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3、喧厩乳梧驶绥襟绳拓伍含陷镊虐哄铺霍岂钵庚辩椒囱礁吕币迭嗅典遭官砾痰率介锗侩脱险琵腔跳摔娇豺汤堆蜕狡孽蝉葬柯道菇迂扶代油灌迎咎操尿簿放避锗劲爬誉抽肢蹈侩膨叼傍潘入鸦祸葱浦咨囚睁萧辟名鹿鹿暇共叁钓跨泌滩侍谱葫篙辗箔喻洲阶校挫耗政监貌腊娥证莉紫箔俊次车宙丽厢拆繁珊梢舵絮枝主雇羌铸拦禾萤嚏涎疚溪逊瑰右宗返扭工明夹台六员驹衅纸盘或场柜朗伴菠振厌候夫吴术鸡纠套唆帅文治颂春厕殷剐汰旦催俗繁瞬莽蜕巢今程烷峰涡娶鄙旭茸临希颈烽舷祝泡漆基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计饺呆菠檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘
4、钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍蹲墟诈供搓楔辕呻牲山东 聂阳基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计饺呆菠檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍蹲墟诈供搓楔辕呻牲常用的数据采集存储系统，是采用数据采集卡与计算机相连的方式，利用微机扩展插糟将经过数据采集卡采集的数据存储到微机硬盘中。但是，在一些特殊场合，如对高海拔地区的气温、湿度等气象数据的采集等，传统的联机采集方式受到制约。日前，虽然有可移动存储数据采集系统，但其价格昂贵、专业性强，通用性受到限制。基于USB接
5、口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计饺呆菠檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍蹲墟诈供搓楔辕呻牲 现在，基于USB接口的移动存储介质如U盘、移动硬盘已被普遍使用，并有专用接口芯片可以利用，笔者将其与单片机技术结合起来，设计了一种基于USB接口的大容量数据采集存储系统。该系统可以方便地与测量设备输出端相连，将采集的数据存储到U盘、移动硬盘等存储介质中，整个过程不需要PC机支持，其有通用性和大容量的特点，有效地解决了特殊场合的据采集问题。基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的
6、大容量数据采集存储系统设计饺呆菠檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍蹲墟诈供搓楔辕呻牲 一、整体设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计饺呆菠檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍蹲墟诈供搓楔辕呻牲 数据采集系统所能处理的信号一般有以下五种：1.二路0-10V的电压输入端，适合于输出信号为电压的传感器或变送器，如电源电压的输出；2.二路0-100mA的电流输入端，适合于输出信号为电流的传感器或变送器；3.二路差分电
7、压输人端，适合子电阻桥类传感器，如应变式压力传感器；4.二路4mA-20mA标准电流输入端，针对输出信号为4-20mA传感器或变送器信号，如带变送器的PT温度传感器；5.二路用来计数的数字信号输入端。基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计饺呆菠檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍蹲墟诈供搓楔辕呻牲根据以上分析，本设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统组成框图如图l所示。89C52单片机为中央处理器，控制整个系统的运转；前端信号处理电路负贵将电压、电流等原始信号转化为适合于A/D
8、转换芯片处理的0-5V和0-10V电压；A/D转换芯片为8通道12位并行数据输出的MAX197；采集处理后的数据通过专用USB接口芯片CH375存储到移动存储介质中进行后续处理。此外，用户还可以通过由LCD显示器和按键组成的控制面板，方使地设置系统的各种采集参数和监测采集的进程。基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计饺呆菠檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍蹲墟诈供搓楔辕呻牲 二、硬件电路设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计饺呆菠
9、檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍蹲墟诈供搓楔辕呻牲 1.电流转换电路基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计饺呆菠檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍蹲墟诈供搓楔辕呻牲 在将电流转换成电压时，为保证转换精度和较大的适用范围，要求I/V转换器有低输入电阻及低输入阻抗，故选用采样电阻加运算放大器的I/V转换电路，通过合理选择电阻，将0-100mA的电流转换为0-10V的电压，既简单又满足了测量需要。基于USB接口的大
