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

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機連接，在PC機中運行數(shù)據(jù)處理程序，顯示信號波形。同時闡述了系統(tǒng)的總體設(shè)計思想及其層次結(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)與計算機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、信號測量與處理、微型計算機等技術(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、處理以及控制等涉及模擬信號調(diào)理、模擬信號數(shù)字化、數(shù)字信號處理等方面，并具有很強的實用性。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機進行通信。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)動方式麻煩；PCI總線已無法滿足PC機發(fā)展的速度，過多的拍接口也會增加芯片成本，并且PCI擴展槽在PC機的內(nèi)部，使用非常不方便。本論文所設(shè)計的基于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)用對采集系統(tǒng)的設(shè)計增添了亮點，也為USB外圍設(shè)備的開發(fā)增加了經(jīng)驗。

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)備與計算機連接時，不必重新配置規(guī)劃系統(tǒng)，也不必打開機殼和調(diào)整接口卡的指撥開關(guān)，會自動識別這些接口設(shè)備，并且配置適當(dāng)?shù)尿?qū)動程序，無需用戶再重新配置。USB接口，實現(xiàn)了熱插拔的特性，用戶可迅速方便地連接PC主機的各種接口設(shè)備。另外，在連接PC機時，對所有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USB接口還允許將多達127個外圍設(shè)備同時串接到PC的一個外部的USB接口上。

2 系統(tǒng)設(shè)計
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機連接。信號通過A／D轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)流，在單片機的控制下，通過USB接口向PC機傳送數(shù)據(jù)。在PC機中運行數(shù)據(jù)處理程序，顯示信號波形，且單片機也可受PC機的控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。