usb使用说明书
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XBR1= 0x3a; //T0连到P0.2，T1连到P0.3，INT1连到P0.4，T2连到P0.5，
XBR2= 0x40;//交叉开关使能
XBR3= 0x01; // T3连到0.6
P0MDOUT = 0x81;//P0.0及P0.7输出为推挽方式，P0.1~P0.6输出为漏极开路。
P1MDIN= 0xfd;//P1.1输入为模拟输入方式，P1其他位为数字输入方式。
上位机的波形显示采用的是NTGraph控件。选择正确的输出/输入通道后即可点击“试验开始”按钮进行本次采样了，与此同时，“试验开始”按钮将变化为“试验结束”按钮。待采样完成后点击“试验结束”按钮即可。
采样完成后，点击上位机界面的“波形显示”即会显示刚刚采集过的数据。由于本USB数据采集卡采用的是批量传输，故一次传输的数据较多，从而导致无法实线实时波形显示。本系统采用的是将N次采样数据求平均值的方法显示波形。故N不宜过大，建议不大于5次
ADCn(n=0,1)的电压基准电路允许使用多种不同的电压基准配置，可以使用专用的内部电压基准或外部基准。
此外，本系统还使用了C8051F060单片机的ADC2转换测量得到的单体泵工作环境温度。ADC2子系统包括一个9通道的可编程模拟多路选择器(AMUX2)，一个可编程增益放大器(PGA0)和一个200ksps，10位分辨率的逐次逼近型寄存器。ADC中集成了跟踪保存电路和可编程窗口检测器。ADC2可以工作在单端方式或差分方式，可以被配置为测量端口1任一引脚的输入或温度传感器的输出。
USB数据采集系统
技术手册
济南润天测试机械有限公司
第一章
本产品是一款主要面向同步高速信号测量的USB2.0总线采集模块。采用新华龙电子公司的C8051F060单片机，基于16位AD转换，采集的数据通过CYPRESS公司的CY68013型USB转换芯片上传给上位机，上位机将采集的数据进行保存，并进行相关数据、波形处理。使采样结果能够简单明了的展示给用户。
2振器模块
C8051F060包含一个可编程内部振荡器和一个外部振荡器驱动电路。系统时钟可以由外部振荡器电路或内部振荡器分频提供。本系统使用的是22.1184MHZ的外部晶体振荡器。
3外部数据存储和交叉开关
本系统不仅使用了C8051F060的4K片内XRAM，还通过使用专用于访问片外存储器和存储器映射器件的外部数据存储器接口(EMIF)扩展了64K的外部XRAM。方法如下：
然后差分电压通过输出放大器转变为单端电压，该放大器也能抑制输入放大器输出信号中的任何共模电压。
2AD623AN的基本连接电路中，+Vs和-Vs端接电源，电源可以是双极性（Vs=±2.5到±6V），也可以是单电源（+Vs=3.0V到12V，-Vs=0）。电源须在靠近器件电源引脚出加电容去耦。去耦电容最好选用0.1uF表面安装的陶瓷片状电容和10uF的钽电解电容。
一些品牌的笔记本计算机的供电能力有限，如果USB数据采集卡因此不能正常工作，请额外配备+5伏电源（注意外部供电电压为5伏±5%），电源要求必须是稳压电源，输出电流大于500毫安。此外用户也可以另外配置一个USB HUB，将USB板直接连接到HUB上。
用户在应用时请尽量采用随机配备的原装电缆。如果需要单独配备电缆，请按照以下原则配备：
本系统主要使用了C8051F060单片机的16位AD转换功能、振荡器的自定义配置功能、外部数据存储和交叉开关功能、端口的输入/输出选择以及C8051F060提供的通用16位定时器。
1ADC模块
C8051F060的ADC子系统包括两个1Msps、16位分辨率的逐次逼近寄存器型ADC(ADC0和ADC1)，ADC中集成了跟踪保存电路、可编程窗口检测器和DMA接口。
此数学定义是根据实验求的，这样可以不仅平滑微分后的波形，而对于特殊的拐点也能求得比较准备的微分。
上位机界面中的“Setup”框中“转速 r/min”指的是实际转速，此项由用户根据实际情况进行设置。此数范围为30 r/min ~ 3000 r/min。默认值为3000 r/min.
