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

1、數(shù)據(jù)采集卡是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部分之一，用于實(shí)現(xiàn)傳感器、執(zhí)行器等與控制器的連接。基于USB總線的數(shù)據(jù)采集卡以其快速、通用、即插即用等優(yōu)點(diǎn)，成為數(shù)據(jù)采集卡的重要發(fā)展趨勢(shì)之一。本文設(shè)計(jì)并實(shí)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(diǎn)。
　　 論文采用基于C8051F320和C8051F060雙MCU的硬件設(shè)計(jì)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(guò)快速I(mǎi)/O口和握手信號(hào)線并行通信。C8051F060內(nèi)部集成有豐富的外設(shè)資源，包括兩個(gè)16位A/D、一個(gè)八通道10位A/D、兩個(gè)12位D/A、多個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器及PCA等。利用廠商提供的交叉開(kāi)關(guān)配置向?qū)Чぞ邔?duì)上述外設(shè)的輸入、輸出引腳進(jìn)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(hào)、頻率信號(hào)和數(shù)字開(kāi)關(guān)量信號(hào)在內(nèi)的多種信號(hào)，并能輸出模擬電壓的控制信號(hào)和PWM波。利用片內(nèi)的16位高精度A/D，實(shí)現(xiàn)了0～

3、5V標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)的高精度測(cè)量。雙MCU的設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)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(jì)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(kuò)展電路、雙MCU并口通信電路、信號(hào)處理電路及其他通信接口電路等。
　　 雙MCU的硬件設(shè)計(jì)方案也降低了軟件設(shè)計(jì)的難度，主要包括下位機(jī)雙MCU的固件程序設(shè)計(jì)、USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)和上位機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)了多通道模

4、擬電壓信號(hào)的同時(shí)采集和采集結(jié)果的初步處理和存儲(chǔ)。根據(jù)設(shè)計(jì)的時(shí)序，通過(guò)握手信號(hào)線的配合實(shí)現(xiàn)了雙MCU并行通信。充分利用USBXpressDevelopmentKit中的下位機(jī)固件API函數(shù)庫(kù)、通用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和上位機(jī)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了基于C8051F320的USB設(shè)備開(kāi)發(fā)。編寫(xiě)了上位機(jī)測(cè)試應(yīng)用程序，將多通道采集的結(jié)果同時(shí)顯示到了上位機(jī)。
　　 最后對(duì)設(shè)計(jì)的USB數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行了實(shí)際運(yùn)行測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)采集顯示10路模擬電壓信號(hào)，且