【正文】 A/D 轉(zhuǎn)換器 多路輸入信號需通過 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 才能進(jìn)入單片機(jī)，本系統(tǒng)選擇的 A/D 轉(zhuǎn)換器是美國國家半導(dǎo)體公司（ National Semiconduct Corporation）的 8 位逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809。電容 C電阻 R1和按鍵 S1 則構(gòu)成單片機(jī)復(fù)位電路，復(fù)位信號輸入單片機(jī) RST 引腳。 PLLF 引腳作為 PLL（鎖相環(huán)）低通濾波器的輸入引腳，需要與一個 RC網(wǎng) 絡(luò)（圖中為 R5 和 C3）構(gòu)成的低通濾波器相連。單片機(jī)的模擬地引腳 AVSS 和數(shù)字地引腳 VSS 均接地；而模擬電源引腳AVDD 和數(shù)字電源引腳則連接正電源 VCC，給單片機(jī)提供工作所需電源。 USB 總線參考電壓引腳 VREF 通過 的電阻 R1 與 D+相連，從而可以實現(xiàn)軟件斷開功能。具體 USB 接口電路如圖 。 5%的參考時鐘，該參考時鐘通過 AT89C5131 的 PLL（鎖相環(huán)）輸出，并能用來產(chǎn)生 12MHz 的全速時鐘提供給 USB 控制器和 USB 總線之間的數(shù)據(jù)交換 。 EA————引腳接高電平時芯片是從內(nèi)部存儲器尋址的，必須接低電平才能使芯片從外部程序存儲器起始地址 0000h 開始尋址。 ALE 是地址鎖存使能信號引腳，只有當(dāng)讀寫外部程序存儲器和使用 MOVX 指令時該引 腳信號有效。本系統(tǒng)中就要利用 D+和 D－兩個引腳與 USB 端口的兩根數(shù)據(jù)線 D+和 D－相連，從而實現(xiàn) USB 數(shù)據(jù)通信。 D+和 D－分別是 USB 總線正信號 I/O 引腳和負(fù)信號 I/O 引腳，復(fù)位后 D+和 D－分別是高電平和低電平。 P3 口各引腳均具有第二 功能， 和 與串行信號接口RXD 和 TXD 復(fù)用， 和 與外部觸發(fā)脈沖 0INT 和 1INT 復(fù)用， 和 與定時器 /計數(shù)器 T0 和 T1 復(fù)用， 和 則與寫信號 WR和讀信號 RD 復(fù)用；另外 ～ 還與驅(qū)動 LED 輸出引腳 LED0～ LED3 復(fù)用。 P0 口可作為地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用總線，作為地址總線時， ～ 上為低 8 位地址； ～ 則與鍵盤接口信號 KIN0～ KIN7 復(fù)用，同時 和 又與 T2 和 T2EX 復(fù)用， 則與可編程計數(shù)器隊列的外部時鐘輸入 ECI 復(fù)用， ～ 與捕獲外部信號輸入或比較外部信號輸出 CEX0～ CEX4 復(fù)用。其引腳分配如圖 所示 。 微控制器及 USB控制器接口電路模塊 AT89C5131 單片機(jī)具有內(nèi)置 USB 控制器 為 核心部分，通過二者的結(jié)合才能實現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)之間的 USB 通信，從而使 PC 機(jī)獲得采集到的數(shù)據(jù) 。充分體現(xiàn)了實時性，調(diào)試也較方便，因此采用了方案二。系統(tǒng)中外接存儲器用于存儲單片機(jī)固件程序，單片機(jī)從外部存儲器中讀取程序并執(zhí)行。最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的目的。 方案論證 采用了兩個方案，具體的方案見方案一和方案二。 2 整體方案設(shè)計 整體思路是：選擇合適的微控制器及 USB 控制器芯片，使采集的數(shù)據(jù)通過 A/D 轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字量進(jìn)入微控制器，再通過 USB 總線將數(shù)據(jù)送到上位機(jī)（ PC 機(jī)）中進(jìn)行處理，從而完成 USB數(shù)據(jù)采集器的硬件實現(xiàn)。 USB 數(shù)據(jù)采集器是在實驗基礎(chǔ)上并在科研項目中已經(jīng)成功研發(fā)的課題，在實際應(yīng)用中有著無法取代的意義，對數(shù)據(jù)采集上升了又一臺階。該總線接口具有安裝方便、高帶寬、易于擴(kuò)展等優(yōu)點， 已逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢。隨著現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，通用計算機(jī)的外設(shè)接口發(fā)生了很大變化，并口、串口等傳統(tǒng)接口已逐漸不再使用，從而上述的傳統(tǒng)采集方式已經(jīng)過時。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式包括：安裝數(shù)據(jù)采集板卡、并口 采集數(shù)據(jù)、串口采集數(shù)據(jù)等。 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)數(shù)據(jù)采集已經(jīng)滿足不了工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展。并開發(fā)了 PC機(jī)上的應(yīng)用程序，從 PC機(jī)上的 USB 數(shù)據(jù)采集界面，可顯示出采集數(shù)據(jù)的波形圖功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能。 基于 USB 的數(shù)據(jù)采集器 摘 要 ： 針對 工業(yè)生產(chǎn) 的需要，研制了一種基于 USB 的數(shù)據(jù)采集器。以 微控制器和 USB 控制器 為 核心部分，通過二者的結(jié)合實現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)之間的 USB 通信， 從而可以將采集到的數(shù)據(jù)通過 USB 數(shù)據(jù)線傳輸給 PC 機(jī)。 關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)采集 USB 控制器 Abstract: According to industrial production needs, developed a method based on USB data collector. With micro controller and USB controller for the core part, through the bination of two realize PC and lower level puter munication between USB, which can be the data collected through USB cable transmission give PCS. And the development of the PC application, from pcresident USB data collection interface, can show of the data gathering waveform figure function, realization of data acquisition function. Keywords: Data acquisition USB controller 目錄 1 前言 ......................................................................................................................................................................................... 2 2 整體方案設(shè)計 ........................................................................................................................................................................ 3 設(shè)計思路 ........................................................................................................................................................................ 3 設(shè)計方框圖 .................................................................................................................................................................... 4 3 數(shù)據(jù)采集 設(shè)計 ........................................................................................................................................................................ 6 多路模擬開關(guān)的多路選擇 .................................................................................................................................... 9 多路開關(guān)原 理 ......................................................................................................................................................... 11 A/D 轉(zhuǎn)換介紹 ........................................................................................................................................................ 13 4 單片機(jī)的介紹 .................................................................................................................................................................... 21 5 USB 接口電路的設(shè)計 ...................................................................................................................................................... 22 6 復(fù)位電路 ............................................................................................................................................................................ 23 7 附 錄 ...................................................................................................................................................................... 24 硬件連接電路圖 ......................................................................................................................................................