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技术研发TechnologyResearch

基于LabVIEW与USB接口的实时数据采集系统

郑雁阶黄惟公张丹
（西华大学机械工程与自动化学院）
摘要：本文设计了一种基于LabVIEW与STC12C5410AD单片机的数据采集系统。单片机采集到的数据通过
CH341T芯片的USB转串口的功能，实现了只用一条USB线就可以把数据传输到LabVIEW中进行显示和分析。从下位
机和上位机两个部分阐述了系统的设计。实验证明，系统能实时精确的再现单片机采集的低频信号。
关键词：LabVIEW；数据采集；STC单片机；USB
AReal-TimeDataAcquisitionSystemBasedonLabVIEWandUSBInterface
ZhengYanjieHuangWeigongZhangDan
（CollegeofMechanicalEngineeringandAutomation，XihuaUniversity）
Abstract：Areal-timedataacquisitionsystembasedonLabVIEWandSTC12C5410ADisdesignedinthispaper。
UtilizingtheserialportfunctionofCH341Tchip，thedatacollectedbyMCUistransmittedtocomputeranddisplayedin
LabVIEWbyonlyoneUSBwire.Thesystemdesignisdescribedfromtwoparts,theuppercomputerandlowercomputer.The
experimentprovesthatthelow-frequencysignalsacquiredbyMCUcanbereal-timedisplayedpreciselyinthesystem。
Keywords：LabVIEW；dataacquisition；STC-MCU；USB

1数据采集系统转换器,速度可达100KHz。实际工作频率可达48MHz。
工程上使用具有PCI、PXI、USB、并口以及串口的在应用时，需根据实际情况设定晶振频率，本系统采用
计算机来获取测试数据，称为基于PC的数据采集系统。11.0592MHz的晶振。本例中采用P1.0作为A/D转换通道。
其中一种是通过插入式的数据采集卡直接获取数据传输由于各A/D转换通道的输入电压范围为0～5V，对于双极
给计算机。鉴于数据采集卡的价格昂贵，且安装不方便性信号来说，直接输入会被削掉负半波。为了解决上述
等缺点，本文提出使用STC单片机作为前端的数据采集问题，采用了高速低噪声双运算放大器NE5532，根据运
系统，利用CH341T芯片的USB总线转异步串口的功能，放电路的虚短、虚断原则，其输出OUT＝2.5－IN。可以
将采集数据只通过一条USB线传输给PC机，最后在将－2.5V～2.5V的电平转换到0～5V，这样满足了输入
LabVIEW平台下进行数据的显示、分析、处理。信号的双极性要求[1]。
1.1系统组成与工作原理2.1.2CH341T芯片
本系统总体结构框图如图1所示。主要包括有随着计算机通讯技术的不断发展，串口的通讯速度
STC12C5410AD单片机和CH341T转换芯片组成的数据采越来越不能满足现在的通信要求。因此越来越多的计算
集、转换、传输部分，以及基于PC机的LabVIEW软件构机，尤其是笔记本电脑都不再保留串行接口，取而代之
成的数据处理部分。首先，被测电压模拟信号通过电平的是方便、高速、标准的USB接口。然而对于需要用串
变换电路进入STC单片机的AD转换通道，待转换完成后口通信的设备来说，是个麻烦的问题。为了解决这个问
利用CH341T芯片的USB转串口的功能，通过USB接口传题，本系统采用CH341T芯片将单片机通过USB接口直接
输给PC机，最后由LabVIEW软件分析处理。连接到PC机上，方便了没有串口的上位机与下位机的通
信，解决了上位机没有串行接口的问题。CH341T芯片的
特点如下：
（1）仿真标准串口，用于升级原串口外围设备，或
者通过USB增加额外串口。
（2）计算机端Windows操作系统下的串口应用程序

图1系统总体结构框图完全兼容，无需修改。
（3）硬件全双工串口，内置收发缓冲区，支持通讯
2下位机系统设计波特率50b/s～2Mb/s。
2.1硬件设计部分（4）支持5、6、7或者8个数据位，支持奇校验、
系统硬件原理图如图2所示。系统采用的MCU为偶校验、空白、标志以及无校验。
STC12C5410AD，采用的USB接口芯片为CH341T,利用图2系统硬件原理图（参见下页）
该芯片的USB转串口的功能将数