【正文】 向本模塊內(nèi)部緩沖區(qū)寫數(shù)據(jù)外部邏輯檢測到正在批量讀數(shù)據(jù)而且本信號無效開始向本模塊寫數(shù)據(jù)每寫滿一個標準數(shù)據(jù)包如果本模塊連接在 總線上則每個數(shù)據(jù)包為 512 字節(jié)如果連接在 總線上則數(shù)據(jù)包為 64 字節(jié)后如果主機正在使用 USB20C_DMAREAD 函數(shù)讀取數(shù)據(jù)則數(shù)據(jù)自動發(fā)送到主機如果主機一直沒有讀取數(shù)據(jù)則在外部邏輯寫滿 2048 個字節(jié)后模塊內(nèi)部緩沖區(qū)滿本信號有效此時外部邏輯應(yīng)停止寫數(shù)據(jù) 。 USB20C模塊介紹 ．模塊參數(shù) 。 ． 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖 ． 單片機與 ADC0809 的連接是一個很常見的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路， 現(xiàn)將在本設(shè)計中要用到的此電路略畫如下： ２ .１ .３ .２ 單片機內(nèi)數(shù)據(jù)采集 的子程序： 數(shù)據(jù)采集框圖 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0013H AJMP PINT1 MAIN:MOV R1,30H MOV R7,08H MOV DPTR,FEF8H SETB IT1 P0 AT89C51 ALE INT1 WR RD D0～ D7 A B C CLK EOC START ALE OE ≥ 1 ≥ 1 1 1 1 /4 主程序 置數(shù)據(jù)首地址及通道計數(shù)器，通道地址為 IN0 置 INT1 邊沿觸發(fā) 啟動 IN0 A/D 成都電子機械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 202118 第 16 頁 SETB EXI SETB EA MOVX DPTR A LOOP:MOV A,R7 JNZ LOOP CLR EXI SJMP ＄ PINT1:MOVX A,DPTR MOVX R1,A INC R1 INC DPTR DEC R7 MOVX DPTR,A RET1 USB 模塊接口電路 這個模塊接口電路是本設(shè)計的重點設(shè)計電路，依據(jù)ＵＳＢ模塊的說明及單片機的相關(guān)知識， 即可設(shè)計出滿意的電路。 GND:地 . 成都電子機械高等專科學(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 202118 第 15 頁 ADC0809 由一個 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ,一個 8 路模擬開關(guān) ,8 路模擬地址鎖存譯碼器和一個三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器組成 . 當 ALE 為高電平時 ,通道地址輸入到地址鎖存器中 ,下降沿將地址鎖存 ,并譯碼 .在 START 上跳沿時 ,所有的內(nèi)部寄存器清 0,在下降沿時 ,開始進行 A/D 轉(zhuǎn)換 ,此期間START應(yīng)保持低電平 .需要注意的是 ,在 START下降沿后 10us左右 ,轉(zhuǎn)換結(jié)果信號 EOC變?yōu)榈碗娖?,EOC 低電平 時 ,表示正在轉(zhuǎn)換 ,變?yōu)楦唠娖綍r ,表示轉(zhuǎn)換結(jié)束 .OE 為輸出應(yīng)許信號 ,控制三態(tài)輸出鎖存器輸出數(shù)據(jù) ,OE=1,應(yīng)許轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出 . 因本設(shè)計 對模數(shù)轉(zhuǎn)換器并無特殊要求，所以 一般的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯 即可實現(xiàn)將進入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。 VREF():參考電源的負端 。 :轉(zhuǎn)換通道的地址 。 OE :輸出應(yīng)許控制信號 ,高電平有效 。 ALE :地址鎖存應(yīng)許信號 .高電平有效 。 D7～ D0 :8 位數(shù)字量輸出端口 。目前， A/D 轉(zhuǎn)換和 D/A 轉(zhuǎn)換電路都已集成化，它們就有體積小，功能強，可靠性高，誤差小，功耗底，與計算機接口簡單等特點。相反。除 了數(shù)字量之外，還存在大量的模擬量，如：溫度，壓力，流量，速度，電壓，電流等。 成都電子機械高等專科學(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 202118 第 14 頁 在本課題中既涉及到 的單片機對其性能及內(nèi)存無特殊要求， 可選最常用的一種，例如 AT89C51 單片機 。系統(tǒng)復(fù)位默認為 SMOD=0。 (6).TI/RI：發(fā)送 /接收 中斷標志位 ，在前面中斷一章已作介紹 。