一种三合一ＵＳＢ数据采集卡制造技术

一种三合一ＵＳＢ数据采集卡，属数据处理领域。包括模－数转换电路，其特征是设置有附带有第一ＵＳＢ接口的微控制器控制电路、工作模式切换开关、ＵＳＢ主／外围控制器控制电路和第二ＵＳＢ接口，微控制器控制电路经通用ＣＰＵ总线与模－数转换电路以及ＵＳＢ主／外围控制器控制电路连接，ＵＳＢ主／外围控制器控制电路与第二ＵＳＢ接口对应连接；微控制器控制电路根据由工作模式切换开关动触头输入电平信号的高低，决定数据采集卡的工作模式。其除了具有常规的数据采集／变换／输出功能之外，还可将大容量的数据内容直接存储至外接可移动式存储器，使得数据采集卡的应用范围得到大大的扩展和发挥，可广泛用于工业过程控制和工业过程监控领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电数字数据处理领域，尤其涉及一种数据采集装置。
技术介绍
数据采集，是指从传感器和其它待测设备等模拟和/或数字被测单元中自动采非 电量或者电量信号，送到上位机中进行分析、处理。 数据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实 现灵活的、用户自定义的测量系统。 通常，必须在数据采集设备采集之前调制传感器信号，包括对其进行增益或衰减 和隔离、放大、滤波等，对待某些种类的传感器，还需要提供激励信号。 数据采集卡，即实现数据采集功能的计算机扩展卡，其可以通过USB、PXI、PCI、PCI Express、火线(1394) 、 PCMCIA、 ISA、 Compact Flash、485、232、以太网或各种无线网络等总 线方式接入上位计算机。 在工业现场，通常会安装很多的各种类型的传感器，例如压力的、温度的、流量 的、声音的或各种电参数的等等；受现场环境的限制，传感器的信号，如压力传感器输出 的电压或者电流信号，不能远传或者因为传感器布线太多或复杂，我们就会选用分布式或 者远程的采集卡(或模块)，在现场把信号较高精度地转换成数字量，然后再通过各种远传 通信技术(如485、232、以太网、各种无线网络)把数据传到计算机或者其他控制器中进行 处理；这也可算作数据采集卡的一种，只是它对环境的适应能力更强，可以应对各种恶劣的 工业环境。 在实际应用中，数据采集卡绝大多数集中在采集模拟量、数字量、热电阻或热电偶 等参数的采集、处理过程中，其中热电阻可以认为是非电量(其实本质上还是要用电流驱 动来采集)；其中，模拟量采集卡和数字量采集卡用得是最广泛的。 公告日为2007年4月4日，公告号为CN2886657Y的中国技术专利，公开了一 种"基于USB2. 0的数据采集卡"，其包括数据传输模块，模数转换模块和电源转换模块三部 分。数据传输模块采用集成了 USB2. 0收发器，串行接口引擎，低功耗、增强型8051控制器 和一个可编程外围接口 (GPIF)，并具有程序/数据RAM的USB2.0控制器芯片。模数转换模 块与数据传输模块中控制器芯片的GPIF接口相连。电源转换芯片采用专用的电源转换芯 片，使接口简单，从而不需要外接电源，适合现场工作需要，同时也保证了系统的可靠性。 在上述技术方案中，其USB收发器仅仅用于其与PC机之间进行数据传输以及数据 采集卡从PC机中取得工作电源，并未能充分发挥USB模块的功效。 所以，现有的数据采集卡都需要与计算机配合使用，不能独立地进行工作，且不能 将大容量的数据内容直接存储至外接可移动式存储器。 从另一方面讲，现有的数据采集卡均仅仅具有数据采集/变换功能，而无控制其 他装置的功能，使得其应用范围带有很大的局限性，不能满足飞速发展的自动化控制系统/ 领域的需要，亦无法满足某些特定控制/应用场合的使用要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种三合一USB数据采集卡，其除了具有常规 的数据采集/变换/输出的功能之外，还具有可选择的独立/半独立工作模式，可将大容量 的数据内容直接存储至外接可移动式存储器，还可在指定条件下发出相应的同步信号去控 制其他装置，使得数据采集卡的应用范围得到大大的扩展和发挥，可极大地丰富和完善现 有装置/系统的控制手段和自动化程度。 