[实用新型]基于USB总线的虚拟仪器

说明书

技术领域

本实用新型涉及基于USB总线的虚拟仪器，属于虚拟仪器领域。

背景技术

科技的进步和社会的发展对测试提出了更多更新的要求。面对各行各业、各种各样的测试任务，不再可能为之研制相应的专用测试仪器了。同时由于数字信号处理技术和计算机技术的迅速发展，使虚拟仪器成为现实。 虚拟仪器是通过应用程序将通用计算机与功能化硬件结合起来，用户可通过友好的图形界面来操作这台计算机，就像在操作自己定义、自己设计的一台单个仪器一样，从而完成对被测试量的采集、分析、判断、显示、数据存储等。虚拟仪器技术的出现，彻底打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式。 虚拟仪器系统可以广泛地应用在通讯、自动化、半导体、航空、电子、电力、生化制药、工业生产等各种领域。我国高校的许多理工科专业开设了《虚拟仪器》这门课程。

通用计算机与功能化硬件通过接口总线才能实现真正的虚拟仪器。虚拟仪器计算机与外设连接的总线接口有多种形式。现有虚拟仪器的实现方式采用PCI、ISA总线，存在插拔麻烦，且扩展槽有限；采用RS232串行总线传输速度慢且主机的串行口数目较少；采用VXI、PXI总线要求配置专门的机箱和控制器，适用于要求精度高的场合，是一种高价格系统，往往超出一般企业和用户的承受能力。在计算机内部总线扩展槽中直接插卡的虚拟仪器方式存在的问题也很多：如插拔卡时需关机打开机箱；计算机机箱内的冷却和电磁兼容环境难以满足测试仪器要求；计算机内部总线升级过快，插卡难以跟上其升级速度；而笔记本PC内部空间环境更差等。

发明内容

本实用新型目的是为了解决现有虚拟仪器存在的问题，提供了一种基于USB总线的虚拟仪器。

本实用新型所述基于USB总线的虚拟仪器，它包括单片机、D/A转换器、开关量输出电路和开关量输入电路，

单片机包括8051内核的微控制器、A/D转换器、通道选择电路和USB接口电路，

A/D转换器的数字信号输出端与8051内核的微控制器的数字信号输入端相连；

8051内核的微控制器的数字信号输出端与D/A转换器的数字信号输入端相连；

8051内核的微控制器的开关量输出端与开关量输出电路的开关量输入端相连；

开关量输入电路的开关量输出端与8051内核的微控制器的开关量输入端相连；

8051内核的微控制器的USB输入输出端与USB接口电路的USB输入输出端相连；

通道选择电路的模拟信号选择控制端与A/D转换器的选择控制端相连；

通道选择电路的激励信号选择控制端与D/A转换器的选择控制端相连。

本实用新型的优点：

1．利用通用计算机的基本配置通用串行总线USB（Universal Serial Bus）构建虚拟仪器。

2．硬件模块不需要外接电源，利用USB总线供电，可方便构成便携式仪器。

3．实现的虚拟仪器简便易用、传输速率快，系统造价低廉、具有优秀的可扩展性。

4．利用本项目开发的虚拟仪器，可以方便的开发出许多种实验内容，如各种滤波器幅频特性实验、运算放大器实验、RLC测试实验等等，同时可为《虚拟仪器》这门课程提供实验设备。

附图说明

图1是本实用新型所述基于USB总线的虚拟仪器的结构示意图；

图2是D/A转换器与单片机的连接电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于USB总线的虚拟仪器，它包括单片机1、D/A转换器2、开关量输出电路3和开关量输入电路4，

单片机1包括8051内核的微控制器1-1、A/D转换器1-2、通道选择电路1-3和USB接口电路1-4，

A/D转换器1-2的数字信号输出端与8051内核的微控制器1-1的数字信号输入端相连；

8051内核的微控制器1-1的数字信号输出端与D/A转换器2的数字信号输入端相连；

8051内核的微控制器1-1的开关量输出端与开关量输出电路3的开关量输入端相连；

开关量输入电路4的开关量输出端与8051内核的微控制器1-1的开关量输入端相连；

8051内核的微控制器1-1的USB输入输出端与USB接口电路1-4的USB输入输出端相连；

通道选择电路1-3的模拟信号选择控制端与A/D转换器1-2的选择控制端相连；

通道选择电路1-3的激励信号选择控制端与D/A转换器2的选择控制端相连。