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本科毕业设计--基于单片机和usb接口的数据采集系统设计.doc
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本科毕业设计--基于单片机和usb接口的数据采集系统设计.doc
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XX 大学毕业设计(论文)
I
毕业设计论文
基于单片机和 USB 接口的数据采集系统设计
基于单片机和 USB 接口的数据采集系统设计
II
摘 要
通用串行总线 USB(Universal Serial Bus)是一种新型的微机总线接口规范。随着客户
对系统数据采集速度要求的不断提高,USB 以其使用方便、易于扩展、速度快等优点而
越来越多的应用于数据采集系统中。
本文介绍了一种基于 USB 总线的数据采集系统的设计方法,采用 PHILIPS 公司的
USB 接口芯片 PDIUSBD12 与单片机 AT89C51 进行通信,并和 PC 机通信。该系统用传
统的 USB 总线取代了 RS232 串行总线,通过对 USB 协议和设备构架的充分理解,对以
单片机 89C51 和 USB 接口芯片 PDIUSBD12 为主的数据采集系统进行了硬件设计和软
件编程,并在此设计的基础上给出相应的原理图。
硬件设计主要解决的是 PDIUSBD12 和 ADC0809 与单片机之间的接口电路问题,
软件编程大致分为三部分:一是为满足 D12 在 USB 上的最大传输速率而编写的固件程
序;二是在 PC 机中的 Windows 2000 工作环境下编写 USB 设备驱动程序;三是充分了解
D12 的主要功能特点,并编写出应用程序。通过该数据采集系统,我们可以对 USB 协
议有很深刻的理解,对 D12 接口芯片有很熟练的应用,能更好领悟 USB 接口的优势。
关键词:单片机;USB;数据采集;固件
XX 大学毕业设计(论文)
III
Design of Data Acquisition System Based on Single Chip Computer
and USB Interface
Abstract
Universal Serial Bus is a new specification for microcomputer bus interface. With the
continuing advance of the clients' demand for the speed of a data collection system, USB is
more and more widely used in data collection system for its advantages such as convenience,
expanding port with ease and high speed etc.
This paper presents a USB-based data acquisition system design methods, PHILIPS
companies using the USB interface chip with PDIUSBD12 Progressive AT89C51 OK
communication, and communication and PC. The system using traditional USB replace the
RS232 serial bus, Through the USB framework agreement and equipment with the full
understanding, right to 89 C51 microcontroller and USB interface chip PDIUSBD12-based
data acquisition system for the hardware pieces of software design and programming, and in
this design is given on the basis of the corresponding diagram.
The main solution of Hardware design is the Connection between PDIUSBD12 and
ADC0809 with the interface between the microcontroller circuit,The software programme
mainly includes: the fireware code in need of D12's maximum transmission rate; USB device
driver and client application under the circustance of Win2000 operation system in computer.
After this data collection system,we can understand the USB protocol profoundly and apply
the interface chip-PDIUSBDI2 proficiently. In all, the advantages of this interface technique
may helps to your design arrangement.
Keywords: MCU;USB;data collection; firmware
基于单片机和 USB 接口的数据采集系统设计
IV
目 录
引 言 ..............................................................- 1 -
第 1 章 绪论 ...........................................................- 2 -
1.1 课题的背景 .......................................................- 2 -
1.2 课题的研究意义与现状 .............................................- 2 -
1.3 系统的设计方案 ...................................................- 4 -
第 2 章 USB 协议简介 ...................................................- 5 -
2.1 USB 传输要件 .....................................................- 5 -
2.2 USB 总线协议层 ...................................................- 5 -
2.3 USB 的传输结构 ...................................................- 6 -
2.4 USB 总线枚举过程 .................................................- 8 -
2.5 USB 的设备描述符 ................................................- 10 -
2.6 USB 请求 ........................................................- 11 -
第 3 章 数据采集系统的硬件设计 ........................................- 12 -
3.1 硬件系统的结构 ..................................................- 12 -
3.2 芯片选择 ........................................................- 12 -
3.2.1 ADC0809 ....................................................- 12 -
3.2.2 AT89C51 ....................................................- 14 -
3.2.3 PDIUSBD12 ..................................................- 16 -
3.2.4X25045.........................................................- 18 -
3.3 单片机最小系统 ..................................................- 19 -
3.3.1 单片机的时钟电路 ............................................- 19 -
3.3.2 单片机的复位电路 ............................................- 19 -
3.4 电源电路 .......................................................- 21 -
3.5 看门狗电路 .....................................................- 21 -
3.6 接口硬件电路设计 ................................................- 22 -
3.6.1 A/D 与单片机接口电路.......................................- 23 -
3.6.2 PDIUSBDI2 与单片机接口电路..................................- 23 -
第 4 章 数据采集系统软件设计 ..........................................- 24 -
4.1 A/D 转换时序控制................................................- 24 -
4.2 固件的开发 ......................................................- 25 -
4.3 采用 PDIUSBD12 的固件设计 ........................................- 26 -
4.3.1 固件编程的主要工作 .........................................- 26 -
4.3.2 PDIUSBD12 固件程序的编写...................................- 26 -
4.4 固件结构 ........................................................- 27 -
4.5 固件的编程实现 ..................................................- 28 -
4.5.1 底层函数 ...................................................- 28 -
4.5.2 命令接口 ...................................................- 29 -
4.5.3 中断服务程序 ISR.C..........................................- 31 -
4.5.4 主循环 .....................................................- 32 -
4.6 USB 设备驱动程序................................................- 32 -
XX 大学毕业设计(论文)
V
4.6.1 USB 设备应用程序设计 ........................................- 33 -
第 5 章 调试 ..........................................................- 36 -
5.1 硬件调试 ........................................................- 36 -
5.2 软件调试 ........................................................- 36 -
结论与展望 ...........................................................- 37 -
致 谢 .............................................................- 38 -
参考文献 .............................................................- 39 -
附录 A 系统总图 .....................................................- 40 -
附录 B 外文文献及译文 ...............................................- 41 -
附录 C 主要参考文献及摘要 ...........................................- 46 -
附录 D 源程序 .......................................................- 48 -
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