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随着地球物理勘探的发展,根据各种岩石之间的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异,利用地球物理方法和物探仪器,对地球的各种物理场分布及其变化进行观测,探测地球内部结构与构造、寻找能源、资源和环境监测等越来越受到重视。大地电磁探测是一种重要的物探方法,利用数据采集器采集天然电磁场中随时间变化的电磁场信号,其信号十分微弱,幅值低至μV级,频带范围涉及到10-5～103Hz的信号,其周期范围极宽,对地球物理仪器的要求也随之提高。为了适应仪器速度快、体积小、性能稳定、精度高的新的发展要求,本文在分析了常见数据采集产品采用的软、硬件架构和常用功能的基础上,结合大地电磁信号的特点和USB总线技术的优点,设计开发了一套基于USB接口的数据采集与传输系统。系统设计主要包括硬件部分和软件部分。硬件部分主要完成大地电磁信号的采集和缓存功能。设计了包括C8051F320主控制器单元、输入信号调理单元、4通道高精度AD转换单元、DDS自检单元、USB接口单元和SD卡存储单元等数据采集系统的硬件电路。对于软件部分,完成了C8051F320单片机固件程序编写,USB驱动程序和以LabVIEW为平台的上位机应用软件程序的实现,完成对硬件电路的控制和数据的采集、传输、处理及显示。本设计实现了对4路大地电磁信号（2路电场信号Ex、Ey和2路磁场信号Hx、Hy）的采集,并利用单片机控制USB接口将采集的数据传送给上位机进行实时显示或通过SPI接口将数据存入SD卡中;上位机PC部分实现了LabVIEW应用程序对采集器进行控制和数据回放。本设计完成了USB2.0接口主机端和设备端的开发及系统软硬件的设计与调试。测试结果表明,根据此设计实现的软硬件工作正常,各项指标满足预期的要求。大地电磁采集器以C8051F320单片机为核心的数据采集控制电路与LabVIEW上位机软件相结合,实现了多通道、高精度、低功耗的预期目标。