本文以帶有片上USB 控制器和D／A 轉換器的高度集成處理器C8051F340為核心器件，采用SD 卡存儲技術利用USB 總線、虛擬儀器實現軟件LabVIEW 設計圖形用戶界面，設計一款低成本數據采集器。該數據采集器可與PC 機共同實現數據采集與分析，也可長時間獨立工作于工業(yè)現場，并將采集數據存放于大容量SD 卡，便于數據收集并利用計算機分析。

　　系統(tǒng)的硬件設計主要是數據采集模塊。由于C8051F340內部集成了高精度時鐘源、USB 控制器、電壓調節(jié)器、A／D 轉換器以及用于A／D 轉換的參考電壓源等豐富的片上外設，因此在對數據采集模塊硬件設計時，無需擴展上述電路，使得系統(tǒng)硬件結構簡單，集成度高，可靠性好。如圖所示，通過片上USB 接口，C8051F340與PC 機相連，從PC 機USB 接口+5 V 端提取電源輸入至REGIN 引腳，內部電壓調節(jié)器提供+3．3 V 電壓。SD 卡等元件的供電也由PC 機USB 接口提供，但需經+5 V 至+3．3 V 的電壓轉換電路。此外，系統(tǒng)還具有獨立的電源模塊，應對系統(tǒng)獨立運行而現場USB 不能供電的情況。C8051F340通過其片上P00～P03引腳與SD 卡連接，實現SPI 模式通信。需要說明的是：P01與D0和P02與DI 的兩條連接線應該分別接10 kΩ和100 kΩ的上拉電阻，圖2中省略。系統(tǒng)還設計了復位按鍵，用于下載程序代碼和進行調試的10針下載調試接口，用于對被測信號限幅和防混疊濾波的預處理。PC 機和數據采集模塊互連的USB 連接線應選用帶有雙磁環(huán)保護的連接線，以保護數據采集模塊由于USB 經常連接帶電拔插或其他干擾而遭受損壞。

　　本文設計的數據采集器利用高度集成的器件C8051F340實現數據A／D 轉換、USB總線通信和系統(tǒng)控制，可與計算機聯機，也可利用大容量SD 卡長時間現場獨立工作，數據采集方便。該數據采集器僅采用C8051F340一個主器件，結構簡單，工作穩(wěn)定，體積小，成本低，現已成功用于工業(yè)現場。