基于LabVIEW與USB接口的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 2011-05-30 12:40:29來源:互聯(lián)網(wǎng)

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1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 　　

工程上使用具有PCI、PXI、USB、并口以及串口的計(jì)算機(jī)來獲取測試數(shù)據(jù)，稱為基于PC的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其中一種是通過插入式的數(shù)據(jù)采集卡直接獲取數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)。鑒于數(shù)據(jù)采集卡的價(jià)格昂貴，且安裝不方便等缺點(diǎn)，本文提出使用STC單片機(jī)作為前端的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，利用CH341T芯片的USB總線轉(zhuǎn)異步串口的功能，將采集數(shù)據(jù)只通過一條USB線傳輸給PC機(jī)，最后在LabVIEW平臺下進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示、分析、處理。

1．1 系統(tǒng)組成與工作原理 　　

本系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。主要包括有STC12C5410AD單片機(jī)和CH341T轉(zhuǎn)換芯片組成的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換、傳輸部分，以及基于PC機(jī)的LabVlEW軟件構(gòu)成的數(shù)據(jù)處理部分。首先，被測電壓模擬信號通過電平變換電路進(jìn)入STC單片機(jī)的AD轉(zhuǎn)換通道，待轉(zhuǎn)換完成后利用CH341T芯片的USB轉(zhuǎn)串口的功能，通過USB接口傳輸給PC機(jī)，最后由LabVIEW軟件分析處理。

2 下位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 　　

2．1 硬件設(shè)計(jì)部分 　　

系統(tǒng)硬件原理圖如圖2所示。系統(tǒng)采用的MCU為STC12C5410AD，采用的USB接口芯片為CH- 341T，利用該芯片的USB轉(zhuǎn)串口的功能將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，從而構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

2．1．1 STC12C5410AD單片機(jī) 　　

STC12C5410AD系列單片機(jī)是單時(shí)鐘／機(jī)器周期(1T)的兼容8051內(nèi)核單片機(jī)，是高速／低功耗的新一代增強(qiáng)型8051單片機(jī)，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路。10KBFLASH程序存儲器，512字節(jié)SRAM，有8路10位高速A／D轉(zhuǎn)換器，速度可達(dá)100KHz。實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHz。在應(yīng)用時(shí)，需根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定晶振頻率，本系統(tǒng)采用11．0592MHz的晶振。本例中采用P1．0作為A／D轉(zhuǎn)換通道。由于各A／D轉(zhuǎn)換通道的輸入電壓范圍為0～5V，對于雙極性信號來說，直接輸入會被削掉負(fù)半波。為了解決上述問題，采用了高速低噪聲雙運(yùn)算放大器NE5532，根據(jù)運(yùn)放電路的虛短、虛斷原則，其輸出OUT=2．5-IN?？梢詫?2．5v～2．5V的電平轉(zhuǎn)換到0～5v，這樣滿足了輸入信號的雙極性要求。

2．1．2 CH341T芯片 　　

隨著計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，串口的通訊速度越來越不能滿足現(xiàn)在的通信要求。因此越來越多的計(jì)算機(jī)，尤其是筆記本電腦都不再保留串行接口，取而代之的是方便、高速、標(biāo)準(zhǔn)的USB接口。然而對于需要用串口通信的設(shè)備來說，是個(gè)麻煩的問題。為了解決這個(gè)問題，本系統(tǒng)采用CH341T芯片將單片機(jī)通過USB接口直接連接到PC機(jī)上，方便了沒有串口的上位機(jī)與下位機(jī)的通信，解決了上位機(jī)沒有串行接口的問題。CH341T芯片的特點(diǎn)如下： 　　

(1)仿真標(biāo)準(zhǔn)串口，用于升級原串口外圍設(shè)備，或者通過USB增加額外串口。

(2)計(jì)算機(jī)端Windows操作系統(tǒng)下的串口應(yīng)用程序完全兼容，無需修改。

(3)硬件全雙工串口，內(nèi)置收發(fā)緩沖區(qū)，支持通訊波特率50b／s～2Mb／s。

(4)支持5、6、7或者8個(gè)數(shù)據(jù)位，支持奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)、空白、標(biāo)志以及無校驗(yàn)。