一種工業級數據采集監控系統的設計與實現

2.2 USB接口電路設計
PDIUSBD12是飛利浦公司推出的一款高性價比的 USB固件,完全符合 USB 1.1的協議規范,自帶并行接口,可與多種 MCU相結合。其硬件接口如圖 3所示。另外,它還支持本地的 DMA傳輸,為微控制系統與 PC機進行大規模數據傳輸提供了解決方案。PDIUSBD12所具有的掛起低功耗功能,可以滿足 USB電源管理的要求,可使其應用于使用總線供電的外部設備。此外,它集成了內部上拉電阻、連通指示等功能。AT89S52控制器與 PDIUSBD12通過 8位并行總線連接(采用地址總線與數據總線復用的方式),采用 MCU與 PDIUSBD12結合的形式實現 USB數據的高速傳輸,使系統變得形式靈活、編程簡潔、成本低廉。

2.3 顯示模塊及存儲器擴展設計系統的顯示是使用 MAX7219實現的 8位穩定靜態顯示 ,MAX7219是串行共陰極數碼管
動態掃描顯示驅動芯片,僅使用3線串行接口傳送數據 ,可直接與單片機接口,用戶還可以方便地修改其內部參數以實現多位 LED顯示,因此可以方便地使用單片機的 USB口送出顯示數據,并且其占用的時間少,方便編程及對信號的檢測。
存儲器擴展采用了 8片 8K的 6264芯片。他們通過地址所存芯片 74LS373和譯碼芯片 74LS138進行地址的所存和芯片的選擇。采用 A0-A12作為它們的地址線 ,A13-A15作為 74LS138芯片的 3個引腳 ,用來與 8片 6264的選通信號相連。因此 ,第一片 6264的地址對應范圍是：0000H-1FFFFH；第二片為 2000H-3FFFH,依次類推,第 7片 6264對應的地址范圍是 E000-FFFFH。 3 軟件部分設計
3.1 系統軟件算法
采集系統的主要功能是采集各模擬量輸入通道的數據 ,并將收到的信息進行存儲。程序結構分為主程序和中斷程序 ,其中包括初始化、信號的采集和數據處理顯示輸出。初始化包括定時器、終端系統、工作狀態和 USB接口的初始化等。系統每隔 20ms采集一次信號 ,保證對信號有很好的跟隨性。在下位機固件程序中 ,在設備接入主機后 ,首先對下位機進行系統初始化,然后進行 USB連接,被主機識別并能正常驅動,進入正常使用狀態,等待數據傳輸。如果有 PC數據傳輸,則調用通訊模塊接收數據,并將數據存入下位機存儲器,然后調用讀數據模塊與顯示模塊進行顯示；否則直接執行讀數據模塊并調用顯示模塊進行顯示（顯示上次存儲的數據）。系統軟件的流程圖如圖4所示。