【文章內(nèi)容簡介】 75 就是其中之一，它是一個 USB 總線的通用接口芯片，支持 HOST 主機方 式和 SLAVE 設(shè)備方式 [4]. 如今的 USB 就象當(dāng)日的 R232，最終發(fā)展必是業(yè)界的主流外設(shè)接口技術(shù)。 USB 有著其它接口不可替代的優(yōu)勢 [12]. 隨著 USB技術(shù)的發(fā)展，計算機的移動存儲介質(zhì)普遍采用 U盤或移動硬盤。 如今， USB 技術(shù)已經(jīng)越來越普及和成熟，低成本、高穩(wěn)定性、較高的數(shù)據(jù)傳輸速率和即插即用的方便性，使其備受硬件廠商的青睞。隨著數(shù)據(jù)采集和 單片機 用戶對移動存儲的需求越來越大，具有 USB 接口的存儲設(shè)備以其優(yōu)異的性價比和靈活性常用來進行數(shù)據(jù)的存儲和交換，所以在 單片機 系統(tǒng)中實現(xiàn)對優(yōu)盤或移動硬盤的直接讀寫是非常有 價值的 [6]。 介紹了一種 USB 總線的通用接口芯片 CH375，并在此基礎(chǔ)上提出了一種外部單片機讀寫 U盤的基本方法及其硬件連接方法。單片機只要在原硬件系統(tǒng)中增加 1個CH375 芯片就可以直接調(diào)用 CH375 提供的子程序庫來直接讀取 U 盤中的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)了普通單片機與 U盤的通訊、方法簡單、便于操作、綜合成本比較低，具有較大的推廣應(yīng)用價值。 二 、 總體方案設(shè)計 與 選擇論證 總體設(shè)計分析 功能模塊方案設(shè)計 選擇 MCU 的選擇 單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器 /計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。 AT89s51 AT89S51 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強大的微型計算機的 AT89S51 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案 STC12C5A60AD STC12C5A60AD 單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘 / 機器周期 (1T)的單片機，是高速 / 低功耗 /超強抗干擾的新一代 8051 單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。 特點： ? 加密性強 ,無法解密 ? 超強抗干擾 : ? 速度快 ,1 個時鐘 / 機器周期，可用低頻晶振，大幅降低 EMI ? 出口歐美的有力保證 ? 輸入 / 輸出口多 ,最多有 44 個 I/O 口 ,A/D 做按鍵掃描還可以節(jié)省很多 I/O ? 超低功耗 :掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于電池供電系統(tǒng)，如水表、氣表、便攜設(shè)備等。 ? 在系統(tǒng)可編程 ,無需編程器 ,無需仿真器，可遠(yuǎn)程升級 ? 可送 STCISP 下載編程器 ,1 萬片 / 人 / 天 ? 內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路，原復(fù)位電路可以保留，也可以不用，不用時 RESET 腳接 1K 電阻到地。 比較這兩種我們選用 STC12C5A60AD CH375工作方式方案選擇 USB 總線的通用接口芯片 CH375 具有 8 位數(shù)據(jù) 總線和讀、寫、片選控制線以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機 /DSP/MCU/MPU 等控制器的系統(tǒng)總線上。 單片機只要在原硬件系統(tǒng)中增加 1 個 CH375 芯片就可以直接調(diào)用 CH375 提供的子程序庫來直接讀取 U盤中的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)了普通單片機與 U盤的通訊。 CH375 芯片可以 工作于 USBHOST 主機方式 或 者 USB 設(shè)備方式。 CH375 的 USB 主機方式支持 并 行接口和串行接口，在 USB 主機方式下， CH375支持 各 種 常用的 USB 全速設(shè)備， 外 部單片機 需要 編 寫 固件程序按照 相 應(yīng) 的 USB 協(xié)議與 USB 設(shè)備通訊。 但 是 對于 USB 存儲 設(shè)備， CH375 內(nèi)置 了相關(guān) 協(xié)議 ，通常 情況 下，外 部單片機 不 需要 編 寫 固件程序 ， 就 可以 直 接通訊。 并口方式 CH375 的 TXD 引腳 通過 1KΩ左右 的下 拉 電 阻 接地 或 者 直 接接地， 從 而 使 CH375 工作于 并 口方式。 