运用C8051F340的数据采集系统电路设计

　　本文以带有片上USB 控制器和D／A 转换器的高度集成处理器C8051F340为核心器件，采用SD 卡存储技术利用USB 总线、虚拟仪器实现软件LabVIEW 设计图形用户界面，设计一款低成本数据采集器。该数据采集器可与PC 机共同实现数据采集与分析，也可长时间独立工作于工业现场，并将采集数据存放于大容量SD 卡，便于数据收集并利用计算机分析。

　　系统的硬件设计主要是数据采集模块。由于C8051F340内部集成了高精度时钟源、USB 控制器、电压调节器、A／D 转换器以及用于A／D 转换的参考电压源等丰富的片上外设，因此在对数据采集模块硬件设计时，无需扩展上述电路，使得系统硬件结构简单，集成度高，可靠性好。如图所示，通过片上USB 接口，C8051F340与PC 机相连，从PC 机USB 接口+5 V 端提取电源输入至REGIN 引脚，内部电压调节器提供+3．3 V 电压。SD 卡等元件的供电也由PC 机USB 接口提供，但需经+5 V 至+3．3 V 的电压转换电路。此外，系统还具有独立的电源模块，应对系统独立运行而现场USB 不能供电的情况。C8051F340通过其片上P00～P03引脚与SD 卡连接，实现SPI 模式通信。需要说明的是：P01与D0和P02与DI 的两条连接线应该分别接10 kΩ和100 kΩ的上拉电阻，图2中省略。系统还设计了复位按键，用于下载程序代码和进行调试的10针下载调试接口，用于对被测信号限幅和防混叠滤波的预处理。PC 机和数据采集模块互连的USB 连接线应选用带有双磁环保护的连接线，以保护数据采集模块由于USB 经常连接带电拔插或其他干扰而遭受损坏。

　　本文设计的数据采集器利用高度集成的器件C8051F340实现数据A／D 转换、USB总线通信和系统控制，可与计算机联机，也可利用大容量SD 卡长时间现场独立工作，数据采集方便。该数据采集器仅采用C8051F340一个主器件，结构简单，工作稳定，体积小，成本低，现已成功用于工业现场。