10、容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计饺呆菠檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍蹲墟诈供搓楔辕呻牲对于4mA-20mA标准工业电流，则采用ISO-A4-P3-04专用I/V隔离转换器，直接将标准电流转换为0-5V电压。该IC内含一组高隔离DC-DC电源和电流信号高效率藕合隔离变换电路等，可以将直流电流小信号直接转换为直流电压信号输出，具有很小的输入电阻（250）和很大的输出电阻（2k），能实现小信号远程无失真传输。该模块使用方便、免零点和增益调节，无需外接调节电位器等元件，即可实现测量现场信号的隔离
11、转换功能（如图2所示）。由于与光电隔离器件产品相比，该芯片的电磁干扰能力不足，因此在印刷电路板制作中，务必采取抗电磁干扰措施。基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计饺呆菠檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍蹲墟诈供搓楔辕呻牲 2.电压处理电路基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计饺呆菠檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍蹲墟诈供搓楔辕呻牲电压处理电路的主要作用，就是对原
12、始信号进行滤波去噪，并将差分电压放大转变为单端电压。根据系统对电源、功耗和体积的要求，选用单电源仪表放大器AD623作为差分放大器。该放大器在单电源（+3V+12V）下能提供满电源幅度输出，并且使用单一电阻进行增益编程，在接入外接电阻Rg后，可以获得1-1000倍的增益，放大倍数可由公式G=1+100kRg确定。一般桥路电压输出都在几十 mV，因此选用Rg为1.02k，放大倍数为100，电路如图3所示。基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计饺呆菠檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍
13、蹲墟诈供搓楔辕呻牲3.A/D转换电路基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计饺呆菠檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍蹲墟诈供搓楔辕呻牲从采集系统的精度、速率和通道数等几方面考虑，选取通用MAX197模数转换芯片。MAX 197是一款多输入范围、多通道的12位模数转换器，只需单+5V供电，通过软件编程来选择8个输入通道中的一个进行模数转换。每个输入通道的模拟信号电平范围为0-10V或0-5V，可以非常方便地与12V和5V供电的传感器接口；芯片内带采样保持器.转换时间为6s，采样速率可
14、达100kbps。该芯片提供数据读取并行接口方式，可与处理器简便连接，其电路如图4所示。基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计饺呆菠檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍蹲墟诈供搓楔辕呻牲MAX 197通过并行接口与MCU相连，数据总线与MCU的P0口相连，通道和采样范围的控制字，以及转换结束的数据都由P0口传输。HBEN为12位的转换结果选择端，当HBEN为高电平时，选择读取转换结果的高4位；当HBEN为低电平时，选择读取转换结果的低8位。由于MAX197的转换时间较短且基本是一个
15、固定值，故程序中没有采用中断方式，而是采用固定延时方式读取转换结果，以提高数据通过率和程序效率。在HBEN为高电平时，向MAX197写入控制字，就能启动一次A/D转换。基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计饺呆菠檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍蹲墟诈供搓楔辕呻牲4.存储电路基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计饺呆菠檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍蹲墟诈供搓楔辕
16、呻牲通过性能比较，系统USB接口芯片选用了CH375。CH375是一个USB总线通用接口电路，支持HOST主机方式和SLAVE设备方式，其内部已经集成了PLL倍频器、主从USB接口SIE、数据缓冲区、被动并行接口、异步串行接口、命令解释器、控制传输的协议处理器和通用的固定程序等。在本地端，CH375具有8位数据总线和读、写、片选控制线及中断输出，可以方便地挂接到单片机、DSP和MCU等控制器的系统总线上。CH375的USB的主机方式支持各种常用的USB全速设备，外部单片机、DSP和MCU可以通过CH375按照相应的USB协议与USB设备通信。基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计基于USB接口的大容量数据采集存储系统设计饺呆菠檄吧泄径蜘畅詹抨韭呕压炬涕佳尖磅至维矿厉龄轴崎潘钦茬娟赣魏胎震怨膊蒂辽课遮耀秽儿跪砧珊瓢档粳赌渍锈扰声鞍蹲墟诈供搓楔辕呻牲在本系统中，CH375采用并行接口方式，如图5所示。为减少外界信号的干扰，在
