题目：基于USB总线的多路数据采集系统

本论文以基于USB2.0接口、大规模FPGA和主控单片机实现的高精度多路数据采集系统研制为主要内容，论述了利用高精度模数转换芯片AD976、Actel公司APA300-208PQ芯片、Philips公司的P89V51RD2单片机、Cypress公司的EZ-USB FX2系列的CY7C68013等芯片组成的一套数据采集系统的设计方案、开发技术和开发过程。数据采集在现代工业生产及科学研究中的重要地位日益突出, 在对数据采集的精度和速度提出越来越高要求的同时，也要求接口简单灵活且有较高的数据传输率。本课题设计的基于USB总线和FPGA的高精度数据采集系统就是适应这些要求而提出的。全文共分六章。本论文首先讨论了当前数据采集系统发展的状况，简要介绍了本数据采集系统的系统框图和论文的主要内容。在第二章给出了本设计基于USB的数据采集控制系统的主要指标和特点。根据要设计的系统的要求，给出了系统原理框图，并对系统各个功能模块的实现方案进行了介绍，通过比较，选取了各个功能模块的主要器件。第三章详细介绍了系统硬件的设计，硬件的设计包括信号模数转换电路设计、主控电路设计、USB控制芯片外围电路设计以及开关阵列设计。在模数转换电路部分，论述了多路模拟信号在送A/D转换器之前先进行信号调理(即信号变换及低通滤波)，再经数据选择器选出其中一路进行模数变换的过程的工作原理，给出了各个部分的具体设计电路及性能分析，最后论述了PCB布线时干扰抑制的原则和措施。在主控电路设计部分，给出了主控单片机与CY7C68013芯片和FPGA芯片进行通信的电路连接关系。第四章详细介绍了软件的设计，该软件包括USB固件程序、USB驱动程序、主控单片机程序和应用程序四部分，首先详细论述了USB固件程序的开发过程，然后详细介绍了本设计驱动程序的设计思路。在主控单片机程序设计部分，详细介绍了程序设计流程。在应用程序部分，对应用程序的设计风格进行了介绍，本设计是在 Windows2000下，使用VC++6.0编写。第五章对系统功能进行了测试并对系统性能进行了分析，结果表明，开发的数据采集系统经过实际的采集测试，完全满足技术要求。