CH375 芯片具有通用的 被 動并 行接口，可以 直 接連接 多 種 單片機、DSP、 MCU 等。在 普 通的 MCS51 系 列 單片機的 典 型 應(yīng) 用 電 路 中， CH375 芯片可以通過 8 位 被 動并 行接口的 D7～ D0、 RD、 WR、 CS、 A0 直 接掛接到單片機 U2 的系統(tǒng)總線上。 串口方式 如 果 CH375 芯片的 TXD 引 腳 懸空 或 者 沒有通過下 拉 電 阻 接地， 那么 CH375 工作于 串口方式。在串口方式下， CH375 只需要 與單片機 /DSP/MCU 連接 3 個 信 號 線，TXD 引腳 、 RXD 引腳 以及 INT引腳 ， 其它 引腳 都 可以 懸空 。 除 了連接線 較 少 之 外 ，其它 外圍電 路 與 并 口方式 基 本相 同 。 比較這兩種我們選用 CH375 工作于主機方式下的并口方式 電源 選擇 電源模塊是單片機應(yīng)用系統(tǒng)或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中不可缺少的部分，也是保證系統(tǒng) 穩(wěn)定、安全工作的前提 。 直流電源芯片按原理分為線性電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源兩種 。 線性電源 通過改變調(diào)整元件控制 信號的強弱來調(diào)節(jié)其等效電阻值． 從而穩(wěn)定輸出電壓．特點是紋波系數(shù)小．但效率低．一般適用于小功率的 開關(guān)穩(wěn)壓電源 通過改變開關(guān)管的導(dǎo)通時間，得到穩(wěn)定的電壓輸出，特點是紋波系數(shù)大．電磁兼容性差、效率高、過載能力強，一般適用于太功率或要求效率高的場合。 比較這兩種 我選擇 線性電源。 系統(tǒng)方框圖 MCU CH375 按鍵輸入模塊 電源模塊 RS232 串口電平轉(zhuǎn)換 LED 顯示模塊 USB 模塊 三 、 硬件設(shè)計分析 硬件電路主要分為單片機 最小 系統(tǒng) 、 CH375 接口電路、 串口電平轉(zhuǎn)換電路、按鍵控制模塊 、 LED 顯示 電路 組成 。 STC12C5A60AD單片機 最小 系統(tǒng) 電路 單片機最小系統(tǒng)由 MCU、時鐘電路、復(fù)位電路和電源模塊組成。 MCU 時鐘電路 復(fù)位電路 電源模塊 STC12C5A60AD 單片機 簡介 STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘 / 機器周期 (1T)的單片機，是高速 / 低功耗 /超強抗干擾的新一代 8051 單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 812 倍。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路 ,2 路 PWM,8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換 (250K/S),針對電機控制，強干擾場合。 STC12C5A60AD單片機 * 增強型 8051 CPU， 1T，單時鐘 / 機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 * 工作電壓： STC12C5A60S2 系列工作電壓： （ 5V 單片機） STC12LE5A60S2 系列工作電壓： （ 3V 單片機） * 工作頻率范圍： 0 35MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 420MHz * 用戶應(yīng)用程序空間 8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K 字節(jié) ...... * 片上集成 1280 字節(jié) RAM * 通用 I/O 口（ 36/40/44 個），復(fù)位后為： 準(zhǔn)雙向口 / 弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng)I/O 口） 可設(shè)置 成四種模式：準(zhǔn)雙向口 / 弱上拉，推挽 / 強上拉，僅為輸入 / 高阻，開漏 每個 I/O 口驅(qū)動能力均可達(dá)到 20mA，但整個芯片最大不要超過 55mA * ISP （在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器 可通過串口（ ）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 * 有 EEPROM 功能 (STC12C5A62S2/AD/PWM 無內(nèi)部 EEPROM) * 看門狗 * 內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體 12M 以下時，復(fù)位腳可直接 1K 電阻到地） * 外部掉電檢測電路 : 在 口有一個低壓門檻比較器 5V 單片機為 ，誤差為 +/5%, 