随着计算机硬件和软件技术以及信号处理技术的迅速发展，不仅已经提出多年的虚拟仪器成为现实，而且逐渐被科学家和工程师广泛使用和广泛青睐。

通常，虚拟仪器是计算机硬件和软件技术的产物。

与传统仪器相比，它改变了以往按钮，按钮和旋钮的操作模式和简单的显示界面。

虚拟仪器通过PC电脑WINDOWS操作系统强大的图形功能，使人机交互操作更加友好和方便。

对于数据处理，应用计算机软件的强大功能可以灵活地选择所需的算法处理（数字滤波，统计分析和数值计算），与传统仪器不同，其数据处理功能是固定的。

目前，国内外许多公司（如美国的NI）都有相当不错的虚拟仪器产品。

然而，高昂的价格使这些大学研究机构的工人“受到尊重”。

然而，随着电子元件产品的不断高密度集成以及计算机软件工具开发的日益多样化和开放性，这些技术发展为我们自行开发的虚拟仪器提供了良好的开发方法和方法。

本文详细介绍了设计适合您需求的虚拟仪器的整个过程。

实现了自制虚拟仪器的可行性，经济性，速度和可移植性。

无论是传统仪器还是虚拟仪器，信号采集部分都是必不可少的。

传统仪器收集信号，处理信号并直接显示信号，并且没有与计算机交互的过程。

虚拟仪器将信号采集结果发送给计算机，通过计算机接口技术进行处理和显示。

因此我们的虚拟仪器的硬件设计包括数据采集板和板接口的设计。

如果主板接口采用并行总线（PCI，ISA等），则主板上下载很麻烦，容易受到机箱内部环境的干扰，并受到计算机插槽，电源，地址数量的限制。

，并中断资源;如果使用专用仪器总线的成本和时间有限。

这里我们使用USB总线作为硬件板接口。

USB总线解决了通用通用总线的缺点。

它具有速度快，连接少，即插即用，自供电和热插拔支持等特点及其开发时间。

更短的实现便携式要求。

因此，我们设计的虚拟仪器的硬件板是带有USB接口的数据采集卡。

虚拟仪器质量的关键是硬件部分的设计，硬件的关键是数据采集卡的设计。

硬件部分主要是数据采集卡及其接口电路设计硬件部分，完成信号接收和模拟信号的预处理和转换，模拟/数字转换数据发送到计算机进行处理和结果显示等硬件功能。

数据采集​​卡和PC是虚拟仪器的基本硬件和应用软件的物理环境。

数据采集​​卡是虚拟仪器的重要组成部分，也是唯一需要开发的硬件电路。

其组件特性和电路结构是决定虚拟仪器性能的主要因素。

根据要设计的虚拟仪器的用途和性能要求，要设计的数据采集板的性能指标如下：1最大数据采集速率为1MSPS; 2信号输入范围为+40伏至-40伏。

我们选择了Maxim MAXIM的数字模拟转换器MAXIM114，其最大信号采集速率为1MSPS。

对于USB接口芯片，我们使用飞利浦的PDIUSBD12芯片。

PDIUSBD12芯片是一款高性能USB接口芯片，集成了SIE，FIFO存储器，收发器和稳压器。

它符合USB1.1版本规范，在批处理模式和同步模式下。

在以下条件下可以实现1MB / S的数据传输速率，可以满足虚拟仪器的设计要求。

PC发起数据采集请求。

MAXIM114开始信号采样和模数转换。

模数转换结果存储在双端口存储器IDT7024中。

IDT7024的存储深度为2K。

微控制器SST89E564轮询计数器54HC4040的BA10位。

一旦发现该位为高，则从双端口数据存储器读取数据并将其传递到USB接口以传输到PC。

其中，当双端口存储器IDT7024存储2K数据时，计数器54HC4040发送清除信号，双端口存储器IDT7024执行下一轮2K数据存储。

USB接口中的数据传输方法包括控制传输，中断传输，批量传输和同步传输。

根据USB接口芯片PDIUSBD12的特点，这里USB数据传输采用异步批量传输方式，单片机SST89E564一次只能向USB接口芯片PDIUSBD12发送64字节数据。