[实用新型]一种基于单片机的多功能USB数据采集设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种数据采集设备，尤其涉及一种采用通用串行总线(USB)接口、由单片机控制具有高速传输功能的数据采集设备。

背景技术

近年来，数据采集及其应用受到越来越广泛的关注，数据采集卡也有了快速发展，它可以广泛的应用于各种控制领域。目前，国内外的数据采集系统常用的数据采集卡一般为：RS-232接口、RS-485接口、PCI接口、ISA接口的数据采集卡等。这些数据采集卡虽然有各自的优点，但是也有各自的缺点。例如：RS-232接口和RS-485接口的数据采集卡传输速度较慢，而PCI接口和ISA接口的数据采集卡需要插在控制主机的PCI插槽或ISA插槽上，受计算机插槽数量、地址、中断资源限制，安装麻烦、使用不方便、可扩展性差，在一些电磁干扰性强的测试现场，无法专门对其做电磁屏蔽，导致采集的数据失真等缺点。此外，上述采集卡通常以微型机为核心，相对于以单片机为核心的数据采集系统，存在成本高、传输速度慢、扩展性不强等缺点。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于单片机的多功能USB数据采集设备，其采用USB接口、由单片机控制实现采集信息的高速传输，从而解决目前数据采集设备传输速度慢、使用不方便、成本较高等缺陷。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术手段是，一种基于单片机的多功能USB数据采集设备，包括模数转换器，用于将输入的模拟信号转换成数字量的模数转换器；具有USB接口的USB控制电路，通过USB接口连接上位控制单元；单片机，分别与模数转换器和USB控制电路相连接，用于接收模数转换器输出的数字量，并控制USB控制电路将数字量通过USB接口传送至上位控制单元，接收上位控制单元通过USB接口传送的控制指令。

优选地，所述单片机采用STC12C5202AD系列单片机。

优选地，所述USB控制电路采用PL2303HX芯片。

优选地，所述上位控制单元设置有USB加密狗，包括设备驱动模块和应用显示模块。

优选地，所述上位控制单元还包括真随机数产生模块。

本实用新型具有高速信息传输、安装方便、支持即插即用、易于扩展、电磁干扰小、性价比高等优点；上位控制单元设置USB加密狗，可以提高采集设备的安全性能，保护应用软件不被盗版；本实用新型还可以作为真随机数产生器，真随机数产生频率可达到2M次/s；本实用新型可广泛运用于通信、遥感、智能仪器仪表、工业自动化等领域。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的电路连接示意图。

具体实施方式

如图1所示的一种基于单片机的多功能USB数据采集设备，包括模数转换器，用于将输入的模拟信号转换成数字量的模数转换器；具有USB接口的USB控制电路，通过USB接口连接上位控制单元；单片机，分别与模数转换器和USB控制电路相连接，用于接收模数转换器输出的数字量，并控制USB控制电路将数字量通过USB接口传送至上位控制单元，接收上位控制单元通过USB接口传送的控制指令。工作过程：由传感器采集的多路信号经调制电路放大、滤波等处理后，以8位或16位的模拟信号进入模数转换器，由单片机控制模数转换器进行多通道选择，被选中的通道模拟信号进行模拟-数字转换，转换后的数字量进入单片机并暂存；然后由USB控制电路将数字量传递给上位控制单元进行数据处理和显示，同时将上位控制单元发出的控制信号通过USB控制电路的USB接口传输到单片机。

上位控制单元包括设备驱动模块和应用显示模块。设备驱动模块主要功能是初始化硬件，进行驱动，模数转换，完成和上位控制机的数据交互，驱动采用的芯片，完成采集过程和数据上传。应用显示模块用于与数据采集设备通信，实现对数据的接收、存储和显示。上位控制单元设置USB加密狗，可以提高采集卡的安全性能，保护软件不被盗版。上位控制单元还包括正随机数产生模块，在本实施例中数据采集是将0-5V模拟电压值转换为0-255数字值，但是由于转换精度较低，USB电压有不稳定扰动，加之电路设计中输入端会有耦合噪声，都会导致误差存在。因此0X00-0XFF的最后一位具有随机性，将其取出进行奇偶判断，每8位组成一个字节，即为输出的随机数。模数转换为25万次/s，有8路模数采样通道，所以正随机数产生模块最快可以采集随机数2M次/s。