我們把所設計的資料採集系統功能分解為三大部分：資料採集部分、資料通訊部分、資料處理部分。
資料採集部分應包含：a/d轉換器，時序、模式控制，資料緩衝功能。它應能接受來自主機的命令，按不同模式控制a/d轉換器採集資料，暫存於資料緩衝區，再根據主機命令發給主機。這部分功能由乙個微控制器及介面來實現是最優方式。
資料通訊部分應包含：簡單、高效、通用的資料通訊模式和軟硬體支援。它應能在資料採集和資料處理兩部分之間實現目前最好的連線和溝通。因為usb作為一種外部匯流排標準，用於規範電腦與外部裝置的連線和通訊,並具有傳輸速度快，使用方便，支援熱插拔，連線靈活，獨立供電等優點，所以這部分功能採用usb介面連線最好。[1]
資料處理部分應包含：強大、高效、通用、適應性好的軟硬體支援平台。它應能完成主控和資料處理兩大功能。主控就是根據使用者需要，給資料採集部分下達命令，採集資料，同時管理資料通訊部分，實現資訊的上傳下達，讀取資料。資料處理就是要提供方便實用的資料的分析、處理、儲存、顯示、輸出等各種應用功能，滿足使用者的盡可能多的需求。這部分功能自然非pc機莫屬。
系統功能安排是：pc機作為主機（也稱上位機），微控制器（也稱下位機）負責資料採集與緩衝儲存，usb介面負責兩者之間的資料通訊。
具體工作流程是：pc機接收使用者的應用命令，按系統功能配置資料採集引數，通過usb介面，給微控制器傳送控制命令，微控制器按下達的命令控制a/d轉換進行資料採集，並將採集到的資料作緩衝儲存，採集好一批資料後，再按主機要求通過usb介面傳送給pc機，pc機完成資料的儲存、簡單分析、處理、顯示、輸出等基本應用。更進一步還可以對資料進行格式轉換，供其它專業資料處理軟體作輸入資料，實現更多高階資料處理功能。
為實現設計要求，微處理器必須含有具有a/d轉換功能和usb通訊功能的兩個基本模組,以及其它實現拓展功能的模組。
上圖所示為設想的功能板圖，控制器通過它的功能模組與外圍裝置進行聯絡: usb模組與pc機連線，進行usb通訊；a/d模組接模擬量輸入，進行a/d轉換；d/a模組接模擬量輸出，產生輸出波形；i/o介面外接輸入輸出；i2c模組與感測器等含i2c的器件連線，進行i2c通訊；spi模組與外圍裝置相連，使微控制器與各種外圍裝置以序列方式進行通訊以交換資訊。
usb匯流排的資料採集方案一般有兩種，一種是採用專用的usb通訊晶元。另一種是利用具有usb介面功能的微控制器。考慮到實際情況，本設計選用第二種方案。
pic18f4550是microchip公司生產的帶全速usb介面的8位高檔微控制器，該微控制器具有精簡指令集、哈佛結構等特點，執行速度快、執行效率高。它的硬體資源非常豐富，並整合有多個功能模組: icsp介面模組,可以通過pickit™ 3與pc機聯絡，進行程式的燒寫和除錯；它的全速usb 2.0介面模組，可以方便、快捷的實現usb通訊。[3]
由此，我們選用pic18f4550微控制器來進行設計。它的優勢在於：
1、利用它的usb介面，可以實現與pc機之間通訊，不需要另加usb介面晶元。
3、能夠讓電路的設計更為簡潔、實用，既提高了整個設計的安全性和可靠性，又降低整個系統的功耗。
4、microchip公司提供了整合開發環境mplab和組合語言、c語言編譯器，使我們在程式除錯，模擬執行方面更容易、更方便快捷。microchip公司同時還提供了usb通訊的範例和demo子程式，使我們在使用usb通訊功能時更加的簡單、快捷。
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微控制器的訊號引腳是微控制器外特性的體現，在硬體上使用者只能使用引腳，通過引腳的連線組建微控制器系統。pic 8位微控制器系列和mcs 51系列微控制器一樣，其引腳除電源 vdd vss為單一功能外，其餘的訊號引腳常是多個功能，即引腳的復用功能。常見的引腳符號和主要功能如下 1 clr vpp 清除...
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