基于USB接口的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)設(shè)計綜合

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　利用ADuC845單片數(shù)據(jù)采集器件和CH341 USB接口器件構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的框圖如圖1所示。ADuC845完成模擬量數(shù)據(jù)采集、開關(guān)量的輸入輸出、控制電壓和PWM控制信號輸出，CH341USB接口器件完成PC機(jī)與ADuC845的數(shù)據(jù)傳輸。

　　ADuC845中的數(shù)據(jù)打包后經(jīng)USB器件傳送至PC機(jī)，利用 PC機(jī)的數(shù)據(jù)處理程序完成數(shù)據(jù)處理與分析，并將其顯示在所設(shè)計的系統(tǒng)界面上。同時，將控制命令通過USB接口傳送至ADuC845，實現(xiàn)對外圍設(shè)備的控制。

2 USB通信接口電路

　　USB通信接口電路采用CH341器件，圖2為其電路。圖2中，P3是USB端口，USB總線包括一對5 V電源線和一對數(shù)據(jù)信號線。通常+5 V電源線是紅色，接地線是黑色，D+信號線是綠色，D-信號線是白色。USB總線提供的電源電流最大可達(dá)500 mA，CH341和低功耗的ADuC845直接使用USB總線提供的5 V電源。

　　CH341的RXD引腳和TXD引腳分別與ADuC845的RxD引腳和TxD引腳相連，由于傳輸數(shù)據(jù)。晶體Y2、電容C13和C14用于時鐘振蕩電路。Y2的頻率是12 MHz，C13和C14是容量為15 pF的獨(dú)石或高頻瓷片電容。VD1為工作狀態(tài)指示燈，R3為其限流電阻。R4是0 Ω電阻(磁珠)，它能實現(xiàn)濾波及保護(hù)。C12和C11是獨(dú)石或高頻瓷片電容，C12容量為1 000 pF～0．01μF，用于CH341內(nèi)部電源節(jié)點(diǎn)退耦，C11容量為O．1μF，用于外部電源退耦。

　　設(shè)計印刷線路板PCB時，需注意是的：退耦電容C11和C12應(yīng)盡量靠近CH341放置；使D+和D-信號線貼近平行布線，盡量在兩側(cè)提供地線或覆銅，以減少外界的信號干擾；盡量縮短XI和XO引腳相關(guān)信號線長度，為減少高頻時鐘對外界的干擾，可在相關(guān)元件周邊環(huán)繞地線或覆銅。