顶部时间：波形数据大于等于顶部值的时间长度
底部时间：波形数据小于等于底部值的时间长度
周期：波形特征多次重复出现，其中连续两次出现所经过的时间；
频率：在单位时间内波形振动的次数，单位为赫兹(1赫兹=1次/秒)。
占空比：方波或数字周期信号的顶部时间与周期之比。
而上位机界面中显示的“数据处理”框中“微分”、“积分”则是对波形进行微分、积分处理并显示出来。
a.将EMIF使能到高端口(P4、P5、P6、P7)
b.配置端口引脚的输出方式为推挽方式
c.配置对应EMIF引脚的端口锁存器为休眠态
d.选择非复用方式
e.选择不带块选择的分片方式
f.设置与片外存储器的时序
本案中交叉开关及相关引脚配置如下：
XBR0 = 0x04; //UART0的TX0连到P0.0,RX0连到P0.1
1.1
1.1.1
1.1.2
1).放大电路
1放大电路采用的是美国ADI国内公司推出的一种低价格、高性能的仪表放大器AD623AN.它具有低功耗，宽电源电压的特点，适合电池供电系统，并且线性度高、温度性好，同时还具有较高的共模抑制比。
输入信号加到作为电压缓冲器的PNP晶体管上，并且提供一个共模信号到输入放大器。每个放大器接入一个精确的50KΩ的反馈电阻以保证增益可编程。差分输出为：
采样间隔wid则确定为:
Wid=(T/numcy)/clen
=((1/round)/numcy)/clen
=1/(3600*round*numcy)
=2500/(9*round*numcy) (3)
单位：us
此公式中round的单位为r/s。带入已知数据计算出该工作状况下的采样间隔为5.555us。
采样长度clen确定为:
Clen=(360°/ numcy)/0.1°(4)
单位：个
带入已知数据计算出该工作状况下的采样长度为900个。
定时器1配置为8位自动重装载的定时器。TL1保持计数值，TH1保持重载值。当TL1中的计数值发生溢出(从0xFF到0x00)时，定时器溢出标志TH1被置位，TH1中的重载值被重新装入到TL1.并进入T1中断，在中断中进行数据的采集和AD转换。TH1中的重载值保持不变。
本系统USB采集卡与上位机采用USB通信方式。通信速度为400KB+每秒。
USB板的工作电压为直流5V。工作环境温度为-40℃~85℃。
本系统包括两部分：USB数据采集板和上位机软件。本系统采用5V直流稳压电源驱动，输入信号为差分输入，经缓冲电路滤波后进入放大电路将信号进行放大——本系统的信号放大倍数为1倍，实际试验过程中放大倍数约为1.03~1.1倍左右。放大的信号从放大电路出来后进入C8051F060单片机进行A/D转换，将模拟电压值转换成16位数据把数据送到外部存储器存储（C8051F060单片机的A/D转换过程使用通用定时器进行定时执行），而CY68013芯片则将外部存储器中的数据转换成满足USB2.0通信协议的数据类型并将数据传送给上位机。
本系统将定时器1的时钟配置为系统时钟4分频。即每0.18us计一个数。
1.2
本系统上位机采用Visual C++语言编写，稳定性较好。示
意图如下：
第三章
2.1
关于USB
用户的计算机必须支持USB2.0接口，本USB数据采集系统不能工作在USB1.1接口标准。如果没有USB2.0接口，用户可以通过安装扩展卡来实现。
幅值：顶部值-底部值
过冲幅度：100（最大值-顶部值）/幅值%
下冲幅度：100（底部值-最小值）/幅值%
上升沿宽度：波形从1%(此值可以根据用户需要由设计者进行重新设置)的幅度值处上升到99%(此值可以根据用户需要由设计者进行重新设置)的幅度值处的时间
下降沿宽度：波形从99%(此值可以根据用户需要由设计者进行重新设置)的幅度值处下降到1%(此值可以根据用户需要由设计者进行重新设置)的幅度值处的时间
