基于C8051F單片機的USB數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計.pdf

1、數(shù)據(jù)采集卡是計算機控制系統(tǒng)的重要組成部分之一，用于實現(xiàn)傳感器、執(zhí)行器等與控制器的連接?；赨SB總線的數(shù)據(jù)采集卡以其快速、通用、即插即用等優(yōu)點，成為數(shù)據(jù)采集卡的重要發(fā)展趨勢之一。本文設(shè)計并實現(xiàn)了一款USB2.0數(shù)據(jù)采集卡，具有集成度高、功能豐富、采樣精度較高等優(yōu)點。
　　 論文采用基于C8051F320和C8051F060雙MCU的硬件設(shè)計方案。C8051F060主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集，C8051F320主要負(fù)責(zé)USB通信，雙MCU

2、之間通過快速I/O口和握手信號線并行通信。C8051F060內(nèi)部集成有豐富的外設(shè)資源，包括兩個16位A/D、一個八通道10位A/D、兩個12位D/A、多個16位定時/計數(shù)器及PCA等。利用廠商提供的交叉開關(guān)配置向?qū)Чぞ邔ι鲜鐾庠O(shè)的輸入、輸出引腳進行了前期規(guī)劃和配置，為功能的豐富提供硬件基礎(chǔ)。采集卡能采集包括模擬電壓信號、頻率信號和數(shù)字開關(guān)量信號在內(nèi)的多種信號，并能輸出模擬電壓的控制信號和PWM波。利用片內(nèi)的16位高精度A/D，實現(xiàn)了0～

3、5V標(biāo)準(zhǔn)電壓信號的高精度測量。雙MCU的設(shè)計方案簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)集成度，主要設(shè)計的電路包括電源電路、USB通信電路、MCU基本工作電路、USB采集卡功能擴展電路、雙MCU并口通信電路、信號處理電路及其他通信接口電路等。
　　 雙MCU的硬件設(shè)計方案也降低了軟件設(shè)計的難度，主要包括下位機雙MCU的固件程序設(shè)計、USB設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計和上位機應(yīng)用程序設(shè)計三部分。利用配置向?qū)Чぞ呖焖偕闪讼到y(tǒng)初始化代碼，實現(xiàn)了多通道模

4、擬電壓信號的同時采集和采集結(jié)果的初步處理和存儲。根據(jù)設(shè)計的時序，通過握手信號線的配合實現(xiàn)了雙MCU并行通信。充分利用USBXpressDevelopmentKit中的下位機固件API函數(shù)庫、通用設(shè)備驅(qū)動程序和上位機動態(tài)鏈接庫，實現(xiàn)了基于C8051F320的USB設(shè)備開發(fā)。編寫了上位機測試應(yīng)用程序，將多通道采集的結(jié)果同時顯示到了上位機。
　　 最后對設(shè)計的USB數(shù)據(jù)采集卡進行了實際運行測試，實現(xiàn)了同時采集顯示10路模擬電壓信號，且