在多機通信中同樣亦要傳輸這一位，并且它代表傳輸?shù)牡刂愤€是數(shù)據(jù)， TB8=0 為數(shù)據(jù)， TB8=1 時為地址。 (3).REN：允許接收位 REN 用于控制數(shù)據(jù)接收的允許和禁止， REN=1 時允許接收， REN=0 時禁止接收。字節(jié)地址為 98H，其各位定義如下 數(shù)據(jù)位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位名稱 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 位地址 9FH 9EH 8DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 表三： (1).SM0、 SM1：串行口工作方式選擇位，其定義如下 SM0、 SM1 工作方式 功能描述 波特率 00 方式 0 8 位移位寄存器 Fosc/12 01 方式 1 10 位 UART 可變 10 方式 2 11 位 UART Fosc/64 或 fosc/32 11 方式 3 11 位 UART 可變 其中 fosc 為晶振頻率 (2).SM2：多機通信控制位 多機通信是工作于方式 2和方式 3。它們有相同名字和地址空間，但不會出現(xiàn)沖突 。 下 圖 面是一個中斷嵌套流程： 成都電子機械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 202118 第 13 頁 、 控制寄存器 8051 單片機通過引腳 RXD（ ，串行數(shù)據(jù)接收端）和引腳 TXD（ ，串行數(shù)據(jù)發(fā)送端）與外界通訊。 中斷優(yōu)先級處理與中斷嵌套：優(yōu)先級的問題發(fā)生在幾個中斷同時產(chǎn)生的情況 ，或者是 已 發(fā)生在一個中斷，又有一個中斷產(chǎn)生 時 的情況。 CPU 響應(yīng)中斷時，把當前下一條指令的地址送入堆棧，根據(jù)中斷標記，將中斷入口地址送入 PC 程序指針， CPU 取指令根據(jù) PC中的值，程序就會轉(zhuǎn) 到中斷入口處繼續(xù)執(zhí)行。要等整條指令都執(zhí)行完成都電子機械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 202118 第 12 頁 了，才能響應(yīng)中斷。 8051 復(fù)位時， IP 被請“ 0” ， 5 個中斷源都在同一優(yōu)先級，若幾個中斷源同時產(chǎn)生中斷請求，則 CPU按照片內(nèi)硬件優(yōu)先級鏈路的順序響應(yīng)中斷 ,順序如下： 中斷源 外部中斷 0（ IE0） 高 定時器 /計數(shù)器 0（ TF0） 外部中斷 1（ IE1） 定時器 /計數(shù)器 1（ TF1） 串行口中斷（ RI/TI） 低 （二） 中斷響應(yīng)過程 中斷響應(yīng)的 條件： MCS51 工作時，在每個機器周期中都會去查詢一下各個中斷標記，在下列三種情況之一時， CPU 將封鎖對中斷的響應(yīng)： （ 1） CPU 正在處理一個同級或更高級別的中斷請求。 中斷優(yōu)先級寄存器 IP 8051 單片機有高 /低優(yōu)先級 兩個中斷優(yōu)先級， 每個中斷源都可以編程為高優(yōu)先級和低優(yōu)先級。 ET1/0:定時 /計數(shù)器 T1中斷控制位。 ES:串行口中斷控制位， ES=1 允許串行口中斷， ES=0，屏蔽串行口中斷。 EA:中斷總控制位， EA=1， CPU 開放中斷。 RI:串行口接收中斷標志 ,若串行口接收器允許接收 ,并以方式 0 工作 ,每當接收到 8 位數(shù)據(jù)時 ,RI 被置 1,若以方式 3 方式工作，當接收到半個停止位時， TI被置 1表示串口接收器正向 CPU申請中斷。但是 CPU 響應(yīng)中斷請求后，必須有 “CLR TI” 或 “ANL SCON, 0FDH”等指令來清零 TI。SCON 是串行口控制寄存器，地址為 98H，低二位是串行口的發(fā)送 /接收中斷標志 ： 成都電子機械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 202118 第 11 頁 IT1=1 是 邊沿觸發(fā) ， IT=0 是電平觸發(fā)。 （一） MCS51 中斷系統(tǒng)的控制寄存器 定時器 /計數(shù)器控制寄存器 TCON（地址是 88H，可以按位尋址） D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 TF1 TF0 IE1 IT1 IE0 IT0 8051 中一共有 5 個 中斷源 ：兩個外部中斷 INT0 和 INT1，兩個計數(shù) /定時器中斷 T1和 T2，一個串行口中斷。 80C51 系列單片機可使用的外部獨立時鐘振蕩器產(chǎn)生時鐘信號。 、 單片機的時鐘電路與復(fù)位電路 （ 一 ） 時鐘系統(tǒng)的設(shè)計 80C51 系列單片機片內(nèi)時鐘振蕩器與外部諧振電路如 圖 所示，其片內(nèi)振蕩器與外部諧振電路構(gòu)成了一個并聯(lián)諧振的時鐘振蕩 電路。 8．位處理器（ CPU）：為 8位的 CPU，且內(nèi)含一個 1位 CPU(位處理器 )不僅可處理字節(jié)數(shù)據(jù)，還可進行位變量的處理。 