基于单片机和USB接口技术的高速数据采集系统的设计2_计算机_理工毕业论文

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计算机: 基于单片机和USB接口技术的高速数据采集系统的设计2
时间：2020/10/27 9:19:15  作者：  来源：  查看：0  评论：0
内容摘要：器负责处理数据、响应主机请求、以及控制USB收发器的工作;内存负责存储和提供数据。                &nb...
器负责处理数据、响应主机请求、以及控制USB收发器的工作;内存负责存储和提供数据。

                 图1 设计数据采集和控制系统原理图
其中，状态监视器是一个高速的单稳态多频振荡器，用来实现掉电和恢复操作的，当系统连续3ms检测不到主机的请求时，系统就会进入挂起状态;当系统从挂起状态退出以后，状态监控器就产生一个正脉冲以复位/唤醒整个系统。
3 数据采集系统的硬件设计
基于USB的数据采集和控制系统主要利用了A/D转换技术、D/A转换技术和USB技术，是伴随着USB技术的迅速发展与新的数据采集技术的发展而发展起来的。采集到的数据通过主机接口(USB口)发送到上位机并实时显示出来，其波形保真性能与A/D转换器的转换速率、分辨率与精度密切相关。A/D转换速率越高，复现的波形的分辨率也就越高;A/D转换器位数越多，精度越高，波形保真性越高。
在选择一个芯片时，用户一般考虑的是芯片含有的功能、价位、是否容易取得以及是否容易开发等因素。一个芯片是否容易开发与开发工具是否容易取得及其品质，设备的驱动程序，有无示例程序代码，以及对设备结构等的了解而定。下面对本系统中芯片的选择作一个简单的介绍。
3.1 计算机毕业设计芯片的选择
    基于USB的外置式硬件电路的设计核心是USB控制器的选择，在进行一个具体的USB设备开发之前，首先要根据具体要求选择合适的USB控制器，整个USB外围设备的设计将围绕该控制器展开。在选定USB控制器以后，如果是带USB接口的单片机，则是一般单片机应用系统的开发;若是USB外设接口芯片，就是USB外设接口芯片与单片机应用系统的接口问题。一般USB接口芯片都支持多种并行总线结构(复用/非复用)，可以方便地与多种单片机连接。
    目前，市场上可供选择的USB接口芯片很多，按照功能基本上分为两类:一类是纯粹的USB接口芯片或通用USB外设接口芯片(也称USB设备器件);另一类是带有USB接口芯片的单片机(也称USB主控制器)。
(1)带USB接口的单片机(USB主控制器)
这类芯片主要有Cypress公司的CY7C63xxx/CY7C64xxx系列和EZ-USB, Intel公司的8X930/8x931, Philips公司的ISP 1161 (USB 1.1) / ISP I 561 (USB2.0 ), Scanlogic的SL11R以及Motorola的MC68HC908JB8系列等。这种方案的最大好处在于开发难度较小，因为大多数这样的单片机芯片都是基于8051结构或者其它常见的结构，有自己的精简指令集，与单片机类似，熟悉单片机开发的开发者对系统结构和指令集非常熟悉，但其开发一般需要专用的仿真器，对于简单或低成本系统，价格高将会是最大的障碍。
(2)纯粹的USB外设接口芯片(USB设备器件)
这类芯片主要有NS公司的USBN9602/9603/9604, Scan logic的SUIT以及Philips公司的PDIUSBD11/PDIUSBD12 (USB1.1) /ISP1581 (USB2.0)等。纯粹的USB外设接口芯片仅处理USB总线相关事务，必须有一个外部微处理器来进行协议处理和数据交换。这种方案的主要特点是价格便宜、接口形式多样、可靠性高、灵活性大，尤其适合于产品的改型设计，缺点是开发者需要非常熟悉USB协议，还必须用微处理器来控制USB外设接口芯片的工作。
综合比较，PDIUSBD 12是一款性价比很高的USB器件，可使设计者选择最合适的微控制器，减少开发时间、风险及费用，是最实用最快捷的方法实现最经济的USB外设的方案。该芯片支持一个控制端点以及4个额外的端点地址。一个端点的缓冲区可以储存到128个字节，而双缓冲区可以到256个字节。PDIUSBD 12通常用作微控制器系统中实现与微控制器进行通信的高速通用并千示接口，并支持本地DMA传输。PDIUSBD 12完全符合USB1.1规范，并符合大多数器件的分类规格:成像类、海量存储器件、通信器件、打印设备以及人机接口设备。同样地，PDIUSBD 12还适用于打印机、扫描仪、外部存储设备和数码相机等等。另外，该芯片还集成了许多特性，包括SoftConnect, GoodLink、可编程时钟输出、低频晶振和终止寄存器集合，简化USB功能在外设上的应用。
由于51系列的单片机是应用非常广泛的一种微处理器，在其基础上开发了大量的软件包，对其基于单片机和USB接口技术的高速数据采集系统的设计2内部结构和工作原理我们都非常了解，故本系统中我们采用8902进行核心程序的设计来实现其所需的功能。A/D选用我们熟悉而且能满足要求的AD0809。而PDIUSBDI2能够完成将数据信号到符合USB规范的信号的转换。为此，我们利用89C52中丰富的软件资源和USB总线技术即插即用、热插

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