论文主要内容

论文研究的目标是基于USB协议的接口及其应用系统软硬件的设计与实现。系统框架方案由两部分组成：温度采集部分和USB接口部分。单片机通过温度传感器采集温度，将数据进行封包通过USB总线传输到PC机。

系统设计的重点在于固件程序的编写。程序要能够控制电路完成数据采集功能，实现USB接口与主机的数据通信。

论文结构主要包括USB体系的概述、应用系统电路的设计、各模块的编程设计，以及模板的调试。首先从整体介绍USB协议，初步了解USB总线。然后针对课题进行硬件电路的设计并编写程序控制和实现电路的正常工作。最后对电路模板进行调试，查找电路中的错误和不足。

该系统的核心是单片机和USB接口芯片。单片机采用的是ATMEL公司的AT89S52，USB接口芯片采用的是PHILIPS公司的PDIUSBD12。通过对电路的研究和设计实现基于USB接口的温度采集系统。

总体电路可以分为： USB接口模块、微处理器模块、串口RS232电平转换模块、温度采集电路模块。

该课题研究基于USB接口的应用系统开发，通过USB接口实现温度采集数据与主机之间的通信。该系统实现的功能有：实验模板与主机的数据通信；主机对实验模板状态的控制；对数据的采集、存储、处理最后上传PC机。

主要完成的任务有：

1．对USB协议的深入学习和研究。

2．完成基于USB接口技术的应用系统开发。包括硬件电路的设计，固件编程等。

3．利用KEILC51，串口调试助手等软件，对系统进行检测和调试。

该课题将USB接口即插即用，可扩展性好，不占计算机资源等特性应用在温度采集系统中，解决了以往数据采集系统安装麻烦，价格昂贵，可扩展性差等的缺点。实现了基于USB接口的应用系统的设计，完成了课题任务。

USB接口技术作为新发展起来的接口标准，虽然从协议颁布到现在只有10多年时间，但是其技术的日益更新和完善，使得USB接口已经成为了PC机的重要接口之一。它高速、稳定、热插拔、即插即用等特性，更是受到了越来越多的设备厂商和用户的青睐。因此基于USB接口技术的应用系统研发，自然成为了计算机领域的热门课题。

该课题基于PDIUSBD12接口芯片，设计温度采集系统。(PDIUSBD12 是Philips 公司推出的一种价格便宜、功能完善的并行接口芯片, 它支持多路复用、非多路复用和DMA并行传输。遵从协议USB1.1,适合于不同用途的传输类型。PDIUSBD12 需要外接微控制器(MCU) 来进行协议处理和数据交换, 它对MCU没有特殊要求, 而且接口方便灵活。)

该芯片的主要性能：PDIUSBD12 除了具有USB 设备的一般特性外,

还具有如下特点:

1)是一种高性能的USB 接口芯片,其内部集成有SIE(Serial Interface Engine) 320 字节的FIFO、收发器和电压调节器。

2)适用于大部分设备类规范。可与任何外部微控制器/微处理器实现高速并行接口,其速度可高达2Mbit/s。

3)可进行完全独立的DMA 操作。

4)主端点配置有双缓冲, 因而可提高数据的吞吐量、减小数据传输时间,轻松实现数据的实时传输。

5)当采用同步传输方式时, 数据的传输速度为1Mbit/ s ;而采用批量传输方式的速度为1Mbyte/s。在使用上述方式进行数据传输时, 可方便地使用多种

中断方式。

6)带有可编程的时钟输出,与USB 总线的连接可通过软件来控制(SoftConnect TM) 。

7)有两种工作电压可供选择:分别为3.3 ±0.3V和3.6～5.5V。

8)输出和数据传输状态可通过USB 连接指示灯来监控。