7．特殊功能寄存器（ SFR）：共有 21個，用于對片內(nèi)各功能模塊進行管理、控制、監(jiān)視。 5．串行口： 1 個全雙工的串行口，具有四種工作方式。 3．中斷系統(tǒng)： 有 5 個中斷源， 2 級中斷優(yōu)先權(quán)。其特點如下： 1．數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） ：片內(nèi)為 128 個字節(jié)（單元），片外最多可外擴至 64K字節(jié)。 MCS51系列單片機是 Intel 公司推出的通用型單片機。 P3 口（ 10～ 17）： P3 口同樣是內(nèi)部帶上拉電阻的 8 位準雙向 I/O 口，P3 口除了作為一般的 I/O 口使用之外，其還具有特殊功能。 P2 口（ 21～ 28）：它為一個內(nèi)部帶上拉電阻的 8 位準雙向 I/O口， P2 口的驅(qū)動能力也為 4 個 LSTTL 負載。 PSEN(29)：片外程序存儲器選通信號，低電平有效 輸入 /輸出口引腳 P0、 P P2 和 P3： P0 口（ 39～ 32）：該端口為漏極開路的 8 位準雙向口，負載能力為 8 個高 LSTTL 負載，它為 8 位地址線和 8 位數(shù)據(jù)線的復(fù)用端口。 EA/VPP：內(nèi)部和外部程序存儲器選擇線。第二功能是 VPD ，即備用電源輸入端。 復(fù)位電路， RST/VPD (9)：復(fù)位信號輸入端。 ALE/PROG (30)：地址鎖存控制信號，高電平有效。 振 蕩 電路：單片機是一種時序電路，必須提供脈沖信號 才能正常工作，在單片機內(nèi)部已集成了振蕩器 。 ． 51系列單片機簡介 、 8051 簡介 MCS51 是由美國 INTEL 公司生產(chǎn)的一系列單片機的總稱，包括 8031， 8051，8751， 87C5 89C5 8032， 8052 等 。 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號示進行本設(shè)計的第一步，所以即顯得格外的重要。 成都電子機械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 202118 第 7 頁 第二章 硬件電 路的設(shè)計 本設(shè)計要涉及大量的電路基礎(chǔ)知識，為更詳細的介紹本設(shè)計的思想，接下來將介紹 有關(guān)電路方面的知識，包括： MCS51 系列單片機的介紹， 51 單片機的通信原理，USB20C 的使用說明，模數(shù)轉(zhuǎn)換器 A/D0809 的介紹，特別是對 USB20C，本章對其進行了重點介紹。 USB 系統(tǒng)驅(qū)動程序采用中斷方式完成軟件的編寫；同時，為了保證程序的模塊化及良好的可移植性，在設(shè)計中采用分層結(jié)構(gòu)進行軟件的編寫。 本設(shè) 計的硬件連接框圖如下所示： 個人計算機 USB20C 模塊 AT89C51 ADC0809 成都電子機械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 202118 第 6 頁 ． 軟件設(shè)計： USB 接口數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件主要由 USB 芯片軟件程序， USB 系統(tǒng)驅(qū)動程序和計算機應(yīng)用程序三大部分組成。 本論文的硬件主要有三部分組成：西安泰達電子公司生產(chǎn)的 USB20C 模塊，單片機 AT89C51 及模數(shù)轉(zhuǎn)換 ADC0809。也將促進更高主頻的處理器可以迅速應(yīng)用在移動計算機中，使筆記本電腦于 PC 的差距進一步縮小。 設(shè)計方案的選擇 ： USB20C 可以作為用戶系統(tǒng)的嵌入式模塊使用，用戶無需深入了解 USB 的協(xié)議及底層控制操作，就像操作 PC 總線一樣，通過 USB 接口實現(xiàn)對用戶系統(tǒng)的控制。 VISUAL BASIC 系列軟件是 美國 MICROSOFT 公司推出得，是很好得程序設(shè)計系統(tǒng)。如高時實性的工業(yè)設(shè)備控制，動態(tài)圖象實時傳輸?shù)取? 第二種方案 是采用西安泰達電子公司生產(chǎn)的 USB20C 模塊為器件， USB20C 是于西安電子有限公司設(shè)計的 ,它隱藏了通過 USB總線進行數(shù)據(jù)傳輸所需要的煩瑣技術(shù)細節(jié) .應(yīng)用程序通過調(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 ,進行指定的數(shù)據(jù)傳輸 ,從而極大的簡化 USB 設(shè)備的設(shè)計工作 . 成都電子機械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 202118 第 5 頁 USB 設(shè)備的應(yīng)用目前在國外處于高速發(fā)展階段，在國內(nèi)也已廣泛運用，在 USB數(shù)據(jù)采集， USB 工業(yè)控制等領(lǐng)域已經(jīng)取得了一定的成果，在 現(xiàn)實中等到成功的運用。在國內(nèi)方面：凌陽公司生產(chǎn)的 SPCP825A 芯片就