XXXXXXXXXXX本科毕业论文 基于USB数据采集卡的软硬件设计
毕 业 论 文
学生姓名： X X 学 号： XXXXXX 学 院： XXXXXXXXXXXXX学院 专业年级： XXXXXXXXXX
题 目： 基于USB数据采集卡软硬件设计
指导教师： XXXXX 工程师
评阅教师： XXXX 讲师
2010 年 5月
XXXXXXXXXXX本科毕业论文 基于USB数据采集卡的软硬件设计?
摘 要
随着数据采集在现代军事及科学研究中的重要地位日益突出，人们对数据采集设备要求也不断提高。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，都需要进行高性能数据采集。现在通用的高速数据采集卡一般多是PCI卡或ISA卡，这些采集卡存在不少缺点，如安装烦琐，价格昂贵，尤其是受计算机插槽数量、地址、中断资源的限制，可扩展性差。
通用串行总线(Universal Serial Bus简称USB)克服了上述问题。它是1994年底由Compaq、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的计算机与外围设备之间的一种新式标准接口总线。USB总线具有快速、可靠、可扩展、即插即用等特点。USB协议中，数据的传输速率很高，这就使通过 USB实现快速传递大容量数据的外设成为现实。
本文基于USB设计了一数据采集系统，并在Labview软件中实现数据仿真，模拟实现利用USB技术进行数据采集的功能。
【关键词】 USB 固件 设备驱动 数据采集 实时时钟
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XXXXXXXXXXX本科毕业论文 基于USB数据采集卡的软硬件设计?
Title USB data acquisition card based on software and hardware design
Abstract
Data acquisition plays a more and more important role in modem industry and scientific research, According to it, the requirements of data acquisition device get highly improved．High-performancedata acquisition is needed in some high speed and high precision measurements when signal measurements,image manipulation and audio frequency signalprocess are taken.Incurrent,high—speed acquisition modules are mostly based on PCI bus Or ISA bus. But they have obvious such as not to and are restricted to disadvantages easy fix，high cost and especially they are restricted to the slot number, address and interrupt resources．
Universal Serial Bus (USB) Universal disproved Bus referred to overcome these problems. It was the end of 1994 by IBM, Compaq, Microsoft etc. Many companies and joint computer peripheral equipment, a new type of standard interface buses. USB is fast, reliable, extensible, plug and play, etc. USB protocol, data transmission rate high, it will make the USB realize rapid transfer capacity data peripherals to become a reality.
This paper designs a data acquisition card which is based on the USB, and the card can realize the data acquisition, real-time of the liquid crystal display, data storage and USB serial communication.
Keywords ：USB; Firmware; Device driver; Data Acquisition; Real Time Clock
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XXXXXXXXXXX本科毕业论文 基于USB数据采集卡的软硬件设计?
目录
1 绪论 ?????????????????????????????? 1 1.1 引言 ????????????????????????????? 1 1.2 选题背景和研究意义 ?????????????????????? 1 1.3 USB的应用概述????????????????????????? 2 1.4 本文所做的工作 ???????????????????????? 2 2 USB及所用软件介绍 ??????????????????????? 3 2.1 USB介绍 ??????????????????????????? 3 2.2 labview软件 ????????????????????????? 6 2.3 Protel DXP软件介绍?????????????????????? 9 3 USB数据采集卡硬件设计 ?????????????????????11 3.1 USB数据采集卡功能???????????????????????11 3.2 数据采集原理及系统结构 ????????????????????12 3.3 采集系统硬件模块 ???????????????????????20 3.4 技术指标及电路原理图设计 ???????????????????23 4 USB数据采集卡软件设计 ?????????????????????27 4.1 固件程序 ???????????????????????????28 4.2 设备请求处理 ?????????????????????????30 4.3 A/D转换控制子函数 ??????????????????????31 4.4 USB描述符???????????????????????????31 4.5 上位机程序设计???????????????????????? 32 5 仿真 ??????????????????????????????33 结论 ???????????????????????????????35 致谢 ???????????????????????????????36 参考文献????????????????????????????? 37 附录????????????????????????????????????38 附图????????????????????????????????????48
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XXXXXXXXXXX本科毕业论文 基于USB数据采集卡的软硬件设计?
1 绪论
1．1 引言
长期以来，在工业生产和科学技术研究过程的各行业中，常常要对各种数据进行数据采集，通常使用的有ISA、PCI 等数据采集卡，这种方式存在安装麻烦，价格贵等缺点。而目前采用的USB总线接口具有许多总线所无法实现的优势，如支持即插即用，具有热插拔，可以通过主机为设备提供电源，接口简单，单元体积小，只需要一根USB电缆即可。因此本文设计了一种基于USB 通信数据采集卡的系统。
1．2 选题背景和研究意义
随着信息技术的飞速发展，各种数据的实时采集和处理在现代工业控制中已成为必不可少的。这就给现代USB技术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，要求主机能够对实时数据做出快速响应，并及时进行分析和处理。随着信息化带动工业化进程的逐步深入，电子计算机信息技术的不断发展和完善，采用USB实现的数据采集系统的应用越来越多。
传统的外设与主机的通信接口难以满足上述各个方面的要求。USB技术正是顺应这一要求提出的，它具有较高的传输速度，实现了真正意义上的“即插即用”(Plug&Play)，同时USB上最多可以连接127个外设。因此，将USB技术应用于数据采集是非常适合的。
数据采集及存储系统是数字信号处理系统的重要环节,高速数据传输对提高整个系统的性能有着巨大意义,利用USB总线进行高速传输,解决了数据传输中的速度瓶颈问题。数据采集系统的应用已经深入到数字信号处理的各个领域中。USB总线由于其速度快、可靠性好、成本低、兼容性强等特点,在各种计算机总线标准中占主导地位,基于USB总线标准的接口设计已成为相关项目开发中的优先选择。
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