基于

USB 接口的数据采集系统电路设计

摘要：介绍了

USB 接口协议。基于该协议采用 PDIUSBD12 器件和 AT89S52 微处理器

组成的数据采集装置，该装置与

PC 机连接，在 PC 机中运行数据处理程序，显示信号波形。

同时阐述了系统的总体设计思想及其层次结构，并给出了系统结构图。该系统采用

USB 总

线传输数据，为数据采集系统与计算机之间的通讯提供新的思路。

关键词：

USB 接口；AT89S52 微处理器；数据采集

　　数据采集技术是以传感器、信号测量与处理、微型计算机等技术为基础形成的一门综合
应用技术，主要研究信息数据的采集、存储、处理以及控制等涉及模拟信号调理、模拟信号数
字化、数字信号处理等方面，并具有很强的实用性。早期常见的数据采集系统一般通过传统
接口如

RS232 串口、并口或 PCI 总线与 PC 机进行通信。串口连接方式简单，但传输速度有

限；并口传输方式据线连接复杂，传输距离较近，而且在

Windows 境下开发消息驱动方式

麻烦；

PCI 总线已无法满足 PC 机发展的速度，过多的拍接口也会增加芯片成本，并且 PCI

扩展槽在

PC 机的内部，使用非常不方便。本论文所设计的基于 USB 接口的数据采集系统，

引入了

USB 这种新型的通信接口，使得整个系统不再那么庞大，且连接方便支持即插即用，

其数据传输速度远远高于普通的串口和并口，它的应用对采集系统的设计增添了亮点，也
为

USB 外围设备的开发增加了经验。

1 USB 协议介绍

USB(universal Serial Bus，通用串行总线)是一种标准的连接接口，在把外围设备与计

算机连接时，不必重新配置规划系统，也不必打开机壳和调整接口卡的指拨开关，会自动
识别这些接口设备，并且配置适当的驱动程序，无需用户再重新配置。

USB 接口，实现了

热插拔的特性，用户可迅速方便地连接

PC 主机的各种接口设备。另外，在连接 PC 机时，

对所有

USB 接口设备，提供了一种“全球通用”的标准连接器(A 型与 B 型)，取代了各种传

统外围端口，如串行端口、并行端口以及游戏接口等。同时

USB 接口还允许将多达 127 个外

围设备同时串接到

PC 的一个外部的 USB 接口上。

2 系统设计

采用

USB 接口的数据采集系统由终端数据采集装置和上位机应用系统组成。其中数据

采集装置以

AT89S52 微处理器组成。向前由 A／D 电路组成，向后采用 USB 接口电路与 PC

机连接。信号通过

A／D 转换单元转换成数据流，在单片机的控制下，通过 USB 接口向 PC

机传送数据。在

PC 机中运行数据处理程序，显示信号波形，且单片机也可受 PC 机的控制。

其系统结构框图如图

1 所示。

3 USB