结构  42-43
    3.5.3 1-Wire 器件的软件操作  43-46
  3.6 本章小结  46-47
第4章传感器TEDS 数据存储器的设计  47-61
  4.1 存储器DS2430A 概述  47-51
  4.2 DS2430A 读写原理  51-56
  4.3 1-Wire 端口访问DS2430A  56-59
  4.4 DS2430A 的1-Wire 通信协议  59-60
  4.5 本章小结  60-61
第5章 MMI 传感器数字通信系统的实现  61-77
  5.1 IEPE 加速度传感器  61-63
    5.1.1 压电加速度传感器  61-62
    5.1.2 IEPE 加速度传感器  62-63
  5.2 1-Wire 接口适配器DS9097U  63-66
    5.2.1 DS9097U 概述  63-64
    5.2.2 DS9097U 的特性  64-65
    5.2.3 DS9097U 的工作原理  65-66
  5.3 系统的总体设计  66-76
    5.3.1 系统的硬件连接  66-68
    5.3.2 系统的程序设计及通信过程  68-76
  5.4 本章小结  76-77
结论  77-78
参考文献  78-82
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  82-83
致谢  83-84
作者简介  84

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