[实用新型]一种USB数据采集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及数据采集技术领域，具体涉及一种USB数据采集装置。

背景技术

从1994年11月11日发表了USB V0.7版本以后，USB版本经历了多年的发展，到现在已经发展为3.0版本。数据采集是工业控制中一个普遍而重要的环节，因此开发基于USB接口的现场数据采集具有很强的现实应用意义。国外的数据采集卡价格昂贵，实用性不强。国内的数据采集装置设计制造厂家不多，而且速度、精度等不够高。因此，随着计算机对USB 接口的普及和实际应用中对数据采集要求的提高，利用USB2.0 协议规范开发出符合多种场合要求的数据采集卡以及此领域内先进产品的国产化等都成了急待解决的现实问题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种USB数据采集装置，该装置结构简单，实用性强，价格便宜，而且速度和精度都比较高，对于国内的工业控制方面的数据分析具有重要意义。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种USB数据采集装置，包括模拟量采集单元、主控芯片、数字量输入输出单元、模拟量输出单元以及用于连接PC机的USB通信接口，所述模拟量采集单元连接着所述主控芯片的数据采集端，使所述模拟量采集单元将采集到的模拟量传送给所述主控芯片，所述主控芯片的输出端通过与所述用于连接PC机的USB通信接口连接，将采集到的数据传送给外部的PC机，所述主控芯片的输出端还与所述数字量输入输出单元和所述模拟量输出单元连接。

进一步地，所述模拟量采集单元具有多路选择器，所述多路选择器分时切换有多个模拟通道，所述模拟通道连接有程控放大器，所述程控放大器连接有A/D转换芯片，所述A/D转换芯片与所述主控芯片连接，所述多路选择器采用的型号是ADG1206，所述程控放大器采用的型号是AD8250。

所述模拟量输出单元采用12位D/A转换器TLV5638，所述D/A转换器连接有运放输出端。

所述数字量输入输出单元采用两片电平转换芯片，使数字量输入输出均为TTL电平，该电平转换芯片的型号是sn74alvc164245。

所述主控芯片采用FPGA芯片，该FPGA芯片的型号是Cyclone3 FPGA EP3C10E144C8N。

所述USB通信接口采用的控制芯片具有通用可编程接口（GPIF），能与大多数并行接口直接连接，且所述控制芯片集成有USB 2.0收发器、智能串行接口引擎（SIE）、增强型8051微处理器及先进先出（FIFO）缓冲，所述USB通信接口采用的控制芯片型号是EZ-USB FX2LP CY7C68013A。

本实用新型的有益效果是：所述主控芯片采用的Cyclone3代FPGA EP3C10E144C8N具有10,320个逻辑单元，423,936bits内部RAM以及94个IO，且最高315MHz的工作频率，完全适合高速系统的设计；所述USB控制芯片采用的EZ-USB FX2LP CY7C68013A芯片可以实现USB 2.0高速通信协议，有通用可编程接口（GPIF），可与大多数并行接口直接连接，其集成的先进先出（FIFO）缓冲，易于与ASIC和DSP IC相连；所模拟量采集单元使用的多路选择器可实现多路通道模拟量输入范围为±10V，采样频率为5MHz，采样精度为12位，且使用的程控放大器根据信号幅值选择1、2、5、10倍实现信号的增益；所述模拟量输出单元采用的12位D/A转换器TLV5638具有3线串行接口，连接运放输出端后能实现模拟量输出范围为0~ 10V,建立时间为1us,精度为12位；所述所述数字量输入输出单元采用两片电平转换芯片，使数字量输入输出均为TTL电平。

与现有技术相比，本实用新型实用性强，价格便宜，而且速度和精度都比较高，对于国内的工业控制方面的数据分析具有重要意义。

附图说明

下面结合附图及实施例，对本实用新型的结构特征做进一步说明。

图1为本实用新型的方框原理图。

具体实施方式

参看图1，一种USB数据采集装置，包括模拟量采集单元、主控芯片、数字量输入输出单元、模拟量输出单元以及用于连接PC机的USB通信接口，所述模拟量采集单元连接着所述主控芯片的数据采集端，使所述模拟量采集单元将采集到的模拟量传送给所述主控芯片，所述主控芯片的输出端通过与所述用于连接PC机的USB通信接口连接，将采集到的数据传送给外部的PC机，所述主控芯片的输出端还与所述数字量输入输出单元和所述模拟量输出单元连接。