（1）波形的积分操作
用梯形法对波形数据作一阶（次）积分，结果显示在处理窗。其数学定义为：
其中： 是积分后的输出时间序列。
是积分前的输入时间序列。
是采样点的间隔值。
本上位机软件对一阶（次）积分的数学定义为：
其中符号定义同上。
（2）波形的微分操作
一般情况下，对离散时间序列数据进行微分处理都采用差分方法描述，数学定义：
P1MDOUT = 0x00;//P1各引脚输出为漏极开路方式。
P2MDOUT = 0x03;//P2.0与P2.1输出为推挽方式，其他引脚输出为漏极开路方式。
P3MDOUT = 0xdb;//P3.5、P3.3与P3.2输出为漏极开路方式，其他引脚输出为推挽方式。
P0 = 0x7e;
P1 = 0xff;
即50 r/s，周期为20ms。同时假设用户在上位机上设置的单体泵缸数numcy为:
numcy=4缸(2)
即每缸一转经过90°，则每缸对应的USB采集系统在单体泵每周期T=20ms的时间内只采集1/4个周期，900个数，即有5ms的时间采集数据，另外15ms时间用于传输数据和等待下次触发信号的到来以确定再次采集数据。
特征值显示的是本次波形显示中波形的特征值。各个特征值意义介绍如下：
特征值窗能够实时显示当前波形窗的波形参数：
峰峰值：最大值-最小值
顶部值：5%(此值可以根据用户需要由设计者进行重新设置)的波形数据大于某电平，则该电平为顶部值
底部值：5%(此值可以根据用户需要由设计者进行重新设置)的波形数据小于某电平，则该电平为底部值
电缆要选择粗的电缆以满足供电要求。
电缆必须满足USB2.0 480Mbit/s 传输速度的要求。
2.2
1.输入连接电缆必须用屏蔽电缆，电缆的屏蔽外层最好只在一端连接到地线上。
XBR2= 0x40;//交叉开关使能
XBR3= 0x01; // T3连到0.6
P0MDOUT = 0x81;//P0.0及P0.7输出为推挽方式，P0.1~P0.6输出为漏极开路。
P1MDIN= 0xfd;//P1.1输入为模拟输入方式，P1其他位为数字输入方式。
上位机的波形显示采用的是NTGraph控件。选择正确的输出/输入通道后即可点击“试验开始”按钮进行本次采样了，与此同时，“试验开始”按钮将变化为“试验结束”按钮。待采样完成后点击“试验结束”按钮即可。
采样完成后，点击上位机界面的“波形显示”即会显示刚刚采集过的数据。由于本USB数据采集卡采用的是批量传输，故一次传输的数据较多，从而导致无法实线实时波形显示。本系统采用的是将N次采样数据求平均值的方法显示波形。故N不宜过大，建议不大于5次
ADCn(n=0,1)的电压基准电路允许使用多种不同的电压基准配置，可以使用专用的内部电压基准或外部基准。
此外，本系统还使用了C8051F060单片机的ADC2转换测量得到的单体泵工作环境温度。ADC2子系统包括一个9通道的可编程模拟多路选择器(AMUX2)，一个可编程增益放大器(PGA0)和一个200ksps，10位分辨率的逐次逼近型寄存器。ADC中集成了跟踪保存电路和可编程窗口检测器。ADC2可以工作在单端方式或差分方式，可以被配置为测量端口1任一引脚的输入或温度传感器的输出。
USB数据采集系统
技术手册
济南润天测试机械有限公司
第一章
本产品是一款主要面向同步高速信号测量的USB2.0总线采集模块。采用新华龙电子公司的C8051F060单片机，基于16位AD转换，采集的数据通过CYPRESS公司的CY68013型USB转换芯片上传给上位机，上位机将采集的数据进行保存，并进行相关数据、波形处理。使采样结果能够简单明了的展示给用户。
2振器模块
