本课题是研究基于USB接口的高精度数据采集卡的设计与实现，它既是一个采集设备，也是一个计算机的外设，它和计算机一起组成一个数据采集系统。 数据采集技术是一门综合性的技术，涉及模拟信号调理、模拟信号数字化、数字信号处理等领域，是联系模拟世界和数字世界的桥梁。现在，数据采集已成为一种重要的现代化工具，而且其应用范围也在日益扩大，并不断显示出它的重要性，已逐步成为促进各相关科技领域发展的重要手段。例如：自动控制系统、地球物理数据采集系统、雷达随机振动信号的采集系统等。但是，数据采集是信息处理系统的最前端，对于一般的数据采集任务有通用的数据采集系统可供选用，考虑到数据源以及用户需求的多样性，本论文讨论了一种面向电子秤等需要具备较高精度的数据采集卡的设计和实现方法。 现在的个人电脑上所使用的大多数外围设备仍然是基于ISA接口或是PCI接口的，这些(老式)接口的设计有很多缺陷，他们不仅给设计者带来了许多麻烦，而且也给用户带来诸多不便。这些缺陷大致可以归结到成本、配置以及和个人电脑的连接等几个方面。而新型接口USB建立了一套连接和访问外围设备的方法，可以有效地降低成本，简化设备的连接和配置，解决外围设备与计算机机接口所存在的技术问题。该总线接口具有安装方便、高带宽、易于扩展等优点，已逐渐成为现代数据传输的发展趋势。最重要的一点是，符合USB总线标准的不同厂家生产的不同设备可以在一个开放的体系下得到广泛的应用。鉴于上述老式接口方法所存在的问题，本文给出了一种基于USB接口的即插即用的高精度数据采集卡的设计方案。 为了实现该数据采集系统的功能，在数据采集模块，我采用了高精度模拟/数字信号转换芯片ADS1251。该芯片采用了先进的△-∑技术，△-∑技术的本质是采用负反馈方式逐步减小输入模拟信号与DAC反馈信号的差值；△-∑结构用在宽动态范围中并保证具有24位无损失码；当数据传输率达到20KHz时，理论上仍能得到19位的有效分辨率。控制模块采用国内比较常用的51系列AT89C52，因为该系列的51处理器的开发器国内比较常见，并且编译环境容易实现；在本设计中89C52主要实现接收ADS1251数字化的模拟量并将该数据发送到USB接口芯片CH371，通过USB接口发送到上位机或者接收上位机发送的命令。在计算机接口模块，采用了目前在计算机外设中普遍采用的、易于安装、扩展方便的高性能接口技术——USB接口技术，使得研制的设备具有即插即用和较高的数据传输速率等特点；基于对市面上多种USB接口芯片的性价比的比较，最终，选择的是南京沁恒电子推出的USB1.1接口芯片CH371。该芯片提供了配套的软件包，方便用户进行软硬件测试开发。上层应用程序采用Microsoft的开发平台VisualC++作为开发工具，该上位机程序与数据采集卡共同构成了数据采集系统，使系统的用户界面兼有功能强大、方便操作等特点。 该数据采集系统的工作流程为：模拟信号通过单端转差分电路将单端信号转换为适合ADS1251输入端的差分信号，并进行采样量化，然后CPU通过高速同步串行总线将数字化后的信号量依次写入USB接口芯片CH371的数据缓冲区，每次写入8个字节，因数据的分辨率为24位，需要三次才能写完；上位机每50ms轮询读取缓冲区的数据，并在屏幕上进行实时显示。 系统上电启动的流程为：USB线缆插入到上位机，上位机枚举到USB设备(数据采集卡)，USB接口与上位机通信通道形成。至此，系统上电启动完毕，并能正常运行。 论文将论述基于USB接口的高精度数据采集系统的研发过程，从硬件和软件两个方面详细地介绍了基于USB接口的数据采集系统的开发过程以及相关技术要点，从而使开发者可以迅速熟悉和开发基于USB的数据采集系统，同时便于尽快掌握USB设备的特点，以及数据采集系统的硬件电路设计和软件编程中的注意事项。本文的重点在于阐述系统中高精度数据采集的硬件实现，和USB接口动态链接库的解决方案。全文从四个部分进行论述： 第一部分简要的介绍了研究数据采集技术和USB接口的意义、发展趋势、论文的研究内容，以及各章节安排。 第二部分简要的介绍了USB体系，使读者对USB协议有初步的了解。 第三部分详细介绍了高精度数据采集卡的硬件设计方案，包括数据采集模块和USB接口模块。本章是后一章节的论述基础。 第四部分介绍了数据采集卡的软件构成，包括单片机程序和USB应用系统软件两部分。本章节将重点讨论USB接口芯片CH371的动态链接库的建立、调用，并在Windows环境下采用VisualC++工具进行USB接口应用程序的开发。 系统开发的最终硬件成果是一个带USB接口的外置式的设备，通过USB四芯电缆与PC机连接，具有方便、易用、灵活、成本低廉等优点，能够对信号带宽在100Hz～20.8KHz之间的信号进行随机采样，并在基于Windows的图形界面上对采集到的数据进行操作显示，方便直观。