中国地质大学长城学院 本科毕业设计（论文）文献综述
系 别： 信息工程系 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 学 号：
年 月 日
1
文献综述
一、论文目的和意义
数据采集系统在工业测控以及试验室研究方面的应用非常广泛, 随着科学技术的发展, 数据采集系统正向高精度、高速度、稳定可靠和集成化的方向发展。采用微型机进行数据检测、数字显示、信息存储及实时控制, 对于提高生产效率和产品质量、节约能源等都有重要作用。随着现代电子技术、微电子技术及通信技术的发展, 在各种可用数据中, 电压数据最便于处理、传输、显示和记录。为此我们设计了以ATC52 单片机进行控制的多路电压数据采集系统。该系统使用多路电子模拟开关代替以前使用的机械触点式转换开关来切换数据, 解决了触点接触不良的问题。在ATC52 的控制下, 电压数据的采集过程完全是自动进行的, 工作状态的转换操作也非常简单, 采集结果可以用LED 显示器显示。
二、国内外研究现状
数据采集在现代工业生产及科学研究中的重要地位日益突出，并且对实时高速数据采集的要求也不断提高；在信号测量、图像处理、音频信号处理等一些高速、高精度的测量中，都需要进行高速、高精度的数据采集。这就对数据采集系统的设计提出了两个方面的要求：一方面，要求接口简单灵活且有较高的数据传输率；另一方面，由于数据量通常都较大，要求主机能够对数据做出快速响应，并及时进行分析和处理。本课题设计的基于USB接口和FPGA的高精度数据采集系统就是适应这些要求而提出的。通用串行总线接口USB(UniversalSerialBus)是用来连接外围设备与计算机的新式标准接口总线。USB接口是一种重要的计算机外设接口，它支持热插拔和即插即用，因此使用非常方便。而且传输速率高，USBl．1支持12Mbps，而USB2．0支持高达480 Mbps的数据传输速率。USB接口实现了计算机与多个外围设备的简单高速互联；既省去计算机外部过多电缆，又避免了象PCI接口那样的插入式接口板带来的操作危险性及笔记本电脑无处可插的尴尬。由于上述明显的优点，USB接口得到了广泛的使用，现在的计算机都配有这种接口。因此，将USB技术应用于数据采集是非常适合的。由于USB接口蕴藏了巨
大的市场需求，国外很早就开始了USB接口芯片的研发，甚至早在2001年，Cypress和Philips就推出了USB2．0接121芯片。当前，USB2．0接口控制芯片的市场份额也主要被这些国外的厂商所占据，其中Cypress、Intel、Philips、NctChip、NEC、TI等几家公司的芯片比较成功。目前，市场上流行的USB接口控制芯片分为两种类型：一种是
集成了微处理器的USB接口控制芯片，如Motorola的68HC705JB2、68HC705JB3、68HC705JB4，Cypress公司的M8系列与EZ-USB系列，Intel的8X930AX，Siemens公司推出的C541U等产品；另一种是纯粹的USB接口芯片，仅处理USB通信，如Philips的PDIUSBDll(12C接口)、PDIUSBDl2(并行接口)，National
Semiconductor的USBN9602、USBN9603、USBN9604等。前一种由于开发时需要单独的开发系统，因此开发成本比较高；后一种只是一个芯片与微处理器间实现了USB通信功能的接口，成本较低，而且可靠性高。
2
三 数据采集系统概述
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而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，具有很强的实用性。在工业生产和科学研究中经常需要对一些物理量如液位、温度、压力、频率进行采集，为提高产品质量、降低成本提供信息和手段。随着计算机、微电子等技术和数据采集理论的迅速发展，数据采集系统的应用范围也在日益扩大，已逐步成为促进各个有关科技领域发展的重要手段。例如雷达、通信、水声、遥感、语音处理、智能仪器、工业自动化以及生物医学工程等。但是，数据采集是信息处理系统的最前端，对于一般的数据采集任务有通用的数据采集系统可供选用，考虑到数据源以及用户需求的多样性，通用的采集设备不可能总能满足定制要求。
三、 论文拟研究解决的主要问题及概述
本文先讨论了USB总线技术，然后将论述一种基于USB2．0接口的数据采集系统的研发过程，使开发者可以迅速熟悉和开发基于USB的数据采集系统。文中详细介绍USB设备的硬件和软件开发的技术细节。各章节的安排如下：
(1)第一章介绍了本课题的研究意义、国内外现状和课题的主要内容。
(2)第二章介绍了USB协议，包括总线特征、信号环境、数据流模型和信息包等。
(3)第三章阐述了硬件设计方案，给出了一种基于DSP和USB的数据采集系统方案，并对系统电路的核心部分分别作了介绍。
(4)第四章详细地介绍了数据采集系统中USB设备的固件开发，对应用程序开发也作了简略的介绍。
(5)第五章介绍了USB的驱动程序，并以本设计为例，介绍了数据采集卡的USB设备驱动程序的开发。
(6)第六章是对本文的总结和展望。
四、论文的预期结果（成果）
3
本文采用USB 接口取代了原先的串口通讯，大大提高传输速率，同时支持热
插拔，使用方便，易于系统扩展。运用USB 总线接口研发的数据采集系统: 所需的硬件设备少,构成系统的电路简单，电磁兼容性好，而且可以根据其性能的需要开发专门的系统。使数据采集工作从繁琐的手工劳动中解脱出来,提高了数据采集精度及工作效率,节省了时间。系统开发周期短,扩展功能强,技术更新快,具有一定的实用价值。
五、论文计划进度
研究步骤如下：
2012-12-10日，接受任务书；
2012-12-15----2013-01-31日，资料收集，阅读，分析，写出毕业设计计划，完成开题汇报；
2013-04-09----2019-04-19日，中期检查；
2013-04-19----2013-04-30日，毕业设计收尾，撰写论文；
2013-05-01----2013-05-15日，指导老师阅读论文，给出答辩意见； 2013年5月16日，准备论文答辩。
六、参考文献：
【参考文献】
【1]马明建．数据采集与处理技术【M】．西安：西安交通大学出版社．2005．
【2】祝常红．数据采集与处理技术【M】．北京：电子工业出版社．2008．
【3】张念淮，江浩．USB总线接口开发指南【M】．北京：国防工业出版社．2001．
【4】许永和．USB外围设备设计与应用【M1．北京：中国电力出版社．2002．196
【5】张弘．USB接口设计【M】．西安：西安电子科技大学出版社．2002．『61段鲁男．基于US6总线的车载数据采集系统的研究．吉林大学．2003．
【7】胡晓军，张爱成．[JSB接口开发技术[M】．西安：西安电子科技大学出版社．2005．
【8]李英伟．USB2．0原理与工程开发【M]．北京：国防工业出版社．2007． 【9】刘和平，刘林．余红欣．PIC 18Fxxx单片机原理及接口程序设计【M】．北京：北京航空航天大学出版社，2004．
【10】武安河，邰铭，于洪涛．USB设备驱动程序开发【M】．北京：电子工业出版社．2003
【ll】李英伟，王成儒，练秋生，等，USB 2．0原理与工程开发『h11．北京：国防工业出版社，2007． 【12】周润景，图雅，张丽敏．基于QuanIIsⅡ的FPGMCPLD数字系统设计实例【M】．北京：电子工业出版社，2007．『131高翔．基于UsB的实时数据采集系统的设计和实现
4
fDl．西安：西北工业大学，2006．
【13】CANTC，孙义，马莉波，等．Windows WDM设备驱动 程序开发指南【M】．北京：机械工业出版社，2000． 万方
5