單片機為 ，誤差為 +/3% * 時鐘源：外部高精度晶體 / 時鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器 (溫漂為 +/5% 到 +/10% 以內(nèi) ) 用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 / 時鐘 常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： 單片機為： 11MHz ～ 單片機為： 8MHz ～ 12MHz 精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實際測試為準(zhǔn) * 共 4 個 16 位定時器 兩個與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時器 / 計數(shù)器 ,16 位定時器 T0 和 T1，沒有定時器 2，但有獨立波特率發(fā)生器 做串行通訊的波特率發(fā)生器 再加上 2 路 PCA 模塊可再實現(xiàn) 2 個 16 位定時器 * 2 個時鐘輸出口，可由 T0 的溢出在 ，可由 T1 的溢出在 輸出時鐘 * 外部中斷 I/O 口 7 路 ,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊， Power Down 模式可由外部中斷喚醒， INT0/, INT1/, , , , CCP0/(也可通過寄存器設(shè)置到 ), CCP1/ (也可通過寄存器設(shè)置到) * PWM(2 路） /PCA（可編程計數(shù)器陣列 ,2 路） 也可用來當(dāng) 2 路 D/A 使用 也可用來再實現(xiàn) 2 個定時器 也可用來再實現(xiàn) 2 個外部中斷 (上升沿中斷 / 下降沿中斷均可分別或同時支持 ) * A/D 轉(zhuǎn)換 , 10 位精度 ADC，共 8 路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250K/S(每秒鐘 25 萬次 ) * 通用全雙工異步串行口 (UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定時器或PCA 軟件實現(xiàn)多串口 * STC12C5A60S2 系列有雙串口，后綴有 S2 標(biāo)志的才有雙串口， RxD2/(可通過寄存器設(shè)置到 )， TxD2/(可通過寄存器設(shè)置到 ) * 工作溫度范圍： 40 +85℃ (工業(yè)級 ) / 0 75℃ (商業(yè)級 ) * 封裝： PDIP40,LQFP44,LQFP48 I/O 口不夠時，可用 2 到 3 根普通 I/O 口線外接 74HC164/165/595（均可級聯(lián)）來擴展 I/O 口 ,還可用 A/D 做按鍵掃描來節(jié)省 I/O 口，或用雙 CPU,三線通信，還多了串口。 STC12C5A60AD 系列主要性能： ●高速： 1 個時鐘 / 機器周期，增強型 8051 內(nèi)核，速度比普通 8051 快 8～ 12 倍 ●寬電壓： ～ ， ～ （ STC12LE5A60S2 系列） ●低功耗設(shè)計：空閑模式，掉電模式（可由外部中斷喚醒） ●工作頻率： 0～ 35MHz，相當(dāng)于普通 8051： 0～ 420MHz ●時鐘：外部晶體或內(nèi)部 RC 振蕩器可選，在 ISP 下載編程用戶程序時設(shè)置 ● 8/16/20/32/40/48/52/56/60/62K 字節(jié)片內(nèi) Flash 程序存儲器，擦寫次數(shù) 10 萬次以上 ● 1280 字節(jié)片內(nèi) RAM 數(shù)據(jù)存儲器 ●芯片內(nèi) EEPROM 功能 ,擦寫次數(shù) 10 萬次以上 ● ISP / IAP，在系統(tǒng)可編程 / 在應(yīng)用可編程 ,無需編程器 / 仿真器 ● 8 通道 ,10 位高速 ADC，速度可達(dá) 250K/S,2 路 PWM 還可當(dāng) 2 路 D/A 使用 ● 2 通道捕獲 / 比較單元（ PWM/PCA/CCP）， 也可用來再實現(xiàn) 2 個定時器或 2 個外部中斷（支持上升沿 / 下降沿中 斷） ● 4 個 16 位定時器，兼容普通 8051 的定時器 T0/T1,2 路 PCA 實現(xiàn) 2 個定時器 ●可編程時鐘輸出功能， T0 在 輸出時鐘， T1 在 輸出時鐘 ,BRT 在 輸出時鐘 ●硬件看門狗（ W D T ） ●全雙工異步串行口 (UART),兼容普通 8051 的串口 ●先進的指令集結(jié)構(gòu)，兼容普通 8051 指令集 有硬件乘法 / 除法指令 ●通用 I/O 口（ 36/40/44 個），復(fù)位后為： 準(zhǔn)雙向口 / 弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O ） 可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