USB měřicí modul pro virtuální instrumentaci

Abstract

Cieľom tejto diplomovej práce je návrh univerzálneho USB meracieho modulu pre virtuálnu inštrumentáciu. Modul je pripojený k PC pomocou rozhrania USB. Modul obsahuje analógové vstupy a analógové výstupy. Vstupy majú niekoľko prepínateľných rozsahov, nastaviteľné hornopriepustné a doľnopriepustné filtre. Ďalej obsahuje digitálnu vstupno-výstupnú jednotku s 8 kanálmi s konfigurovateľným smerom a napäťovou úrovňou. Súčasťou tejto jednotky je fyzická vrstva pre digitálne sériové rozhranie SPI/UART a I2C. Modul je schopný komunikovať s prostredím LabVIEW. Teoretická časť obsahuje prehľad komerčných USB modulov pre zber a generovanie dát od rôznych výrobcov s ich základnými parametrami. Vybrané moduly sú rozpísané podrobnejšie. Ďalej rozoberá možnosti prepojenia USB modulu s prostredím LabVIEW. Praktická časť sa zaoberá samotným návrhom vstupno-výstupných obvodov a návrhom celého meracieho modulu. Ďalej je v nej popísaný komunikačný protokol v MCU, obslužná knižnica k modulu a demonštračný program. Na záver sú výsledky meraní overujúcich a zisťujúcich parametre modulu. Výsledkom tejto diplomovej práce je zrealizovaný univerzálny USB merací modul s obslužnou knižnicou a programom v LabVIEW demonštrujúcim jej použitie.

The objective of this thesis is design of the universal USB measuring module for virtual instrumentation. The module is connected to PC via USB interface. The module have analog inputs and analog outputs. The inputs have some switchable ranges, adjustable high-pass and low-pass fiters. Also the module have the digital input-output unit with 8 channels with configurable data direction and voltage level. Physical layer for digital serial interfaces SPI/UART and I2C is also part of this unit. The module is able to communicate with LabVIEW enviroment. The teoretical part contains survey of the commercial USB modules for data acquisition and generation from various manufacturers with its basic parameters. Some selected modules are described in detail. Furthermore the thesis deals with possibilities of connecting the USB module with the LabVIEW enviroment. The practical part deals with the design of input-output circuits and with design of the module itself. Furthemore, tho communication protocol, utility library and demonstration LabVIEW software are described in this part. At the end of this part, there are results of verification measurements. The result of this thesis is completed universal USB measuring module with utility library and demonstration program.