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摘 要

关 键 词： 数据采集系统，usb接口，单片机

Abstract：Data acquisition uses a combination of PC-based measurement hardware and software to provide a flexible, user-defined measurement system. Data acquisition involves gathering signals from measurement sources and digitizing the signal for storage, analysis, and presentation on a personal computer (PC).As a new interface Specification．the Universal Serial Bus (USB) has the advantages of convenient、expansibility、low cost and anti—disturbance． So it is fit for the communication interface between the host and available peripherals USB delivers an inexpensive, easy-to-use connection between data acquisition devices/instruments and PCs. USB communication technology can enable high-speed, strong error-correcting capabilities, easy extensibility, plug-and-play convenience, combined with organic. USB technology is not even in the face of a long time, but because of its many advantages, more and more accepted by manufacturers and users. This thesis introduce to the hardware and software design for the high speed data acquisition system based on Single chip micro computer and USB.

Key words： data acquisition，universal serial bus interface，Single chip micro computer

目 录

1 绪论 6

1.1 研究的背景及目的 6

1.2 课题的研究方法和内容 6

2 总体方案设计 6

2.1 系统的原理及其组成 6

2.2 总体设计 7

2.3 系统的特点 9

3 系统的硬件设计 10

3.1 PDIUSBD12接口芯片 10

3.2 A/D转换芯片AD0804与单片机接口电路 12

3.3 ATC89C52芯片电路 14

4 系统的软件设计 14

4.1 固件概述 14

4.2 固件编程 15

4.3 USB设备应用程序设计 15

5 系统分析与仿真 16

5.1 系统硬件设计分析 16

5.2 系统软件设计分析 17

5.3 系统仿真 18

结 论 20

参 考 文 献 21

致 谢 22

附 录 23

1 绪论

1.1 研究的背景及目的

伴随USB通讯技术的产生，传输速度快、改错水平强、延伸便捷、即插即用等特征有机联系。USB设备要求按照USB条约对信息开展解包。驱动流程是基础硬件设备与操作系统间的大桥。驱动流程以WDM为模型，DDK为开发工具，IRP为消息散布载体，达成和WINDOWS系统基础关键体制的互动作用。

伴随控制结构复杂性的持续提升，越加多的信息受收集。因此，有必要找到一种高速、安全、方便的沟通方式。USB技术虽然出现时间不长，但由于其各种优势，已被越来越多的厂家和用户所接受，USB打印机、相机等产品也应运而生。随着PC机应用的日益广泛，其外围设备日益增多，但PC机接口的数量是确定的，这限制了与PC机连接的外围设备的数量，在工业数据采集等许多应用中，采集板往往被用来完成这项工作。这些板不仅安装困难，容易受到机箱内环境的干扰，而且受计算机插槽和中断资源的数量和地址的限制。连接许多设备是不可能的。通用串行总线可以方便地实现高可靠性和多点数据采集。

1.2 课题的研究方法和内容

第一章对基于单片机和USB的高速数据采集进行了综合，首先介绍了粒子单片机和USB的高速数据采集研究背景及目的，提出本课题所研究的主要工作，并简单介绍了设计的结构及安排。

第两个章节系统总体设计在这一部分中，我们将对USB接口的信息收集系统作一个综合说明，且简洁说明信息收集系统的关键特征。

第三部分系统硬件设计此设计简洁说明了信息收集系统的硬件理论与关键芯片的关键作用与特征。

第四部分系统软件设计这一部分包括对固件的多方面介绍，系统程序设计等等。

第五章对研究设计进行分析，并简单做了一个以采集电压为例的仿真，改进及实际意义进行说明。

2 总体方案设计

2.1 系统的原理及其组成

关键设计理论是：将感应装置持续改变的模拟信号转换成电指令，借助ADCO804开展A/D切换后，将其转换成可由单片机应对的数字量，且借助AT89C52对切换后的信息开展对应的应对。在恪守USB3.0规范的条件下，由USB接口电线与PC机构成数据处理平台，用来将收集到的第一时间信息快速送回电脑，构成原来数据文档。技术人员能够按照实际现状对收集到的信息开展研究与应对，且为系统分析供给各类检测与研究结果。综合示意图具体可以参考下图2-1所示。

图2-1 USB数据采集原理框图

2.2 总体设计

信息收集在当代工业生产与科学研究中施展着越加关键的功能，对实时性、高速性与精准性的需要亦越加高。因为USB普遍使用串行总线的突出优势，建立在USB普遍使用串行总线的信息收集系统将被越来越多的用户所接受。开发了基于USB接口的数据采集系统。通过对USB的必要了解，设计此系统的目标是节约研发时间，减少成本，减低风险，提升稳定性

2.2.1 USB总线的原理

是一种新的总线传送方式。其方针关键涉及下述多个层面：

表2.1总线传送的要点

2.2.2 硬件设计

按照理论框图，第一挑选恰当类别的USB控制器接口芯片与单片机，接着设计A/D和单片机、USB接口芯片和单片机的衔接电路图。在设计时，要使用某种的硬件抗干扰对策，确保系统的高可靠性，且实现硬件制造—PDIUSBD12开发板。尽管开发板自身缺乏信息收集作用，但是余下的信息接口能够构成一个有实际使用作用的信息收集系统，缺乏较大改变。由硬件衔接的视角而言，系统由开发板与PC两一些构成，我们不关注PC的硬件框架，如今PC最少有2个USB接口。开发板和PC机借助USB电线（一端为A口，另一端为B口）衔接，达成开发板和USB主机（PC机）间的通讯作用。

2.2.3 软件设计

按照硬件电路和USB主机的通讯步骤，设计了软件。USB主机的通讯步骤具体可以参考下图2-2所示。为图所示，软件可划分为三类等级：固件流程、设备驱动流程与客户端软件程序。固件流程由AT89C52贯彻，实现控制开发板的工作：设备驱动流程是WINDOWS关键的部分，系统内有USB总线驱动流程，借助PC实现对USB设备的管理；客户端软件程序在最高层，关键供给第一时间人机交互操作。对工业实地开展科学管理。

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