C8051F060包含一个可编程内部振荡器和一个外部振荡器驱动电路。系统时钟可以由外部振荡器电路或内部振荡器分频提供。本系统使用的是22.1184MHZ的外部晶体振荡器。
3外部数据存储和交叉开关
本系统不仅使用了C8051F060的4K片内XRAM，还通过使用专用于访问片外存储器和存储器映射器件的外部数据存储器接口(EMIF)扩展了64K的外部XRAM。方法如下：
然后差分电压通过输出放大器转变为单端电压，该放大器也能抑制输入放大器输出信号中的任何共模电压。
2AD623AN的基本连接电路中，+Vs和-Vs端接电源，电源可以是双极性（Vs=±2.5到±6V），也可以是单电源（+Vs=3.0V到12V，-Vs=0）。电源须在靠近器件电源引脚出加电容去耦。去耦电容最好选用0.1uF表面安装的陶瓷片状电容和10uF的钽电解电容。
一些品牌的笔记本计算机的供电能力有限，如果USB数据采集卡因此不能正常工作，请额外配备+5伏电源（注意外部供电电压为5伏±5%），电源要求必须是稳压电源，输出电流大于500毫安。此外用户也可以另外配置一个USB HUB，将USB板直接连接到HUB上。
用户在应用时请尽量采用随机配备的原装电缆。如果需要单独配备电缆，请按照以下原则配备：
本系统主要使用了C8051F060单片机的16位AD转换功能、振荡器的自定义配置功能、外部数据存储和交叉开关功能、端口的输入/输出选择以及C8051F060提供的通用16位定时器。
1ADC模块
C8051F060的ADC子系统包括两个1Msps、16位分辨率的逐次逼近寄存器型ADC(ADC0和ADC1)，ADC中集成了跟踪保存电路、可编程窗口检测器和DMA接口。
此数学定义是根据实验求的，这样可以不仅平滑微分后的波形，而对于特殊的拐点也能求得比较准备的微分。
上位机界面中的“Setup”框中“转速 r/min”指的是实际转速，此项由用户根据实际情况进行设置。此数范围为30 r/min ~ 3000 r/min。默认值为3000 r/min.
顶部时间：波形数据大于等于顶部值的时间长度
底部时间：波形数据小于等于底部值的时间长度
周期：波形特征多次重复出现，其中连续两次出现所经过的时间；
频率：在单位时间内波形振动的次数，单位为赫兹(1赫兹=1次/秒)。
占空比：方波或数字周期信号的顶部时间与周期之比。
而上位机界面中显示的“数据处理”框中“微分”、“积分”则是对波形进行微分、积分处理并显示出来。
a.将EMIF使能到高端口(P4、P5、P6、P7)
b.配置端口引脚的输出方式为推挽方式
c.配置对应EMIF引脚的端口锁存器为休眠态
d.选择非复用方式
e.选择不带块选择的分片方式
f.设置与片外存储器的时序
本案中交叉开关及相关引脚配置如下：
XBR0 = 0x04; //UART0的TX0连到P0.0,RX0连到P0.1
1.1
1.1.1
1.1.2
1).放大电路
1放大电路采用的是美国ADI国内公司推出的一种低价格、高性能的仪表放大器AD623AN.它具有低功耗，宽电源电压的特点，适合电池供电系统，并且线性度高、温度性好，同时还具有较高的共模抑制比。
输入信号加到作为电压缓冲器的PNP晶体管上，并且提供一个共模信号到输入放大器。每个放大器接入一个精确的50KΩ的反馈电阻以保证增益可编程。差分输出为：
采样间隔wid则确定为:
Wid=(T/numcy)/clen
=((1/round)/numcy)/clen
=1/(3600*round*numcy)
=2500/(9*round*numcy) (3)
单位：us
此公式中round的单位为r/s。带入已知数据计算出该工作状况下的采样间隔为5.555us。
采样长度clen确定为:
Clen=(360°/ numcy)/0.1°(4)
单位：个
带入已知数据计算出该工作状况下的采样长度为900个。
