新型便攜式數(shù)據(jù)采集檢測系統(tǒng)的實現(xiàn)

摘 要： 介紹了一種新型便攜式數(shù)據(jù)采集檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集設備采用USB接口傳輸數(shù)據(jù)，基于Lab Windows CVI的簡易虛擬示波器能顯示數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)采集設備。重點闡述了系統(tǒng)軟件實現(xiàn)的技術(shù)細節(jié)。測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、應用靈活、易于擴展，具有廣泛的應用前景。
關(guān)鍵詞： 通用串行總線；虛擬示波器；Lab Windows CVI；MAX1247；PDIUSBD12

　數(shù)據(jù)采集檢測系統(tǒng)早已廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)及信息監(jiān)測等領(lǐng)域。目前市面上的產(chǎn)品都存在這樣或那樣的不足，如體積龐大不利于攜帶，價格昂貴難以推廣，采用RS-232接口傳輸速率低，安裝在計算機內(nèi)部受計算機插槽數(shù)量、地址、中斷資源的限制，不利于操作。本數(shù)據(jù)采集檢測系統(tǒng)采用USB接口傳輸數(shù)據(jù)，具有較高的傳輸速率，且可靠性高，數(shù)據(jù)不易丟失，抗干擾性強；采用基于PC的虛擬示波器檢測采樣對象，進行數(shù)據(jù)顯示、分析處理，很好地解決了上述問題。
1 系統(tǒng)總體設計方案
　數(shù)據(jù)采集檢測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　USB設備芯片PDIUSBD12是NXP公司在USB1.1協(xié)議設備端使用最多、技術(shù)最成熟的芯片之一，片內(nèi)集成了高性能的串行接口引擎和3個端點的FIFO緩沖區(qū)，其中端點2具有64 B的雙緩沖區(qū)，適合數(shù)據(jù)傳輸量較大的場合應用。PDIUSBD12與NXP公司的8位MCU P89C58x2FN實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換簡單可靠。MAXIM公司的12位4通道A/D轉(zhuǎn)換器MAX1247，有較快的轉(zhuǎn)換速率(7.5 μs)，在軟件控制下能實現(xiàn)對正負電壓信號量的讀取。
　本系統(tǒng)主要由基于PC(USB Host)的虛擬示波器和數(shù)據(jù)采集設備(USB Device)兩部分組成。A/D轉(zhuǎn)換器MAX1247可最多連接4路模擬電壓信號量，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后通過其片上SPI接口傳輸給主控制器P89C59x2FN。主控制器將采集的數(shù)據(jù)包傳輸給USB接口芯片PDIUSBD12，數(shù)據(jù)將按照USB協(xié)議被傳輸給USB主機(PC)，通過USB設備驅(qū)動，動態(tài)鏈接庫，數(shù)據(jù)最后在虛擬示波器中顯示并進行相關(guān)的處理。數(shù)據(jù)采集設備通過USB電纜線連接到PC后即上電，它將以初始采樣頻率采集數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)教摂M示波器中。
2 系統(tǒng)軟件的設計
2.1 虛擬示波器軟件設計
　虛擬示波器使用Lab Windows CVI 8.0開發(fā)，運行界面如圖2所示。