3.1 USB通信电路的设计
   USB通信电路的功能是实现数据采集系统设备端和主机端之间的通信，这一功能主要是由核心微控制器 ATmega16和 USB控制器件 PDIUSBD12实现的。其中， PDIUSBD12是符合 USB1.1协议的芯片，在 USB通信电路中起着联系设备和主机的桥梁的作用。微控制器 ATmegal6和 USB控制器 PDIUSBD12之间通过 8位并行总线进行通信， 8位并行总线在 ATmegal6端需要连接 8个 I/O口。PDIUSBD12片内集成了时钟乘法 PLL，晶振电路使用 6MHZ的晶振和两个 2pF到 68pF的电容。 PDIUSBD12的信号输出端 D+/D一上要各串接一个 18欧的匹配电阻。通信电路如图 2所示。

3.2  数据采集电路的设计数据采集电路的功能就是将现场的温度、压力以及应力等数据转换成合适的模拟信号，再把模拟信号传送给 A/D转换电路。此模块包括温度采集模块和压力采集模块两部分。
由于 ATmegal6片内集成了可调增益的差分放大电路和 A/D转换通道，所以温度采集电路仅由一个用于测温的电桥组成。具体做法是根据热电阻阻值随温度变化的特性，将铜热电 阻作为电桥的一臂，当温度改变时，电桥输出电压也随之发生变化。将电桥输出电压送至 ATmegal6内部的采样保持电路，然后进行放大、 A/D转换，再经过固件程序的换算就可以得到测量温度了。
在本系统中，测量压力采用的器件是广州森纳士仪器有限公司生产的压力变送器，其量程是 0.0lMPa，输出信号是 4~20mA的电流。当压力改变时，输出电流也随之发生变化，所以在信号输出端接一个精密电阻，然后对电阻两端的电压进行采样和转换，再经过固件程序的换算就可以得到测量压力了。
3.3 固件程序下载电路
固件程序下载电路的功能就是将编译好的程序代码下载到 ATmegal6单片机的 Flash中去。 ATmega16支持多种编程模式，其中比较简单也比较方便的一种就是 ISP(In-system-programming，在系统编程)模式，即通过串行 SPI(serial peripheral Interface，串行外设接口)总线将在 windows中调试、编译好的程序代码下载到 ATmegal6的存储器。 Flash程序存储器、 EEPROM数据存储器、熔丝位和加密锁定位都可以在这种模式下编程。固件程序下载电路如图 3所示。

3.4 LED显示部分设计
如图 4所示，系统的显示是使用 MAX7219实现的 8位稳定静态显示，MAX7219是串行共阴极数码管动态扫描显示驱动芯片，仅使用 3线串行接口传送数据，可直接与单片机接口，用户还可以方便地修改其内部参数以实现多位 LED显示，因此可以方便地使用单片机的串口送出显示数据，并且其占用的时间少，方便编程及对信号的检测。
 

4 USB数据采集系统的软件开发
   USB数据采集系统是一个多任务系统，而且程序结构也比较复杂，为了提高开发率，增强系统的稳定性，降低开发和维护成本，就需要一个嵌入式操作系统作为系统发和运行的平台。µC/OS-Ⅱ作为一个源码公开的免费型嵌入式实时操作系统，其稳定性好、可靠性高，而且 µC/OS-Ⅱ还具有移植性好、可固化、可裁剪等特点，非常适合作为 USB数据采集系统的开发平台。