定时器1配置为8位自动重装载的定时器。TL1保持计数值，TH1保持重载值。当TL1中的计数值发生溢出(从0xFF到0x00)时，定时器溢出标志TH1被置位，TH1中的重载值被重新装入到TL1.并进入T1中断，在中断中进行数据的采集和AD转换。TH1中的重载值保持不变。
本系统USB采集卡与上位机采用USB通信方式。通信速度为400KB+每秒。
USB板的工作电压为直流5V。工作环境温度为-40℃~85℃。
本系统包括两部分：USB数据采集板和上位机软件。本系统采用5V直流稳压电源驱动，输入信号为差分输入，经缓冲电路滤波后进入放大电路将信号进行放大——本系统的信号放大倍数为1倍，实际试验过程中放大倍数约为1.03~1.1倍左右。放大的信号从放大电路出来后进入C8051F060单片机进行A/D转换，将模拟电压值转换成16位数据把数据送到外部存储器存储（C8051F060单片机的A/D转换过程使用通用定时器进行定时执行），而CY68013芯片则将外部存储器中的数据转换成满足USB2.0通信协议的数据类型并将数据传送给上位机。
本系统将定时器1的时钟配置为系统时钟4分频。即每0.18us计一个数。
1.2
本系统上位机采用Visual C++语言编写，稳定性较好。示
意图如下：
第三章
2.1
关于USB
用户的计算机必须支持USB2.0接口，本USB数据采集系统不能工作在USB1.1接口标准。如果没有USB2.0接口，用户可以通过安装扩展卡来实现。
幅值：顶部值-底部值
过冲幅度：100（最大值-顶部值）/幅值%
下冲幅度：100（底部值-最小值）/幅值%
上升沿宽度：波形从1%(此值可以根据用户需要由设计者进行重新设置)的幅度值处上升到99%(此值可以根据用户需要由设计者进行重新设置)的幅度值处的时间
下降沿宽度：波形从99%(此值可以根据用户需要由设计者进行重新设置)的幅度值处下降到1%(此值可以根据用户需要由设计者进行重新设置)的幅度值处的时间
（1）波形的积分操作
用梯形法对波形数据作一阶（次）积分，结果显示在处理窗。其数学定义为：
其中： 是积分后的输出时间序列。
是积分前的输入时间序列。
是采样点的间隔值。
本上位机软件对一阶（次）积分的数学定义为：
其中符号定义同上。
（2）波形的微分操作
一般情况下，对离散时间序列数据进行微分处理都采用差分方法描述，数学定义：
P1MDOUT = 0x00;//P1各引脚输出为漏极开路方式。
P2MDOUT = 0x03;//P2.0与P2.1输出为推挽方式，其他引脚输出为漏极开路方式。
P3MDOUT = 0xdb;//P3.5、P3.3与P3.2输出为漏极开路方式，其他引脚输出为推挽方式。
P0 = 0x7e;
P1 = 0xff;
即50 r/s，周期为20ms。同时假设用户在上位机上设置的单体泵缸数numcy为:
numcy=4缸(2)
即每缸一转经过90°，则每缸对应的USB采集系统在单体泵每周期T=20ms的时间内只采集1/4个周期，900个数，即有5ms的时间采集数据，另外15ms时间用于传输数据和等待下次触发信号的到来以确定再次采集数据。
特征值显示的是本次波形显示中波形的特征值。各个特征值意义介绍如下：
特征值窗能够实时显示当前波形窗的波形参数：
峰峰值：最大值-最小值
顶部值：5%(此值可以根据用户需要由设计者进行重新设置)的波形数据大于某电平，则该电平为顶部值
底部值：5%(此值可以根据用户需要由设计者进行重新设置)的波形数据小于某电平，则该电平为底部值
电缆要选择粗的电缆以满足供电要求。
电缆必须满足USB2.0 480Mbit/s 传输速度的要求。
2.2
1.输入连接电缆必须用屏蔽电缆，电缆的屏蔽外层最好只在一端连接到地线上。
