【導(dǎo)讀】提高，USB以其易于擴(kuò)展、速度快、方便使用等優(yōu)點(diǎn)越來越多的應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。礎(chǔ)上給出相應(yīng)的電路原理圖。硬件設(shè)計主要解決的是CH372、TLC549和TLC5620與單片機(jī)之間的。接口電路問題；USB軟件設(shè)計由USB設(shè)備固件程序、設(shè)備驅(qū)動程序以及主機(jī)應(yīng)用程序三部分組成。本系統(tǒng)充分展現(xiàn)了USB總線安裝方便、使用方便、功能齊全等優(yōu)點(diǎn)。到計算機(jī)中進(jìn)行進(jìn)一步的處理。目前，以該系統(tǒng)為核心的設(shè)備在國內(nèi)和國外已被廣泛應(yīng)。用，如工業(yè)控制中現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備；視頻電話，家庭影院及其他多媒體設(shè)備。USB設(shè)備支持即插即用，無需打開機(jī)箱安裝USB設(shè)備，無需再。，每個USB主機(jī)可以通過USB集線器同時掛接最多127個外圍設(shè)備，年12月底USBOTG技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，開發(fā)設(shè)備上給予雙重身份。設(shè)備來擺脫對電腦的依賴，USB應(yīng)用的范圍大大擴(kuò)展。國外公司紛紛推出了很多以適應(yīng)不同精度，不同條件要求的USB數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品。兩款最新的采樣率高達(dá)。新設(shè)備包括一個免費(fèi)的高速交互式數(shù)據(jù)記錄軟件進(jìn)行分析

　　

【正文】 [0] := ACCESS_MCS51_XRAM。 // 讀寫 51 單片機(jī)的外部 RAM(本演示板的單片機(jī)沒有外部 RAM，所以無法演示 ) [1] := 00。 // 指定外部 RAM 緩沖區(qū)起始地址，該例是將數(shù)據(jù)下傳到起始地址為 0X8200 的外部 RAM [2] :=$82。 [3] := iLength mod 256。 // 傳輸數(shù)據(jù)總長度低二位 [4] := iLength div 256。 mLength := CONST_CMD_LEN。 // 命令包的長度 if ( CH372WriteData( mIndex, @mDemoReq, @mLength ) ) then // 通過CH372 發(fā)送命令包，成功 begin 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) USB 接口的實(shí)現(xiàn) 17 mLength := iLength。 // 數(shù)據(jù)塊的長度，一次上傳不超過 4096 字節(jié) if ( CH372ReadData( mIndex, @iBuffer, @mLength ) ) then// 通過CH372 接收數(shù)據(jù)，成功 mUploadData := mLength else MessageBox( , 39。CH372ReadData 上傳數(shù)據(jù)失敗 39。，mCaptionInform, MB_OK + MB_ICONERROR )。 end else MessageBox( , 39。CH372WriteData 發(fā)送命令失敗DEF_CMD_UP_DATA39。, mCaptionInform, MB_OK + MB_ICONERROR )。 end else MessageBox( , 39。CH372WriteData 發(fā)送命令失敗DEF_CMD_CLEAR_UP39。, mCaptionInform, MB_OK + MB_ICONERROR )。 mUploadData:= 0。 End } end 4 系統(tǒng)測試 數(shù)據(jù)采集過程 模擬信號 模擬多路信號經(jīng)多路開關(guān)選擇后進(jìn)入 TLC549 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送入單片機(jī)進(jìn)行處理，處理后的信號可以通過 USB 接口芯片送入計算機(jī)進(jìn)行處理，也可以經(jīng)過 TLC5620 轉(zhuǎn)換為模擬信號，再通過多路開關(guān)選擇后輸出。計算機(jī)也可通過 USB 接口芯片對單片機(jī)進(jìn)行控制。 數(shù)據(jù)采集過程如圖 41 所示： 圖 41 模擬信號采集過程 CH372 PC 機(jī) USB 控制器 模擬 信號 CD4051 模擬 TLC5620 TLC549 AT89C52 CD4051 信號 菏澤學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 開關(guān)信號 開關(guān)量經(jīng)過 74LS244 讀入單片機(jī)進(jìn)行處理，處理后的結(jié)果經(jīng)74LS273 鎖存輸出，整個過程由計算機(jī)通過 CH372 芯片進(jìn)行控制。采集過程如圖 42 所示： 圖 42 開關(guān)量采集過程 脈沖信號 脈沖信號經(jīng)計數(shù)后讀入單片機(jī)進(jìn)行處理，主要處理數(shù)據(jù)的累計值、脈沖頻率、周期等，然后將處理后的信號送出。整個過程由計算機(jī)通過 CH372 芯片進(jìn)行控制。如圖 43 所示： 圖 43 脈沖信號采集過程 測試結(jié)果 輸入模擬量測試 輸入模擬量測試結(jié)果如表 41 所示： 表 41 輸入模擬量測試結(jié)果 模擬電壓（ V） 1 2 3 4 5 6 實(shí)測值（ V） 誤差 % % % % % % 由上表可以算出，輸入模擬量測試最大誤差為 %，為誤差允許范圍。 輸出模擬量測試 輸出模擬量測試結(jié)果如表 42 所示： 開關(guān) 信號 開關(guān) 74LS273 74LS244 AT89C52 信號 CH372 PC 機(jī) USB 控制器 脈沖 信號 AT89C52 脈沖 8253 信號 CH372 PC 機(jī) USB 控制器 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) USB 接口的實(shí)現(xiàn) 19 表 42 輸出模擬量測試結(jié)果 模擬電壓（ V） 1 2 3 4 5 6 實(shí)測值（ V） 誤差 % % % % % % 由上表可以算出，輸出模擬量測試最大誤差為 %，為誤差允許范圍。 