目 录
前言 2
第1章 绪论 3
第1.1节 USB技术的发展 3
第1.2节 数据采集系统常用的数据采集方式 3
第1.3节 USB总线的主要特点： 4
第1.4节 USB总线协议 5
第2章 主芯片基础 6
第2.1节 PDIUSBD12概述 6
第2.2节 ADC0809(A/D转换器)概述 8
第3章 USB数据采集卡的硬件设计 9
第3.1节 USB数据采集系统的总体结构 9
第3.2节 A/D转换器与单片机的接口电路 9
第3.3节 PDIUSBD12与单片机接口电路 10
第4章 USB数据采集卡的软件设计 12
第4.1节 系统固件总体设计概述 12
第4.2节 单片机程序（固件）设计 13
第4.3节 应用程序的实现 22
第4.4节 USB驱动程序设计 23
第5章 系统测试与分析 25
第6章 总结 26
参考文献 26
致谢 27
附录 28
附录1：硬件原理图 28
附录2：部分源程序 28 【摘要】本文介绍了一种基于通用串行总线USB的数据采集系统设计，该系统使用PDIUSBD12芯片作为USB接口芯片，AT89C51作为系统微控制器，ADC0809作为模数转换芯片。通过对USB协议和设备架构的理解，对数据采集系统进行了硬件设计和软件设计。硬件设计主要解决了控制器与主机通信问题、数据采样、模拟量输出、I/O扩展等电路设计以及它们之间的接口。软件设计主要实现最大传输速率和运行效率的固件程序编程。
【关键词】 USB总线；数据采集；PDIUSBDl2
前言
数据采集技术是信息技术的重要组成部分。信息技术的三大支柱技术是信息获取技术、通信技术和计算机技术，常被称为3C技术。其中，信息获取技术是信息技术的基础和前提，而数据采集技术是信息获取的主要手段和方法，它是以传感器技术、测试技术、电子技术和计算机技术等为基础的一门综合应用技术。数据采集在工程领域中的地位和作用不言而喻，单片机通用数据采集系统是在单片机应用领域中使用最多的一类系统。它主要是实时采集外界连续变化的模拟量，通过模/数转换器把这些模拟信号转换成数字信号送入单片机，也可以直接采集代表某些状态特性的开关量，单片机系统对这些信号进行数据处理, 并根据用户的要求，将处理后的数据送显示、打印，也可以通过串行口送给其它的计算机。如果需要, 还可以通过数/模转换器变换成模拟信号控制外部设备，输出的开关量信号也可以直接用于控制目的。
当今通用的通过数据采集板卡采集的方法存在着以下缺点：安装麻烦，易受机箱内环境的干扰而导致采集数据的失真，易受计算机插槽数量和地址、中断资源的限制，可扩展性差。而通用串行总线USB 的出现，很好地解决了上述问题，很容易实现便捷、低成本、易扩展、高可靠性的数据采集，代表了现代数据采集系统的发展趋势。
第1.4节 USB总线协议
USB总线属一种轮讯方式的总线，主机控制端口初始化所有的数据传输。每一总线执行动作最多传送三个数据包。按照传输前制定好的原则，在每次传送开始时，主机控制器发送一个描述传输运作的种类、方向，USB设备地址和终端号的USB数据包，这个数据包通常称为标志包(token packet)。USB设备从解码后的数据包的适当位置取出属于自己的数据。数据传输方向不是从主机到设备就是从设备到主机。在传输开始时，由标志包来标志数据的传输方向，然后发送端开始发送包含信息的数据包或表明没有数据传送。接收端也要相应发送一个握手的数据包表明是否传送成功。发送端和接收端之间的USB数据传输，在主机和设备的端口之间，可视为一个通道。存在两种类型的通道：流和消息。流的数据不像消息的数据，它没有USB所定义的结构，而且通道与数据带宽、传送服务类型、端口特性(如方向和缓冲区大小)有关。多数通道在USB设备设置完成后即存在。USB中有一个特殊的通道——缺省控制通道，它属于消息通道，当设备一启动即存在，从而为设备的设置、查询状况和输入控制信息提供一个入口。
事务预处理允许对一些数据流的通道进行控制，从而在硬件级上防止了对缓冲区的高估或低估，通过发送不确认握手信号从而阻塞了数据的传输速度。当不确认信号发过后，若总线有空闲，数据传输将再做一次。这种流控制机制允许灵活的任务安排，可使不同性质的流通道同时正常工作，这样多种流通常可在不同间隔进行工作，传送不同大小的数据包。
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