随着工业技术中电子技术和计算机技术的迅猛发展,光谱仪器的应用领域不断扩大,人们对其提出了更高的要求。传统的光谱仪器在数据传输的速度和体积上已经越来越难以满足现代工业发展的需求。因此,光谱仪器向智能化和微型化发展已经成为一种趋势。　　同时,USB接口技术作为一种数据传输的途径,具有操作简便、高速传输、易扩展等优点已被广泛应用。另外,51单片机凭借其使用简单、价格便宜的优势,而且技术上也越来越成熟,在嵌入式开发系统的领域中占有了重要的位置。　　本课题是基于以上现状,针对光谱仪器的微型化的要求,提出的一种基于USB2.0接口技术,利用线阵CCD图像传感器采集光谱数据,并通过带有USB接口和51内核的单片机与PC进行通信的实时高速数据采集系统。论文从三大块对系统作了详细介绍。首先,在硬件上，采用CY7C68013A-128AC作为主控制器,用来控制模拟信号的A/D转换、在RAM中存储转换后的数字信号并将其通过USB接口送到PC上处理。主要内容包括:电源电路、接口电路、A/D转换电路及芯片外围电路等硬件电路的设计。其次,在软件设计方面,主要阐述了CY7C68013A-128AC芯片的固件程序、固件下载设备驱动程序和上位机界面程序的设计。主要内容有:初始化程序、用户自定义请求、USB设备描述符等固件程序、设备装载驱动程序以及 PC人机交互界面的程序设计等。最后,在MATLAB上对光谱波形进行了滤波去噪的处理,以及可测波长范围的推算,并计算了系统的分辨率。通过实验计算出波长的准确度和重复性并对系统的误差进行了分析。　　经实际测试,本文所涉及的光谱数据采集系统工作情况稳定,具有体积小、功耗低、速度快、精度高等优点。