基于USB数据采集的虚拟仪器的研究与设计

论文摘要

虚拟仪器是一种功能意义上的测量和控制仪器,由个人计算机、基本仪器硬件和应用软件共同组成。它充分利用计算机的软硬件资源,不仅能够实现各种传统仪器的全部功能,而且还具有很高的灵活性和扩充性,这些优点使得虚拟仪器有着广阔的发展空间和应用前景。本文对基于USB数据采集的虚拟仪器这一课题进行了研究,在分析阐述了虚拟仪器技术、USB技术和数据采集技术的基础上,从系统整体方案设计、硬件系统的分析与实现、软件设计等方面阐述了主要的设计研究工作。通过内置USB控制器的FX2系列单片机68013作为采集系统的主控单元,14位AD转换器AD9244作为数据采集单元,实现了高精度的数据采集。通过对Windows驱动程序模型的讨论,完成了USB设备驱动程序的设计及编程,然后对上位机应用程序功能模块的具体实现进行了详细的论述。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 课题研究的目的及意义
• 1.3 虚拟仪器综述
• 1.3.1 虚拟仪器的概念及特点
• 1.3.2 虚拟仪器的组成
• 1.3.3 虚拟仪器的分类
• 1.3.4 虚拟仪器的研究现状及发展趋势
• 1.4 本论文结构安排
• 第二章 USB 数据采集相关技术简介
• 2.1 数据采集技术概述
• 2.1.1 数据采集系统的概念及组成
• 2.1.2 数据采集系统的主要性能指标
• 2.1.3 数据采集系统设计关键技术
• 2.2 通用串行总线USB 概述
• 2.2.1 USB 总线介绍
• 2.2.2 USB 系统功能结构
• 2.2.3 USB 数据传输
• 2.2.4 USB 设备描述符
• 2.2.5 USB 的枚举过程
• 2.3 本章小结
• 第三章 系统硬件方案设计
• 3.1 系统总体方案
• 3.2 硬件芯片的选择
• 3.2.1 主控芯片的选择
• 3.2.2 A/D 芯片的选择
• 3.3 数据采集控制电路设计
• 3.3.1 主控芯片的工作方式选择
• 3.3.2 信号调理电路
• 3.3.3 A/D 转换控制电路
• 3.3.4 触发同步设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 固件部分程序设计
• 4.1.1 固件程序总体设计
• 4.1.2 固件程序具体实现
• 4.2 数据采集驱动程序设计
• 4.2.1 WDM 驱动程序
• 4.2.2 USB 设备驱动程序设计
• 4.3 上位机应用程序设计
• 4.3.1 LabVIEW 开发平台简介
• 4.3.2 上位机软件功能总体设计
• 4.3.3 各功能模块具体设计及实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献