【正文】 5 ．軟件設(shè)計(jì)： ..................................................................................................... 6 第二章 硬件電路的設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 7 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 ............................................................................................................. 7 ． 51 系列單片機(jī)簡(jiǎn)介 ........................................................................................ 7 . 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的介紹及選擇 .............................................................................14 ．模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖 .............................................................................................15 USB模塊接口電路 .....................................................................................................16 USB20C模塊介紹 .............................................................................................16 ． 硬件描 述 ............................................................................................17 ２ .２ .２．ＵＳＢ模塊與單片機(jī)的接口電路 ...............................................................20 ２ .２ .３．總體電路的設(shè)計(jì) ........................................................................................23 第三章 軟件設(shè)計(jì) ....................................................................................................................26 ３ .1． Visual Basic 簡(jiǎn)介 ....................................................................................................26 . USB20C 函數(shù)接口介紹 ...............................................................................................26 .， USB 設(shè)備操作函數(shù) ........................................................................................26 ．函數(shù)原型說(shuō)明 .................................................................................................27 ３ .３ 程序設(shè)計(jì) ................................................................................................................29 上位機(jī)程序框圖 ................................................................................................29 ． VB 程序設(shè)計(jì) ................................................................................................30 第四章．結(jié)論 .........................................................................................................................42 ．謝辭 ....................................................................................................................................43 ．附錄 ....................................................................................................................................44 ．參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................45 成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 202118 第 4 頁(yè) 第一 章． 前言及總體設(shè)計(jì)方案的選擇 ．前言 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，計(jì)算機(jī)的通信問(wèn)題成了其應(yīng)用的主要問(wèn)題之一。成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 14646 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 ： USB 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè) ： 精密機(jī)械制造 與維修 班 次 ： 0 4 4 4 1 2 5 姓 名 ： 鐘 燕 飛 指 導(dǎo)老師 ： 樂(lè) 老 師 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校 二 OO 七年六 月 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 24646 摘 要 USB 通用串行總線是計(jì)算機(jī)外設(shè)接口的發(fā)展趨勢(shì)，它的最大特點(diǎn)就是傳輸速度快、即插即用、 易擴(kuò)展，使用非常方便，被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制和數(shù)字設(shè)備中。 本 論 文以 西安泰達(dá)電子公司生產(chǎn)的 USB20C模塊 設(shè)計(jì)了一個(gè) 基于 USB數(shù)據(jù)接口，數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)的系統(tǒng) ， 同時(shí)采用 VB語(yǔ)言進(jìn)行了內(nèi)部程序的設(shè)計(jì)。 USB 具有速度快， 即插即用，易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)， 被越來(lái)越廣泛的使用。 要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，第一種方案是采用普通單片機(jī)加專用 USB接口芯片 。