基于USB的数据采集系统的设计开题报告

1. 研究目的与意义

USB是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。USB接口可用于连接多达127种外设，如鼠标、调制解调器和键盘等。USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、microsoft等多家公司联合提出的，自1996年推出后，已成功替代串口和并口，并成为当今个人电脑和大量智能设备的必配的接口之一。从1994年11月11日发表了USBV0.7版本以后，USB版本经历了多年的发展，到现在已经发展为3.0版本。数据采集是工业控制中一个普遍而重要的环节，因此开发基于USB接口的现场数据采集具有很强的现实应用意义。随着现代工业领域对数据采集的要求越来越高，传统的以采用数据采集卡为主的方法由于传输速度慢、安装麻烦、抗干扰能力差等很多问题已难以适应如今数据采集的要求。通用串行总线USB具有传输速度快、支持热插拔及传输线少等优点，因此将USB应用于数据采集系统可以很好的解决传统数据采集系统的不足，具有广泛的应用价值。

2. 国内外研究现状分析

国外企业己经推出了很多能适应不同条件，不同精度要求等情况的USB数据采集系列产品。典型的是美国国家仪器有限公司，(NationalInstruments，NI)研制的一系列USB数据采集卡，NI公司于2006年6月份推出了两款最新USB2.0总线的M系列数据采集设备,现了高达1.25Mb/s的采样率。这些新设备不但为现有USB兼容的数据采集设备提供最高速率的数据采集功能，同时也以功能强大的测量服务软件简化了系统设置和程序设计的工作。新推出的USB2.0高速设备包含免费的交互式数据记录软件，以供分析之用。但是NI公司的USB数据采集卡系列产品的价格都很昂贵。

近年来国内有很多公司像北京中泰研创科技有限公司，成都中科动态仪器有限公司等都相继推出了USB数据采集卡，而这些产品多是基于USBI.1协议规范其数据传输速度远低于基于USB2.0协议规范的数据采集卡，因此也制约了这些产品的采集速度。目前国内对USB接口开发应用的广度和深度还远远不如传统的串行口、并行口以及各种总线插卡，其应用主要是局限于开发一些标准的微机外围设备，如U盘、鼠标、键盘等。这主要是由于作为一个新技术和新标准。USB规范较为复杂，应用开发人员还不是很了解。相应的技术支持和参考设计资源比较少，要把USB接口作为微机的一个通用I/O接口使用具有一定的软硬件开发难度。USB2.0接口凭借低成本、高性能、可靠稳定、方便灵活的特点。将逐步成为微型计算机的主要输入输出方式。总的来说目前国内对USB数据采集设备的研制已经取得了可喜的发展，但是与国外的情况相比，在开发和应用的深度和广度而言，还有一段距离现场数据采集要求比较高的场合多是采用的国外产品。因此，随着计算机对USB接口的普及和实际应用中对数据采集卡要求的提高，利用USB2.0协议规范开发出符合多种场合要求的数据采集系统，以及此领域内先进产品的国产化等都成了急待解决的现实问题。

3. 研究的基本内容与计划

总体设计要求及技术要点：vc 或其他高级语言编写计算机软件，实现usb接口的数据采集，并可以实现向usb接口发送数据或命令。

基本要求：1.完成计算机软件人机交互界面设计2.能够实现usb接口读写功能较高要求3.能够实时显示采集的数据4.能够向usb接口发送指定数据

该数据采集系统的硬件部分主要由a/d转换器ad7829，lpc2132微处理器，usb2.0接口芯片isp1581和pc机组成。usb数据采集系统硬件结构图如图所示。

4. 研究创新点

采用USB接口的数据采集系统，具有可靠性高、成本低、速度快、组建简单、使用方便等特点，适用于多点高速的数据采集。随着计算机通讯技术的不断发展和完善，数据采集系统将向着精度和智能化程度更高、体积和功耗更小、处理和传输速度更快的方向发展，USB接口众多优良的性能特点将会使它在今后数据采集领域中得到更广泛的应用。