基于USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

摘要：介紹了USB接口協(xié)議。基于該協(xié)議采用PDIUSBD12器件和AT89S52微處理器組成的數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置與PC機(jī)連接，在PC機(jī)中運(yùn)行數(shù)據(jù)處理程序，顯示信號(hào)波形。同時(shí)闡述了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想及其層次結(jié)構(gòu)，并給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。該系統(tǒng)采用USB總線傳輸數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間的通訊提供新的思路。
關(guān)鍵詞：USB接口；AT89S52微處理器；數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集技術(shù)是以傳感器、信號(hào)測量與處理、微型計(jì)算機(jī)等技術(shù)為基礎(chǔ)形成的一門綜合應(yīng)用技術(shù)，主要研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理以及控制等涉及模擬信號(hào)調(diào)理、模擬信號(hào)數(shù)字化、數(shù)字信號(hào)處理等方面，并具有很強(qiáng)的實(shí)用性。早期常見的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般通過傳統(tǒng)接口如RS232串口、并口或PCI總線與PC機(jī)進(jìn)行通信。串口連接方式簡單，但傳輸速度有限；并口傳輸方式據(jù)線連接復(fù)雜，傳輸距離較近，而且在Windows境下開發(fā)消息驅(qū)動(dòng)方式麻煩；PCI總線已無法滿足PC機(jī)發(fā)展的速度，過多的拍接口也會(huì)增加芯片成本，并且PCI擴(kuò)展槽在PC機(jī)的內(nèi)部，使用非常不方便。本論文所設(shè)計(jì)的基于USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，引入了USB這種新型的通信接口，使得整個(gè)系統(tǒng)不再那么龐大，且連接方便支持即插即用，其數(shù)據(jù)傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的串口和并口，它的應(yīng)用對(duì)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)增添了亮點(diǎn)，也為USB外圍設(shè)備的開發(fā)增加了經(jīng)驗(yàn)。

1 USB協(xié)議介紹
USB(universal Serial Bus，通用串行總線)是一種標(biāo)準(zhǔn)的連接接口，在把外圍設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接時(shí)，不必重新配置規(guī)劃系統(tǒng)，也不必打開機(jī)殼和調(diào)整接口卡的指撥開關(guān)，會(huì)自動(dòng)識(shí)別這些接口設(shè)備，并且配置適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)程序，無需用戶再重新配置。USB接口，實(shí)現(xiàn)了熱插拔的特性，用戶可迅速方便地連接PC主機(jī)的各種接口設(shè)備。另外，在連接PC機(jī)時(shí)，對(duì)所有USB接口設(shè)備，提供了一種“全球通用”的標(biāo)準(zhǔn)連接器(A型與B型)，取代了各種傳統(tǒng)外圍端口，如串行端口、并行端口以及游戲接口等。同時(shí)USB接口還允許將多達(dá)127個(gè)外圍設(shè)備同時(shí)串接到PC的一個(gè)外部的USB接口上。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
采用USB接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由終端數(shù)據(jù)采集裝置和上位機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)組成。其中數(shù)據(jù)采集裝置以AT89S52微處理器組成。向前由A／D電路組成，向后采用USB接口電路與PC機(jī)連接。信號(hào)通過A／D轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)流，在單片機(jī)的控制下，通過USB接口向PC機(jī)傳送數(shù)據(jù)。在PC機(jī)中運(yùn)行數(shù)據(jù)處理程序，顯示信號(hào)波形，且單片機(jī)也可受PC機(jī)的控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。