基于USB的数据采集系统设计与实现.doc

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基于USB的数据采集系统研究与实现.doc》是一篇关于基于USB总线的数据采集系统的研究与实现的论述。论文从USB通用串行总线的优点出发，介绍了USB在高速数据采集系统中的应用。论文采用了基于单片机AT89C52和USB接口芯片CH372为核心的硬件设计方法，并给出了相应的电路原理图，解决了CH372、TLC549和TLC5620与单片机之间的接口电路问题。USB软件设计包括USB设备固件程序、设备驱动程序和主机应用程序三部分，充分展现了USB总线的安装方便、使用方便、功能齐全等优点。关键词：USB通用串行总线、单片机、数据采集系统

数据采集系统 USB 接口的实现

的结果经 74LS273 锁存输出；8 路脉冲信号由脉冲输入电路输入微处理器经处理后送出；

整个过程计算机通过接口芯片 CH372 对微处理器进行控制；微处理器由电源直接供电。

2.2 A/D 转换和 D/A 转换

2.2.1 TLC549 芯片电路设计 TLC549 是 TI 公司生产的一种高性能、低价位的 8

位 A/D 转换器，它以 8 位开关电容逐次逼近的方法实现 A/D 转换，最大转换速率为

40KHZ，4MHZ 典型内部系统时钟，电源为 3V 至 6V。它能很好的采用三线串行接口方

式与各种微处理器连接，构成各种廉价的测控应用系统

[7]

。

TLC549 的其他特点包括可在微处理器控制下控制片内采样-保持电路或自动工作；

具有差分高阻抗基准电压输入端、易于实现比率转换的高速转换器；整个开关电容逐次

逼近转换器电路的设计允许以不大于±0.5 的误差在 0-17µs 的时间范围内实现最低有

效位精度的转换。

TLC549 中 REF-接地，REF+接 VCC，具体电路设计如图 2-2 所示：

图2-2 A/D转换电路

TLC549 内部包含控制逻辑电路，数据寄存器以及采样，内部系统时钟和保持。器

件有两个控制输入：芯片选择和 I/O CLOCK，这是为了提高访问速度和灵活性。这些控

制输入与 TTL 兼容的 3 态输出易于与微处理器或小型计算机实现串行通信。器件可在

17µs 甚至更短时间内完成转换。TLC549 重复一次输入-转换-输出周期为 25µs。

I/O CLOCK 和内部系统时钟独立使用且不需要任何二者之间的相位关系或特定的

速度。由于这种独立性和系统时钟的内部产生，控制软件和硬件只需关心利用 I/O 时钟

读出先前转换结果和启动转换，从而简化了器件的软件和硬件控制任务。内部系统时钟

以这种方式驱动转换电路以便控制，硬件和软件不需要涉及此项任务。

2.2.2 TLC5620 芯片电路设计 TLC5620I 和 TLC5620C 是带有高阻抗缓冲输入的 4

通道 8 位电源输出数模转换器集合。这些转换器可以产生单调的、1 至 2 倍于基准电压

和接地电压差值的输出。器件内集成上电复位功能，确保启动时的环境是可重复的。

TLC5620 中 GND 接地，REF A-D 连接+5V 电源，VDD 接+5V 电源及 0.1µf 电容，

具体电路图如图 2-3 所示：

图2-3 D/A转换电路

对 TLC5620I 和 TLC5620C 是通过一根简单的 3 路串行总线来实现数字控制的。该

AIN

I/OCLK

REF+

REF-

DOUT

TLC549

VCC

P1.1

P1.2

P1.0

Vdd

LDAC

DACA

DACB

DACC

DACD

LOAD

GND

REFA

REFB

REFC

REFD

DATA

CLK

TLC5620

+5V

P1.5

P1.4

P1.6

+5V

0.1uf

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