一种基于ＵＳＢ的多通道ＡＤ采集器，包括与ＰＣ扩展接口连接的接口模块、单片机和ＡＤ转换电路三部分，所说的单片机包括单片机控制芯片及其外围电路，该单片机分别与所述的接口模块和ＡＤ转换电路连接；所说的ＡＤ转换电路包括ＡＤ转换芯片和与之相连的晶体振荡电路，其特征在于：所说的ＰＣ扩展接口采用ＰＣ的ＵＳＢ总线接口，所说的与ＰＣ扩展接口连接的接口模块包括专用的ＵＳＢ接口芯片以及外围电路；所述的单片机控制芯片采用具有内置的ＦｌａｓｈＲｏｍ和ＲＡＭ的含有控制程序的单片机控制芯片。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种基于USB的多通道AD采集器，主要应用于心电、血压、血氧、呼吸等生理参数的AD转换及采集，属于医学电子仪器
原设备通过8255A与PC的ISA总线相连。采用ATMEL公司的89C51作为整个设备的核心元件，通过其双向IO口分别和MAX155，8255A以及62256相连。AD转换芯片采用的是MAXIM公司的8路高速AD芯片MAX155。设备的前端接一多生理参数采集放大器的信号输出端。62256作为89C51的外部存储器用于保存转换好的多个通道的AD数据等待PC前来读取。原设备存在一些应用方面的缺陷。比如使用不便，安装的时候需要关闭计算机，打开机箱，将设备插入ISA槽之后再重新开机；对PNP支持不好，当设备与PC中其他ISA设备冲突时，需要通过跳线或开关重新设置8255A相对与PC的地址以避免冲突；适用性差，目前的许多较新的主板都没有ISA插槽，而且目前移动PC和笔记本电脑的流行也使得ISA接口设备的应用受到很大的限制。本技术的技术方案如下包括与PC扩展接口连接的接口模块、单片机和AD转换电路三部分，所说的单片机包括单片机控制芯片及其外围电路，该单片机分别与所述的接口模块和AD转换电路连接；所说的AD转换电路包括AD转换芯片和与之相连的晶体振荡电路，其特征在于所说的PC扩展接口采用PC的USB总线接口，所说的与PC扩展接口连接的接口模块包括专用的USB接口芯片以及外围电路；所述的单片机控制芯片采用具有内置的FlashRom和RAM的含有控制程序的单片机控制芯片。所说的USB接口芯片采用Philips公司的PDIUSBD12；所说的单片机控制芯片采用89C52型芯片。本技术与原有设备相比，由于采用了USB总线接口及USB接口芯片PDIUSBD12，使设备的使用更加方便快捷，适应性更强；单片机控制芯片采用具有内置的FlashRom和RAM的含有控制程序的单片机控制芯片89C52，从而大大提高了数据采集的管理能力，节省了主机PC的数据采集时间，同时电路结构更加简单，在用于远程医疗的生理参数采集中，更加方便临床应用。附图说明图1为原有的基于ISA接口的AD数据采集器的结构框图。图2为本技术的结构框图。图3为本技术提供的基于USB接口的AD数据采集器的外观图。图4为本技术的USB接口模块和单片机单元电路图。图5为本技术的电源转换模块电路图。图6为本技术的AD转换模块的电路图。图7、图8分别为Firmware程序流程图。图2为本技术本技术的结构框架示意图，主要包括USB总线接口，USB接口芯片，单片机以及AD转换芯片。采用单片机控制AD转换芯片进行AD采样，同时单片机控制专用的USB接口芯片来实现与主机的USB总线的数据通讯。所述的单片机采用的是ATMEL公司的AT89C52芯片，USB接口芯片采用的是Philips公司的PDIUSBD12，AD转换芯片采用的是MAXIM公司的MAX155芯片。图3为本技术的外观图。在设备的一端设有USB插座，其另一端设有信号输入口。设备的两个指示灯分别是采样频率指示灯和正常连接指示灯。采样频率指示灯的闪烁频率指示采样频率的百分之一。通过USB电缆将设备的USB插座和主机的USB插座相连，正常连接(GoodLink)指示灯在主机检测到设备插入总线并成功的为设备加载适当的驱动程序之后变为亮，在主机和设备之间有数据通讯时会闪烁。图4为设备的USB接口芯片模块和单片机单元电路原理图。