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是 :開(kāi)發(fā)人員可以利用現(xiàn)有單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)外設(shè)應(yīng)用程序，缺 點(diǎn)是硬件設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，調(diào)試麻煩。隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展， USB 必將在 更廣泛的領(lǐng)域得到更深層次得應(yīng)用。 對(duì)于筆記本電腦來(lái)說(shuō)，使用 USB 接口的意義更加重大，通用的 USB 接口 不 僅使筆記本電腦對(duì)外的連接變得方便，更可以使筆記本電腦生產(chǎn)廠商不再 需要為不同配件在主板上安裝不同的接口，這使主板的線路，組件的數(shù)量以及復(fù)雜程度都有不用程度的消減，從而使系統(tǒng)運(yùn)行中的散熱問(wèn)題得到很好的改善。外部模擬信號(hào)從 ADC0809 的 8 個(gè)輸入口進(jìn)入，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后變成數(shù)字信號(hào)輸出 到單片機(jī) AT89C51 內(nèi) 進(jìn)行信息處理，單片機(jī)連接到USB20C 模塊上，數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥K上進(jìn)一步處理，最后連接到個(gè)人計(jì)算機(jī)中。 本論文的程序主要為上位機(jī)程序，考慮到大一時(shí)學(xué)過(guò) VB 程序設(shè)計(jì)，所以在本文中的上位機(jī)程序均才用 VB 來(lái)編。而模數(shù)轉(zhuǎn)換涉及到模數(shù)轉(zhuǎn)換器選擇的問(wèn)題，也涉及到單片機(jī)的接口問(wèn)題，所以在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)前 對(duì) ５１單片機(jī)及Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕榻B示很有必要的。當(dāng) 使用 外接 晶體振蕩器 時(shí) ，接 （ 18） 、 （ 19） 腳。 8051 接通電源后，在時(shí)鐘電路作用下，該腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)振蕩周期）以上的高電平，使內(nèi)部復(fù)位。 EA=0 時(shí)訪問(wèn)外部 ROM 0000H～ FFFFH； EA=1時(shí)，地址 0000H～ 0FFFH 空間訪問(wèn)內(nèi) 部 ROM，地址 1000H～ FFFFH 空間訪問(wèn)外部 ROM。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，它作存儲(chǔ)器的高 8 位地址線。 8051 單片 機(jī)是 HMOS 工藝的，它的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 ROM 為掩膜型的，在制造芯片 時(shí) 已將應(yīng)用程序固化進(jìn)去，使它具有了某種專用功能。 4．定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器： 2個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，具有四種工作方式。實(shí)際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個(gè)特殊功能的 RAM區(qū)。外部諧振電路并行連接石英晶體或陶瓷諧振器 QC 和負(fù)載電容 C C QC 通常都按時(shí)鐘頻率選擇相應(yīng)的石英諧振器。本課題中用到了串行中斷， INT0/1，其電氣連接 見(jiàn) 電氣原理圖，在應(yīng)用程序中也有體現(xiàn)。 IT1/IT0:外部中斷類型控制位，通過(guò)軟件設(shè)置或 清除 ，用于控制外中斷的觸發(fā)信號(hào)類型。 TI:MCS51 串行口的發(fā)送中斷標(biāo)志，在串行口以方式 0 發(fā)送時(shí)，發(fā)送完 8 位數(shù)據(jù)，由硬件置位。同樣 RI 標(biāo)志由用戶的軟件清 “0” 中斷允許寄存器 IE（地址為 A8H，可以按位尋址） D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 EX1/0:外中斷 1中斷控制位， EX1 為 1 允許外中斷 1 中斷， 為 0禁止中斷。 （ 2） 現(xiàn)行的機(jī)器周期不是當(dāng)前正執(zhí)行指令的最后一個(gè)周期。每個(gè)中斷向量地址間隔了 8 個(gè)單元，如 0003－ 000B，在中斷處安排一個(gè) LJMP指令，這樣就可以把中斷程序跳轉(zhuǎn)到任何地方 ， 例如： ORG 0000H LJMP START ；跳轉(zhuǎn)主程序 ORG 0003H LJMP INT0 ； 轉(zhuǎn)外中斷 0ORG 000BH RETI 中斷程序完成后，執(zhí)行一條 RETI 指令，執(zhí)行這條指令后， CPU 將會(huì)把堆棧中保存著的地址取出，送回 PC，那么主程序就會(huì)從主程序的中斷處繼續(xù)往下執(zhí)行了。 SBUF 是串行口緩沖寄存器，包括發(fā)送寄存器和接收寄存器。 本課題不涉及，在此不作介紹。 (5).RB8：接 收數(shù)據(jù)位 8 在方式 2和方式 3中， RB8 存放接收到的第 9位數(shù)據(jù)，用以識(shí)別接收的數(shù)據(jù)特征。 中斷允許寄存器 IE:其中 ES=1 允許串行中斷， ES=0，禁止串行中斷。而計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字量，要實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的測(cè)量和控制，首先必須將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量（ A/D 轉(zhuǎn)換）。 A/D 轉(zhuǎn)換是把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過(guò)程 .A/D 轉(zhuǎn)換的方法很多 ,如 :頻率法 .雙斜積分法 ,逐次逼近法等 .其性能指標(biāo)也很多 ,如 :分辨率 ,轉(zhuǎn)換時(shí)間 ,轉(zhuǎn)換精度 ,電源 ,輸 出特性等 . ADC0809是一種典型的 A/D轉(zhuǎn)換器 .它是采用逐次逼近法的 8位 8通道的 A/D轉(zhuǎn)換器 .+5V單電源供電 .轉(zhuǎn)換時(shí)間在 100us 左右 . ADC0809 為 28 引腳 ,雙列直插芯片 ,其引腳如圖 851 所示 . 各引腳功能如下 : IN 31IN 42IN 53IN 64IN 75ST A RT6E O C7D38OE9CL O CK10V c c11V RE F(+ )12GND13D114IN 228IN 127IN 026ADDA25ADDB24ADDC23A L E22D721D620D519D418D017V RE F()16D215*A D C08 09 IN7～ IN0 :8 位模擬量輸入端 。 EOC :轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào) ,高電平有效 。 VREF(+):參考電源的正端 。本設(shè)計(jì)采用最常用的轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809。 USB20C是于西安電子有限公司設(shè)計(jì)的 ,它隱藏了通過(guò)USB總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸所需要的煩瑣技術(shù)細(xì)節(jié) .應(yīng)用程序 通過(guò)調(diào)用本模塊提供的函數(shù) ,可以把相應(yīng)的功能轉(zhuǎn)變成模塊硬件接口上的一系列脈沖和電平 ,發(fā)送到外圍邏輯 ,進(jìn)行指定的數(shù)據(jù)傳輸 ,從而極大的簡(jiǎn)化 USB 設(shè)備的設(shè)計(jì)工作 本模塊提供兩種數(shù)據(jù)傳輸模式地址 IO 模式批量數(shù)據(jù)傳輸模式以設(shè)計(jì)一個(gè) AD 數(shù)據(jù)8 路采完 禁止 INT1 中斷 結(jié)束 成都電子機(jī)械高