本专利技术的技术方案是提供一种三合一 USB数据采集卡，包括模_数转换电路，其 特征是设置一微控制器控制电路、一工作模式切换开关、一 USB主/外围控制器控制电路 和第二USB接口 ；所述的微控制器控制电路附带有第一USB接口 ；所述的微控制器控制电 路经通用CPU总线与所述模_数转换电路以及所述USB主/外围控制器控制电路连接；所 述的USB主/外围控制器控制电路与第二 USB接口对应连接；所述的微控制器控制电路根据由工作模式切换开关动触头输入电平信号的高低，决定数据采集卡的工作模式；所述数 据采集卡的工作模式包括独立主机工作模式、从机工作模式和视频功能模式；所述数据采 集卡的I/O端口 ，依次与微控制器控制电路及模_数转换电路的对应I/O端口连接，构成数 据采集和控制通道。 所述的第一USB接口与PC机的USB端口、一个USB电源适配器或一个带有USB接 口的电池连接。 所述的第二 USB接口用于外接一具有USB接口形式的可移动式存储器。 具体的，具有USB接口形式的可移动式存储器为U盘或闪存卡。 所述的通用CPU总线为SPI总线结构。 当所述的三合一 USB数据采集卡处于独立主机工作模式时，所述的第一 USB接口 与USB电源适配器或带有USB接口的电池连接，为整个数据采集卡提供电源；所述的第二 USB接口与所述的可移动式存储器连接，在所述微控制器控制电路的控制下，将通过数据采 集卡的1/0端口采集到的数据存入可移动式存储器中，构成一个独立的U盘存储数据记录 仪；所述的微控制器控制电路可通过其1/0端口，输出一个同步触发信号，来控制其他的仪 器作同步测量。 进一步的，当上述的三合一 USB数据采集卡用于视频功能模式时，在所述微控制 器控制电路的控制下，数据采集卡通过通用CPU总线控制模_数转换电路进行模拟信号量 的采集；在每次开始通过采集模拟量的同时，所述微控制器控制电路利用其DIO功能端口， 发出一个同步脉冲信号，用来同步和触发带有外触发端口的外接视频设备，以达到数据采 集和拍照的同步控制功能。 当所述的三合一 USB数据采集卡处于从机工作模式时，其所述的第一 USB接口与 PC机的USB端口连接，作为获得电源和数据交换的通道；在所述微控制器控制电路的控制 下，将通过数据采集卡的I/0端口采集到的数据传输到PC机内的存储装量中，构成一个多 功能数据采集卡；所述的微控制器控制电路可通过其1/0端口，接收一个外部的同步触发 信号，受其他仪器的控制，作数据的同步采集。 进一步的，当上述的三合一 USB数据采集卡用于视频功能模式时，通过PC机内的 控制程序，检测外接视频设备传送来的图像信息，在采集到每帧图像的同时，PC机内的控制程序通过PC机的USB端口和数据采集卡的第一 USB接口 ，从数据采集卡中读取当前采集到 的模拟信号量，以适应没有外触发端口的视频设备，达到拍照和数据采集的同步控制功能。 更具体的，所述的微控制器控制电路至少包括一个微处理器芯片CPU及其外围电 路；所述的USB主/外围控制器控制电路至少包括一个USB控制芯片及其外围电路；所述的 模_数转换电路至少包括一个A/D转换电路芯片；所述的微处理器芯片CPU、 USB控制芯片 和A/D转换电路芯片之间通过SPI总线结构连接。 更进一步地，所述微处理器芯片CPU的SDO功能端口 ，与USB控制芯片的SDI功能 端口以及A/D转换电路芯片的DIN功能端口分别对应连接；所述微处理器芯片CPU的SDI 功能端口 ，与USB控制芯片的SDO功能端口以及A/D转换电路芯片的DOUT功能端口分别对 应连接；所述微处理器芯片CPU的SCK功能端口 ，与USB控制芯片的SCLK功能端口以及A/ D转换电路芯片的CLK功能端口分别对应连接；所述微处理器芯片CPU的RB2功能端口 ，与 USB控制芯片的CS功能端口对应连接；所述微处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三合一ＵＳＢ数据采集卡，包括模－数转换电路，其特征是：设置一微控制器控制电路、一工作模式切换开关、一ＵＳＢ主／外围控制器控制电路和第二ＵＳＢ接口；所述的微控制器控制电路附带有第一ＵＳＢ接口；所述的微控制器控制电路经通用ＣＰＵ总线与所述模－数转换电路以及所述ＵＳＢ主／外围控制器控制电路连接；所述的ＵＳＢ主／外围控制器控制电路与第二ＵＳＢ接口对应连接；所述的微控制器控制电路根据由工作模式切换开关动触头输入电平信号的高低，决定数据采集卡的工作模式；所述数据采集卡的工作模式包括独立主机工作模式、从机工作模式和视频功能模式；所述数据采集卡的Ｉ／Ｏ端口，依次与微控制器控制电路及模－数转换电路的对应Ｉ／Ｏ端口连接，构成数据采集和控制通道。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何长缨，
申请(专利权)人：锐选自动化科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]