【正文】 .... 12 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 ......................................... 14 ............................................... 14 ............................................... 14 ............................................... 14 ............................................... 14 第六章 總結(jié) ............................................. 15 參考文獻(xiàn) ................................................ 16 致謝 .................................................... 17 附錄 .................................................... 18 附錄 A:總原理圖 ................................................ 18 附錄 B:元器件清單 .............................................. 19 附錄 C:電路 PCB圖 .............................................. 20 附錄 D： CH375資料 .............................................. 21 1 第一章 緒 論 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展， USB（ Universal Serial Bus） 存儲(chǔ)設(shè)備的使用已經(jīng)非常普遍， USB 用于將適用 USB 的外圍設(shè)備 (device)連接到主機(jī) (host)，實(shí)現(xiàn)二者之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐獠靠偩€結(jié)構(gòu)；是一種快速、靈活的總線接口 [5]。 隨著 USB 規(guī)范的完善和成熟， USB 外設(shè)的種類不斷豐富，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。根據(jù) USB 的規(guī)范，可以看到在 USB 的拓樸結(jié)構(gòu)中居于核 心地位的是主機(jī)，每一次的數(shù)據(jù)傳輸都必須由主機(jī)發(fā)起和控制。因此在一些需要轉(zhuǎn)存數(shù)據(jù)的設(shè)備，儀器上使用 USB 移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備接口的芯片便相繼產(chǎn)生了， CH375就是其中之一，它 是一個(gè) USB總線的通用接口芯片，支持 HOST主機(jī)方式和 SLAVE設(shè)備方式 . 如今的 USB 就 像 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)。 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。 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(jī)讀寫 U盤的基本方法及其硬件連接方法。 2 第二章 總體方案論證與設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)要求 基于單片機(jī)和 CH375 的 U盤讀寫控制器應(yīng)用了單片機(jī) STC12C5A60AD、 CH375接口電路、串 口電平轉(zhuǎn)換電路、 LED顯示 電路、按鍵控制 等 模 塊 。該項(xiàng)目 使用電平轉(zhuǎn)換電路 將 單片機(jī)發(fā)出 的 TTL 電平 轉(zhuǎn)換為 RS232 電平 從而使 RS232 接口與 計(jì)算機(jī)連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，單片機(jī)通過 USB 總線的通用接口芯片 CH375 直接對(duì) U 盤進(jìn)行讀寫等操作，并使 LED 顯示模塊做出相應(yīng)的指示。 方案一： AT89s51 AT89S51是一個(gè) 體積小、 低功耗，高性能 CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi) 含有中斷、定時(shí)串口電平轉(zhuǎn)換 RS232 MCU LED 顯示模塊 按鍵輸入模塊 電源模塊 CH375 USB 模塊 圖 系統(tǒng)方框圖 3 /計(jì)數(shù)器且 I/O 口數(shù)相對(duì)較多，價(jià)錢相對(duì)也比較便宜，但存儲(chǔ)空間不是非常大，只有4kB的可反復(fù)擦寫程序存儲(chǔ)器 ，而本次的設(shè)計(jì)需要大量的存儲(chǔ)空間 。且 I/O 口數(shù)比 AT89S51 多。而本次的設(shè)計(jì)正需要此容量的空間。單片機(jī)只要在原硬件系統(tǒng)中增加 1 個(gè) 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(shí)現(xiàn)了普通單片機(jī)與 U 盤的通訊。 方案一：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。在普通的 MCS51系列單片機(jī) 的典型應(yīng)用電路中， CH375 芯片可以通過 8 位被動(dòng)并行接口的 D7～ D0、 RD、 WR、 CS、 A0 直接掛接到單片機(jī) U2 的系統(tǒng) 總線上。在串口方式下， CH375只需要與單片機(jī) /DSP/MCU 連接 3 個(gè)信號(hào)線， TXD 引腳、 RXD 引腳以及 INT引腳，其它引腳都可以懸空。 