基于USB接口的高增益多通道数据采集器的研制

摘要

本文首先分析了国内外数据采集器的发展现状。针对目前USB接口的数据采集器数量少、价格高，尤其是高增益的USB接口数据采集器更少的现状，提出了研制一种前端可编程增益范围宽(0.5～128)，价格低廉，用途较广，能实现即插即用的USB接口数据采集器的方案，并对该方案进行了详细介绍。 该仪器采用Cygnal公司的C8051F000单片机作为处理器，该单片机片内集成了一个12位100kspsADC、自带看门狗、可编程增益、128B的非易失性数据存储器及在线JTAG编程，其丰富的片内资源简化了仪器硬件电路的设计。仪器采用USB总线供电，简化了供电电源电路的设计，从而实现了仪器的袖珍化设计。仪器采用USB接口与计算机之间进行数据交换，实现了仪器的即插即用，使用方便。仪器采用PHILIPS公司的PDIUSBD12作为USB接口芯片，此芯片符合USB1.1版规范，片内集成了320B的FIFO存储器，在批量模式和同步模式下均可实现1MB/s的数据传输速率，集成了模拟收发器，串行接口引擎，串行接口引擎实现了全部的USB协议层，包括并行/串行转换、位填充/解除填充、CRC校验/产生、地址识别和握手评估/产生等。 论文对USB协议及USB通讯的实现进行了较为详细的介绍。仪器具有8个模拟输入通道，每个通道的输入前端具有0.5、1、2、4、8、16、32、64、128九种增益可供选择，依据不同的增益，每个通道的电压测量范围可以从±15mV到±3.3V之间进行设定。计算机软件是用VB6.0编写的，仪器内部的各项参数都由计算机设置，计算机也可以随时读取该仪器的各项参数。采集的数据实时的传输到计算机，由计算机进行实时显示。 论文分章节阐述了USB接口数据采集器的功能规划，硬件设计、USB通讯的实现及软件设计的整个过程，最后对全文做了总结。