新型便携式数据采集检测系统的实现

摘  要： 介绍了一种新型便携式数据采集检测系统，该系统的数据采集设备采用USB接口传输数据，基于Lab Windows CVI的简易虚拟示波器能显示数据和控制数据采集设备。重点阐述了系统软件实现的技术细节。测试结果表明，该系统结构简单、可靠性高、应用灵活、易于扩展，具有广泛的应用前景。
关键词： 通用串行总线；虚拟示波器；Lab Windows CVI；MAX1247；PDIUSBD12
   　数据采集检测系统早已广泛应用于工业生产及信息监测等领域。目前市面上的产品都存在这样或那样的不足，如体积庞大不利于携带，价格昂贵难以推广，采用RS-232接口传输速率低，安装在计算机内部受计算机插槽数量、地址、中断资源的限制，不利于操作。本数据采集检测系统采用USB接口传输数据，具有较高的传输速率，且可靠性高，数据不易丢失，抗干扰性强；采用基于PC的虚拟示波器检测采样对象，进行数据显示、分析处理，很好地解决了上述问题。
1 系统总体设计方案
　数据采集检测系统的总体结构如图1所示。
   
   　USB设备芯片PDIUSBD12是NXP公司在USB1.1协议设备端使用最多、技术最成熟的芯片之一，片内集成了高性能的串行接口引擎和3个端点的FIFO缓冲区，其中端点2具有64 B的双缓冲区，适合数据传输量较大的场合应用。PDIUSBD12与NXP公司的8位MCU P89C58x2FN实现数据交换简单可靠。MAXIM公司的12位4通道A/D转换器MAX1247，有较快的转换速率(7.5 μs)，在软件控制下能实现对正负电压信号量的读取。
　本系统主要由基于PC(USB Host)的虚拟示波器和数据采集设备(USB Device)两部分组成。A/D转换器MAX1247可最多连接4路模拟电压信号量，转换为数字量后通过其片上SPI接口传输给主控制器P89C59x2FN。主控制器将采集的数据包传输给USB接口芯片PDIUSBD12，数据将按照USB协议被传输给USB主机(PC)，通过USB设备驱动，动态链接库，数据最后在虚拟示波器中显示并进行相关的处理。数据采集设备通过USB电缆线连接到PC后即上电，它将以初始采样频率采集数据，并传输到虚拟示波器中。
2 系统软件的设计
2.1 虚拟示波器软件设计
　虚拟示波器使用Lab Windows CVI 8.0开发，运行界面如图2所示。