万方数据阿隰阿檬雌N砷网出刻基于单片机及USB接口数据采集系统的设计4盹．1世界科技研究与发展赵衍杰薛兴SCM1前言2系统硬件设计(桂林电子科技大学机电工程学院，桂林541004)SystemXUEⅪ哩在现代的工业生产和科学研究中，数据采集系统主要有两种：一种是基于板卡的集中式数据采集系统，基本方式是采用数据采集卡进行数据采集。主要做法是将一块基于PCI或ISA的板卡插人工业计算机或商用机(非严格场合)上．将外部信号通过导线引至计算机的端子上，然后接人数据采集卡，通过定制的软件就可以进行采集。优点是成本较低、速度快，如lMHZ数据采集，缺点是操作繁琐、可靠性差、布线费用高，计算机插槽数量和地址、中断资源有限，可扩展性差等。另一种是基于分布式的数据采集系统。基本方式是采用基于现场总线的数据采集智能模块，流行的现场总线如RS一485(非严格)、CANBUS、PROFlBUS等。基本做法是通过现场总线将智能模块引入计算机，七位机通过定制的软件和智能模块通讯。优点是易维护、布线简单、可靠性高，缺点是采样速度低、成本较高。而本文提出的基于单片机及PDI．USBDi2芯片控制的USB接口的数据采集存储系统，能够很好的解决上述两种系统的缺点，整合它们的优点。USB数据采集系统硬件设备主要由传感器、可变增益放大器、A／D转换器、调理电路、89C51芯片、USB控制器、USB接[21及PC机等组成。硬件系统框图如图1所示。A／D转换芯片的选择A／D转换器与单片机的接口是单片机应用系统的重要接口，任何型号的A／D芯片都能与单片机连结，但接口形式与A／C芯片型号、转换速度以及分辨率的要求不同有所差异。在数据采集系统中A／D转换芯片的选择取决于被采集信号的最高频率。根据采样定理，采样频率至少是被采集信号最高频率的2倍，这时采集的数据才不失真⋯。本文采用MAXl2A．I作为A／D转换芯片。MAXl241引脚图如图2所示。MAXl241采用8引脚DIP或SO形式封装，完善的内部电路几乎不需要外围器件即能工作。内置采样／保持电路在A／D转换开始时，自动捕捉信号，最大捕捉时间1．58。12位逐次逼近型ADC的并行输出经输出移位寄存器变换为串行输出，整个工作过程受控于三线串行接口。A／D转换肩动后，内部控制逻辑切换采样／保持电路为保持状态，并使输出数据线DOUT变低。在整个转换期内，SCLK应保持低电平。转换结束时DOUT由低变高。一次转换结束，内部控制逻辑将自动把采样／保持器切换为捕捉状态。MAXl241与单片机接口的实现有两种选择：一是使用普通端口，利用程序实现串行输入；另一种则是直接使用串行接口。前者输入速度低，后者需占用串行通信口，本系统选择第二种接口方式。当使用89C51串行口实现与MAXl241联接时，串行口应工作于同步移位寄存器方式(方式0)。此时，串行口的接受数据端RXD(P3．0)被用于接受MAXl241的输出数据。而发送数据端TXD(P3．1)则被用于提供驱动时钟，为满足时序要求，应将其反相。片选信号使第31卷第6期2009年12月1079—1081页WORLD摘要：从工程角度出发，介绍了一种数据采集存储系统的设计方法，采用单片机为微处理器，PHILIPS公司生产的PDIUSBDl2为USB接口控制芯片，给出了该系统的电路硬件设计与软件的实现方法。解决了传统数据采集系统可靠性差、操作繁琐、采样速度低、成本高的缺点，可作为一种新型的数据采集存储系统。关键词：单片机；PDIUSBDl2芯片；USB；数据采集中图分类号：TP274文献标识码：ADesignofDataCollectionStorageBasedandUSBInterface。Yanjle(Schoolproduced图i硬件系统框图·基金项目：广西科学基金应用基础研究专项。项目名称：铝及铝合金表画高能电子束氧化陶瓷结构材料的研究(083213)。MAXl241引脚图FIg．2MAXl241v。1．31No．6SCI·TECHR&DPP．1079—1081ZHAOMechanical＆ElectricalGnilinUniversityElectronicTechnology。Guilin541004)Abstract：ThisintroduceddatacollectionPDIUSBDl2chipbyPHILIPScontrollingtheinterface．Anddesignhardwarerealizingmethod0f∞fhⅣam．Thehashishreliability，convenienthandling，lowrespond．SobeusedKeywords：SCM；PDIUSBDl2chip；USB；dataarehitechturehardwItl_e