U1是Philips公司提供的USB接口芯片PDIUSBD12。D12芯片的A0管脚被锁定为高电平，因此其与89C52之间采用的是数据地址并行的通讯方式。D12的片选管脚CS_N与89C52的P27管脚相连作为地址选通信号。另外D12的ALE，RD，WR和INT，SUSPEND也必须以89C52相连以实现89C52对D12的控制。由于这个设备中没有采用到D12的DMA功能，所以D12有关DMA的几个引脚作相应固定的设置而不作进一步控制。另外D12的GoodLink引脚接一个发光二极管用于指示设备的工作状态。D12的XTAL1和XTAL2与一个6M的晶体振荡器X1相连可通过D12内部的锁相环(PLL)产生48M的内部时钟振荡，并可以分频产生48M，24M，16M，12M，6M，4M，2M等频率的时钟输出，通过CLKOUT与89C52的XTAL1管脚相连以提供89C52工作所需的时钟信号。图4中USB_CON为USB插座，可通过USB电缆与PC的USB总线相连。D12通过与USB_CON的D+，D-数据线的连接接入主机。此外USB_CON插座还可以从主机中引入5V电源供设备使用。图6为本技术的AD转换模块的电路图，AD电路由两片AD转换芯片MAX155芯片U2，U3和4MHz晶体振荡器X2构成。X2产生一个4MHz的时钟供AD进行模拟量到数字量的转换。AD芯片转换的操作控制以及数据读取均由89C52的程序通过P25和P26的片选对两片MAX155芯片进行读写操作予以实现。AD的参考电压可通过跳线开关选择芯片自己的参考电压输出和外部可调整参考电压的输出。可调整参考电压的输出由多圈可变电位器R22以及运放U12(LM358)实现。此外，由于MAX155芯片工作需要用到-5V的电源，因此在电路中加入一个电源转换模块如图5所示，由MAX828以及旁配电容组成的电压转换模块电路可以将+5V电源转换成一5V电源输出供MAX155芯片和运放芯片使用。U4是单片机89C52作为本设备的控制系统，还包括其周边的由C07和R13组成的复位电路，如图4所示。89C52处理器本身自带了8K的FlashRom用于存储设备控制需要的程序和256字节的RAM作为程序运行中使用的数据存储器。这个特征使得整个电路省去了外置的数据存储器(RAM)和程序存储器(ROM)以及附带的地址锁存器和译码器。使得电路更加简单。89C52通过其地址数据复用端口P00-P07，RD，WR，ALE以及相应片选端口与外围芯片U1，U2，U3通讯。89C52的INT0管脚与D12的INT_N管脚相连，以中断的方式与D12进行通讯。89C52的P14，P15管脚分别与U2，U3的BUSY管脚连接，以查询的方式与两片AD转换芯片通讯。此外，P10管脚上接一发光二极管可以供测试使用。Philips公司为PDIUSBD12相应的开发器件配套了固化在51单片机内部对PDIUSBD12进行控制的单片机固件程序。PDIUSBD12芯片对于单片机而言为两个IO端口，其中一个是命令口，一个是数据口。单片机可向D12芯片的命令口发送相应的命令字且同时向其命令口发送相应的数据达到控制D12芯片的目的，程序框架中提供了一系列这样的函数来使得这些具体的控制函数化，方便系统的调用。PDIUSBD12的INT_N引脚与单片机的一个中断输入引脚相连，当PDIUSBD12有相应的事件发生时，可引起51单片机的外部中断。在51的外部中断处理程序中，系统首先读取D12芯片的中断寄存器来判断是D12的什么事件的发生。比如各个端点的IO完成情况，总线的Reset或Suspend等，然后再进入相应的子程序进行处理。其中默本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：白净，张永红，胡秉谊，徐灿星，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：实用新型
国别省市：
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