[實用新型]一種基于單片機的多功能USB數據采集設備

有效

• 申請號: 201220159941.6
• 申請日: 2012-04-17
• 公開（公告）號: CN202584112U
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 王建新;張克軍;周長春;姚棟;隋美麗;高獻偉;李秀瀅;周玉坤;陳漢林;靳濟方;趙成
• 申請（專利權）人: 北京電子科技學院
• 主分類號: G06F13/38
• 分類號: G06F13/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種數據采集設備，尤其涉及一種采用通用串行總線(USB)接口、由單片機控制具有高速傳輸功能的數據采集設備。

背景技術

近年來，數據采集及其應用受到越來越廣泛的關注，數據采集卡也有了快速發展，它可以廣泛的應用于各種控制領域。目前，國內外的數據采集系統常用的數據采集卡一般為：RS-232接口、RS-485接口、PCI接口、ISA接口的數據采集卡等。這些數據采集卡雖然有各自的優點，但是也有各自的缺點。例如：RS-232接口和RS-485接口的數據采集卡傳輸速度較慢，而PCI接口和ISA接口的數據采集卡需要插在控制主機的PCI插槽或ISA插槽上，受計算機插槽數量、地址、中斷資源限制，安裝麻煩、使用不方便、可擴展性差，在一些電磁干擾性強的測試現場，無法專門對其做電磁屏蔽，導致采集的數據失真等缺點。此外，上述采集卡通常以微型機為核心，相對于以單片機為核心的數據采集系統，存在成本高、傳輸速度慢、擴展性不強等缺點。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于單片機的多功能USB數據采集設備，其采用USB接口、由單片機控制實現采集信息的高速傳輸，從而解決目前數據采集設備傳輸速度慢、使用不方便、成本較高等缺陷。

為達到上述目的，本實用新型所采用的技術手段是，一種基于單片機的多功能USB數據采集設備，包括模數轉換器，用于將輸入的模擬信號轉換成數字量的模數轉換器；具有USB接口的USB控制電路，通過USB接口連接上位控制單元；單片機，分別與模數轉換器和USB控制電路相連接，用于接收模數轉換器輸出的數字量，并控制USB控制電路將數字量通過USB接口傳送至上位控制單元，接收上位控制單元通過USB接口傳送的控制指令。

優選地，所述單片機采用STC12C5202AD系列單片機。

優選地，所述USB控制電路采用PL2303HX芯片。

優選地，所述上位控制單元設置有USB加密狗，包括設備驅動模塊和應用顯示模塊。

優選地，所述上位控制單元還包括真隨機數產生模塊。

本實用新型具有高速信息傳輸、安裝方便、支持即插即用、易于擴展、電磁干擾小、性價比高等優點；上位控制單元設置USB加密狗，可以提高采集設備的安全性能，保護應用軟件不被盜版；本實用新型還可以作為真隨機數產生器，真隨機數產生頻率可達到2M次/s；本實用新型可廣泛運用于通信、遙感、智能儀器儀表、工業自動化等領域。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例的電路連接示意圖。

具體實施方式

如圖1所示的一種基于單片機的多功能USB數據采集設備，包括模數轉換器，用于將輸入的模擬信號轉換成數字量的模數轉換器；具有USB接口的USB控制電路，通過USB接口連接上位控制單元；單片機，分別與模數轉換器和USB控制電路相連接，用于接收模數轉換器輸出的數字量，并控制USB控制電路將數字量通過USB接口傳送至上位控制單元，接收上位控制單元通過USB接口傳送的控制指令。工作過程：由傳感器采集的多路信號經調制電路放大、濾波等處理后，以8位或16位的模擬信號進入模數轉換器，由單片機控制模數轉換器進行多通道選擇，被選中的通道模擬信號進行模擬-數字轉換，轉換后的數字量進入單片機并暫存；然后由USB控制電路將數字量傳遞給上位控制單元進行數據處理和顯示，同時將上位控制單元發出的控制信號通過USB控制電路的USB接口傳輸到單片機。

上位控制單元包括設備驅動模塊和應用顯示模塊。設備驅動模塊主要功能是初始化硬件，進行驅動，模數轉換，完成和上位控制機的數據交互，驅動采用的芯片，完成采集過程和數據上傳。應用顯示模塊用于與數據采集設備通信，實現對數據的接收、存儲和顯示。上位控制單元設置USB加密狗，可以提高采集卡的安全性能，保護軟件不被盜版。上位控制單元還包括正隨機數產生模塊，在本實施例中數據采集是將0-5V模擬電壓值轉換為0-255數字值，但是由于轉換精度較低，USB電壓有不穩定擾動，加之電路設計中輸入端會有耦合噪聲，都會導致誤差存在。因此0X00-0XFF的最后一位具有隨機性，將其取出進行奇偶判斷，每8位組成一個字節，即為輸出的隨機數。模數轉換為25萬次/s，有8路模數采樣通道，所以正隨機數產生模塊最快可以采集隨機數2M次/s。