為了提高單片機(jī)對(duì) U盤的讀寫速率，選用 CH375工作于主機(jī)方式 下的并口方式 電源模塊是單片機(jī)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)4 定、安全工作的前提。 方案一： 采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路獲得直流穩(wěn)壓電源。但它的輸出電源不可能絕對(duì)穩(wěn)定的，只能是基本穩(wěn)定，且負(fù)載電流較大時(shí)，調(diào)整管的集電極損耗大，電源效率低，有時(shí)還要配有龐大的散熱裝置。用其設(shè)計(jì)的是線性穩(wěn)壓電路，具有結(jié)構(gòu)簡單、輸出電壓穩(wěn)定性強(qiáng)、文波電壓小等優(yōu)點(diǎn)，但是，在負(fù)載電流較大且輸出電壓較低時(shí)，其自身的功耗很大。 為了獲得更加穩(wěn)定的電源，選用線性穩(wěn)壓。 STC12C5A60S2單片機(jī)中中 包含中央 處理器 (CPU)、程序存儲(chǔ)器 (Flash)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (SRAM)、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、 UART串口、串口 I/O接口、高速 A/D轉(zhuǎn)換、 SPI接口、 PCA、看門狗及片內(nèi) R/C振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊。 圖 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)的內(nèi)部框圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)由 MCU、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路和電源模塊組成。 時(shí)鐘電路 ： STC12C5A60AD使用 ，由于單片機(jī)內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個(gè)晶振和兩個(gè)電容即可，電容容量 為 30P。 復(fù)位電路 ： 復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。 （ 1）上電復(fù)位 ： 此 單片 機(jī) 為高電平復(fù)位，在復(fù)位引腳 RST 上連接一個(gè)電容 C8到 VCC，再連接一個(gè)電阻 R29 到 GND，由此形成一個(gè) RC 充放電回路保證單片機(jī)在上電時(shí) RST 腳上有足夠時(shí)間的高電平進(jìn)行復(fù)位，隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這個(gè)電阻和電容的 值 為 10K 和 10uF。 電源模塊 ： 圖 電源電路 電源模塊 的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。電源電路中接入了電源指示 D1， R40為 LED的限流電阻。單片機(jī) STC12C5A60AD 通過 CH375通過相關(guān) USB協(xié)議可以很方便的和其他 USB 設(shè)備進(jìn)行連接。 7 圖 CH375 電路 CH375與單片機(jī)的連接 電 路 。 USB 總線包 括 一 對(duì) 5V 電源 線和一 對(duì) 數(shù)據(jù) 信 號(hào) 線，通常， +5V 電源 線是 紅色 ，接地線是 黑色 ， D+信 號(hào) 線是 綠色 ， D信 號(hào) 線是 白色 。 電 容 C C2用 于 外 部 電源 退耦 ， C2 是容 量為 F的 獨(dú)石 或 高頻 瓷 片 電 容。 晶體 XTAL 電 容 C6 和 C7 用 于 CH375 的 時(shí) 鐘 振蕩 電 路 。 ‰ ， C6 和 C7 是容 量 約 為 15pF 的 獨(dú)石或 高頻 瓷 片 電 容?？梢栽?RSTI引腳 與 VCC 之 間 跨 接一個(gè)容 量為 F 的 電 容 C5， 同 時(shí) 可以 減少干擾 。有以下兩種作用： (1)下載程序：單片機(jī)和主機(jī)通過此串口連接。 芯片 MAX232 是用 標(biāo)準(zhǔn) RS232 電平與 TTL 電平的轉(zhuǎn)換 ，即 標(biāo)準(zhǔn) rs232 電平很高 ，達(dá)正 負(fù) 15V；而 常用的 TTL電平最高 5V。 MAX232 的 10 腳 T2IN 接單片機(jī)的 TXD 端 ， TTL 電平 從單片機(jī)的 TXD 端發(fā)出，經(jīng)過 MAX232 轉(zhuǎn)換為 RS232 電平后從 MAX232 的 9 腳 T1OUT 發(fā)出，再經(jīng)過交叉串口線連接到計(jì)算機(jī) RXD 端，計(jì)算機(jī) 接收 數(shù)據(jù)。 9 按鍵電路 此電路是一個(gè)按鍵控制電路。通過此按鍵電路來操作 U盤的。不過，這種顯示不清晰，為了更好的顯示對(duì) U盤的操作，可以通過串口電路將單片機(jī)和電腦顯示屏連接起來，通過 LED燈來顯示 U盤里的內(nèi)容。各模塊之間相互協(xié)調(diào)調(diào)用，共同完成對(duì) U盤文件的讀寫創(chuàng)建。 PCON = 0x80。 TH1 = 0xf3。 TI = 1。 Y N Y 開始 查詢 U 盤 信息 有文件目錄？ 等待 U 盤插入？ 創(chuàng)建一個(gè)文件 打開一個(gè)文件并讀取數(shù)據(jù) 寫入數(shù)據(jù) 查詢屬性 刪除這個(gè)文件 關(guān)閉文件 結(jié)束 圖 主流程圖 系統(tǒng)復(fù)位 11 串口模塊 void UART_Init() { PCON|=0x80。 //時(shí)器 1為方式 2 初值自動(dòng)裝入 產(chǎn)生波特率 TH1=0xfd。 //同上 SCON=0x50。 //啟動(dòng)定時(shí)器 1 ES=1。 //打開所有中斷 } 按鍵模塊 UINT8 Scankey(void) { UI