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基于 EPP 模式的数据采集卡设计

【摘要】随着计算机和电子技术的飞速发展与普及，尤其是把计算机应用到测量领域后，仪器系统

和计算机的通信接口出现了许多形式，如通用串口、并行口、内总线等。在 PC 机上，并口又称为并行

接口，采用的是 25 针 D 形接头，是一个很重要的外部设备接口，最初它只用来连接打印机，完成文本

和图象的输出功能。但是，随着计算机应用技术的不断发展、人们又发现了并行口的许多新用途。如

软件加密狗、活动硬盘以及通用芯片编程器等。EPP(Enhanced Parallel Port)增强型并行口传输速率

与传输距离适中，实现时不需要外加软件、硬件驱动电路，所以实现简单、成本较低。本文主要介绍

的是有关 PC 机并行打印机接口的另外一种用法。利用本文所述方法制成的并口数据采集卡，可以把模

拟信号通过采集卡转换成数字信号由并口连接在计算机上实时地采集并保存起来，构成一个通信系统。

把采集到的模拟信号通过一个放大电路把信号运算放大，再通过 A/D 转换把模拟信号转换成 8 位数字

信号并锁存后输入到 RAM 存储器中存储，通过地址发生电路与存储器控制电路控制存储器的状态，如

果存储器的内存已经存储满，则通过并口进行存储器与计算机的传输，把存储器的内容通过总线缓冲

器读入计算机中。

关键词：并口连接 A/D 转换存储器数据/地址控制

基于 EPP 模式的数据采集卡设计

摘要……………………………………………………………………………………………………………1

引言……………………………………………………………………………………………………………3

1、计算机接口简介………………………………………………………………………………………3

1.1 并口介绍……………………………………………………………………………………………3

1.2 串口介绍……………………………………………………………………………………………3

1.3 USB 接口介绍………………………………………………………………………………………4

2、EPP 协议及其信号定义………………………………………………………………………………4

2.1 EPP 协议与其端口定义……………………………………………………………………………4

2.2 EPP 操作时序原理…………………………………………………………………………………5

2.3 EPP 端口寄存器……………………………………………………………………………………5

3 、 A D C 0 8 0 9 芯片性能特点介

绍 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 6

4、设计要求与原理…………………………………………………………………………………………7

4.1、设计要求……………………………………………………………………………………………7

4.2、设计原理……………………………………………………………………………………………8

5、采集卡的各个模块设计………………………………………………………………………………8

5.1 模拟信号放大部分电路………………………………………………………………………………8

5.2 A/D 转换电路…………………………………………………………………………………………9

5.3 存储器电路和地址发生器电路……………………………………………………………………10

5.4 时序逻辑控制电路…………………………………………………………………………………11

5.5 时钟产生与控制电路………………………………………………………………………………12

6、总结………………………………………………………………………………………………………13

致谢辞……………………………………………………………………………………………………14

参考文献…………………………………………………………………………………………………15

Abstract……………………………………………………………………………………………………16

基于 EPP 模式的数据采集卡设计

引言

随着测试测量和控制应用的快速发展，数据采集(DAQ)成为一个很有市场前景的技术，本文主要

介绍了怎样将采集到的数据通过并口与计算机进行通信。数据采集，又称数据获取，是指从传感器和

其它待测设备等模拟和数字被测单元中自动采非电量或者电量信号，送到上位机中进行分析、处理。数

据采集系统是结合基于计算机或者其他专用测试平台的测量软硬件产品来实现灵活的、用户自定义的测

量系统。通常，必须在数据采集设备采集之前调制传感器信号，包括对其进行增益或衰减和隔离,放大,

滤波等.对待某些传感器，还需要提供激励信号。数据采集技术已经广泛地应用在各个领域，比如摄像

头，麦克风，都是数据采集工具。

被采集数据是已被转换为电讯号的各种物理量，如温度、水位、风速、压力等，可以是模拟量，

也可以是数字量。采集一般是采样方式，即隔一定时间（称采样周期）对同一点数据重复采集。采集的

数据大多是瞬时值，也可以是某段时间内的一个特征值。准确的数据量测是数据采集的基础。数据量测

方法有接触式和非接触式，检测元件多种多样。不论哪种方法和元件，均以不影响被测对象状态和测量

环境为前提，以保证数据的正确性。数据采集含义很广，包抱对面状连续物理量的采集。在计算机辅助

制图、测图、设计中，对图形或图像数字化过程也可称为数据采集，此时被采集的是几何量（或包括物

理量，如灰度）数据。一种具有现场实时数据采集、处理功能的自动化设备。具备实时采集、自动存储、

即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输功能。为现场数据的真实性、有效性、实时性、可用性提供

了保证。

数据采集卡，即实现数据采集(DAQ)功能的计算机扩展卡，可以通过 USB、串口、并口、PXI、

PCI、PCI Express、火线(1394)、PCMCIA、ISA、Compact Flash 等总线接入个人计算机。在计算机广

泛应用的今天，数据采集的重要性是十分显著的。它是计算机与外部物理世界连接的桥梁。各种类型信

号采集的难易程度差别很大。实际采集时，噪声也可能带来一些不小的麻烦，所以在设计中应该考虑到

噪声带来的干扰以及消除干扰的方法。

1、计算机接口简介

接口类型指的是电子白板与电脑系统采用何种方式进行连接。目前电子白板与电脑连接常见的接口

类型：有并口（也有称之为 IEEE 1284，Centronics）和串口（也有称之为 RS-232 接口的）和 USB 接口。

1.1 并口介绍

并口又称为并行接口。目前，并行接口主要作为打印机端口，采用的是 25 针 D 形接头。所谓“并

行”，是指 8 位数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高，但并行传送的线路长度受

到限制，因为长度增加，干扰就会增加，数据也就容易出错。目前计算机基本上都配有并口。为了提高

接口的性能，及兼容过去的标准，IEEE1284 定义了 5 种工作模式: ⑴、SPP 模式：Standard Parallel

Port 标准并行接口，也称为 Compatibility 兼容模式。⑵、Nibble 模式：从 PC 机到外设 8-bit 数据线

，反向 4-bit 数据线。 ⑶、Byte 模式：8-bit 双向传输，速率在 50KB/s 到 150KB/s 之间。⑷、EPP

模式：Enhanced Parallel Port 增强并行接口，允许任一方向的高速字节传输。 ⑸、ECP 模式：

Extended Capabilities Port 扩展功能并行接口，允许 PC 机发送数据块。符合 IEEE 1284 标准的并

口，使用设备 ID（Device identification sequence）来实现即插即用（Plug and Play）配置，使并

口更易于使用

[1]

。虽然现在的计算机接口向着 USB 方向发展，但是在工业控制领域，并口通信技术仍然

有着大规模的应用。

1.2 串口介绍

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