脈沖量測試 脈沖量測試結(jié)果如表 43 所示： 表 43 脈沖量測試結(jié)果 輸入頻率（ Hz） 1K 2K 3K 4K 5K 6K 實(shí)測值（ Hz） 1002 20xx 3008 4012 5010 6012 誤差 % % % % % % 由上表可以算出，脈沖量測試最大誤差為 %，為誤差允許范圍。由于電路中線路本身存在電阻，并且在使用過程中不可避免的受到干擾，因此系統(tǒng)存在誤差。 總結(jié) 本論文在研究 USB 總線技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了 USB 接口的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一種實(shí)現(xiàn)方案，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了基于 USB 接口的數(shù)據(jù)采集的硬件系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)了 CH37單片機(jī)AT89C52 之間，以及主機(jī)軟件和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間的通信。本系統(tǒng)為通用性高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可用于生物電波、聲波分析等瞬態(tài)信號的實(shí)時采集、觀察等場合。該基于 USB總線的 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具可靠性高、數(shù)據(jù)不會丟失、抗干擾性強(qiáng)，便于數(shù)據(jù)傳輸和處理等優(yōu)點(diǎn)，有良好的應(yīng)用前景和很大的實(shí)用價值 [13]。目前，很多常見的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)都存在功能單一的缺點(diǎn)，而本課題所完成的系統(tǒng)作為通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有采集、處理多種信號等功能。并且采用 USB 總線與計算機(jī)通訊，繼承了 USB 總線高帶寬、安裝方便、易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。不過，由于水平有限、缺乏經(jīng)驗(yàn)，該系統(tǒng)還有許多不足之處，比如說微處理器及接口芯片工作速度有限，精度不準(zhǔn)確等問題。但是隨著科技的大力發(fā)展，USB 技術(shù)的不斷提高，相信在不遠(yuǎn)的將來會設(shè)計出更高速的 單片機(jī)來滿足于人們的需求?？梢灶A(yù)見，隨著技術(shù)的發(fā)展和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，人們對數(shù)據(jù)采集的主要技術(shù)指標(biāo)，如采樣速率、分辨率、精度、輸入電壓范圍以及抗干擾能力等方面，都提出了越來越高的要求。所以，如何將新技術(shù)應(yīng)用到高速采集系統(tǒng)中，如 USB 的 OTG 技術(shù)等，設(shè)計出更高速、更可靠、精度更高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將是未來的研究趨勢。 菏澤學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 參考文獻(xiàn)： [1] 夏益民，王光君 . 基于 USB 的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) [J].國外電子元器件， 20xx（ 10)： 2023. [2] 胡曉軍，張愛成 . USB 接口開發(fā)技術(shù) [M].西安電子 科技大學(xué)出版社， 20xx： 5659. [3] 王平，蘇濤 . 基于 的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計 [J].現(xiàn)代電子技術(shù)， 20xx（ 4）： 3537. [4] 匡勝元，楊浩 . 在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].電子器件， 20xx(5)： 2022. [5] 張雄偉 . DSP 芯片的原理及研發(fā)應(yīng)用 [M].北京電子工業(yè)出版社， 20xx： 4144. [6] 周立功 . PDIUSBDI2 USB 固件編程與驅(qū)動開發(fā) [M].北京航空航天大學(xué)出版社， 20xx： 1821. [7] 許永和等 . EZ— USB FX 系 列單片機(jī) USB 外圍設(shè)備設(shè)計與應(yīng)用 (第一版 )[M].北京航空航天大學(xué)出版社， 20xx： 4446. [8] 張念淮，江浩 . USB 總線開發(fā)指南 [M].北京國防工業(yè)出版社， 20xx： 1314. [9] 陳啟美，丁傳鎖 . 計算機(jī) USB 接口技術(shù) [M].南京大學(xué)出版社， 20xx： 1417. [10] 謝淑如，鄭光欽，楊渝生 . Protel PCB 99SE 電路板設(shè)計 [M].北京清華大學(xué)出版社， 20xx:5153. [11] 黃娟，朱紅 . 混合電路的 PCB 設(shè)計 [J].電子軟件與材料， 20xx（ 7）： 3637. [12] DonAderson 著 . USB 大全 [M].陳逸等譯 .電力出版社， 20xx： 812. [13] 馬偉 . 計算機(jī) USB 系統(tǒng)原理及其主 /從機(jī)設(shè)計 [M].北京航空航天大學(xué)出版社， 20xx： 3536. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) USB 接口的實(shí)現(xiàn) 21 致謝 在完成畢業(yè)論文過程中得到了 XXX 的關(guān)心和支持，在她的指導(dǎo)和幫助下解決了我遇到的許多困難和問題，得以順利完成論文。特別感謝 XXX 給我極大的幫助，她淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、崇高的敬業(yè)精神以及求真務(wù)實(shí)的作風(fēng)令我終生難忘。她是我一生學(xué)習(xí)的榜樣。 感謝 XXXXXX 的所有老師和同學(xué)們。 感謝父母對我的關(guān)心和愛護(hù)，感謝同學(xué)和老師的幫助，是他們默默的支持著我，給我學(xué)習(xí)創(chuàng)造了很好的條件。 最后借此機(jī)會向所有關(guān)心、支持、幫助過我的老師、同學(xué)表示由衷的感謝。