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1、吉林农业大学本科毕业设计（论文）吉 林 农 业 大 学本 科 毕 业 设 计论文题目：基于CH375的单片机与PC机通信应用设计 学生姓名： 李 专业年级： 电子信息科学与技术专业2004级12043212 指导教师： 职称 讲 师 2008 年 6 月 3 日2目 录摘 要I1 前 言11.1 题目的来源与开发意义11.2 系统功能概述12系统硬件设计12.1系统硬件总体设计概述12.2 系统框图22.3 方案论证22.4 系统各模块的设计32.4.1 控制模块32.4.1.1 AT89LV52单片机的简介32.4.2 USB接口模块42.4.2.1 USB的简介52.4.2.2 CH375
2、芯片简介62.4.2.393 系统软件设计123.1 系统软件总体设计思想123.2 各功能模块软件程序设计124 系统调试144.1 硬件电路调试144.2 各功能模块软件调试155 结 论15参考文献15致 谢16附录17附录一 系统总体硬件原理图17附录二 系统程序流程图19II 吉林农业大学本科毕业设计基于CH375的单片机与PC机通信应用设计学 生： 专 业：电子信息科学与技术指导教师：摘 要：安装USB设备不需要用户自己设置硬件与软件的选项，而且传输速度要比计算机传统的串行口和并口快的多，所以USB设备已经广泛应用。由于协议的复杂性，加上嵌入式系统中软、硬件资源限制，在系统中实现U
3、SB主机功能的实例还不是很多。因此本文没有从复杂的USB总线协议入手，而是选择了南京沁恒公司出产的USB接口芯片CH375，其具有内置固件模式和可编程的外部固件模式，我们可以跟具需要任意选择工作模式。内置固件屏蔽了相关的USB协议，自动完成标准USB枚举配置过程，简化了微控制器方面的软件编程。关键词：单片机；CH375；USB；协议The Design of the communication between MCU and PC which is based on CH375Name：Li Xian Major：Electronics Information Science and Tech
4、nologyTutor：Gong HeAbstract: USB device does not require users to install their own set of hardware and software options, and computer transmission speed than the traditional serial and parallel port fast, so USB devices have been widely used. Because of the complexity of the agreement, coupled with
5、 embedded system software and hardware resource constraints, in the system to achieve USB host function of many examples is not. This article does not complex starting with the USB bus agreement, but chose Nanjing Heng Qin company produced the USB interface chip CH375, their model has a built-in fir
6、mware and firmware programmable external model, we can with a need for arbitrary Choose the mode of operation. Firmware built-in USB shielding of the relevant agreements, auto-complete USB enumeration standard configuration process, which simplifies the microcontroller in the software programming .K
7、ey words: Single Chip Microcontroller; CH375；USB；AgreementI 1 前 言1.1 题目的来源与开发意义USB的低功耗，可靠性，价位低等优点，在人们日常生活中应用越来越广泛，各种各样的USB产品应运而升1，并且随着技术的发展，USB的版本以发展到了3.0，传输速度也更快，更强，更稳定。而单片机以其良好的普及性，易用性，稳定的控制性不断的出现在我们生活中的各个角落，并且一发不可收拾2。电子应用中传感器数据采集占了很大一部分。我把这几项当前技术融合在一起进行开发，实现可携带的支持计算机热插拔的传感器。 1.2 系统功能概述单片机与计算机之间的通
8、信功能实现，这里应用了由南京沁恒公司生产的CH375芯片作为单片机与计算机USB接口芯片3。温度传感器采用的是大家熟知的ds18B20。本次设计主要利用AT89LV52单片机作为主要核心模块,利用C51语言行控制，以C语言作为整合的开发环境，可大大缩短软件设计时间4。上位机采用的是VC+编写的界面控制显示软件，USB驱动采用了沁恒公司的通用CH375驱动软件。通过给上位机（PC）输入不同的命令可以让下位机(单片机)工作在不同的状态。如取温度值，设置温度报警值等。这里支持计算机热插拔，挟带方便，设备占用空间小，功耗低是本设计的创新之处，而且相应的CH375接口模块成了印刷式电路板，为以后学习和开
9、发计算机与单片机通过U口传输数据的同学提供了便捷的硬件环境。2系统硬件设计2.1系统硬件总体设计概述 硬件设计相应的分两个模块，一方面是控制模块由传说中的8051为核心的单片机做控制；另一方面由CH375做为USB的通信接口芯片的接口模块。控制模块中主要用到了89LV52单片机，其中的P1口与CH375的数据并口相连，所以P1口外不需要再接上拉电阻了，在控制模块上还有一个与通信接口模块相连的插座，共20个引脚其具体对应了控制模块与通信接口模块之间的VCC，GND，相应的复位引脚，还有与CH375并口模式相对应的控制，数据引脚A0，WR，RD，CS ，INT ，D0-D7。温度传感器18B20是
10、单总线模式，所以只需将其数据线接到单片机上。LED为温度报警提示。 通信接口模块分两个部分一个是与PC机相连的CH375部分，及电压转换部分AMS1117，这里将PC的USB输出的5V电压转换成3.3V电压输送给单片机。CH375芯片的UD+和UD-引脚应该直接连接到USB 总线上。为了芯片安全我们这里选用IN4148 进行过压保护。2.2 系统框图 单片机控制模块（下位机端）通信接口模块PC机（上位机端 ） 图2.1 系统总体框图Fig. 2.1 Overall system block diagram2.3 方案论证方案一：有关USB控制芯片很多但主要有两个来源，一个是Cypress Se
11、miconductor,另一个是ScanLogic。我们可以选择市面比较通用的Cypresss enCoRe控制器芯片CY4C63743，此芯片电路设计起来比较容易。但此芯片需要固件支持。En指令相对简单，可以使用汇编语言编译器来实现，但固件编程相对繁琐，而且CY4C63743结和了单片机与USB数据传输的功能相对开发需要了解内部的时续与中断控制，类似于嵌入了USB功能的单片机。在开发时要投入新的仿真软件，还要学习相关的通信协议，这需要更多的时间和精力。 方案二：用南京沁恒公司的CH375芯片，需要外接微控制器，电路稍微麻烦一点，但是我的设计只需要用到USB设备模式一块，而我们可以让CH375
12、工作在内置固件下，我们减轻了单片机方面的固件编写负担，只需按要求让单片机将要发送的数据传给CH375即可，CH375自行与PC进行数据交换，这同样节省了对复杂协议的学习时间。CH375相应的可以使用USB上的5V电源，我们为了降低功耗，使用了可调电压输出的AMS1117电压转换芯片，同样使用USB电源，输出给单片机3.3V电压，甚至可以更底。由此可见方案二更有效。2.4 系统各模块的设计2.4.1 控制模块 单片机模块说明P0口作为与CH375交流数据，命令的通信并口，INT0作为中断服务程序中断接口其他端口如图接，也可以选择其他单片机端口。P31口与第三18b20相连模块如图2.2所示。图2
13、.2 单片机模块图Fig. 2.2 Module picture of Single Chip Microcontroller2.4.1.1 AT89LV52单片机的简介本设计由于环保等多方面考虑选择了功耗更低，而功能类似89C52的 AT89LV52.AT89LV52是INTEL公司MCS-51系列单片机中最基本的产品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它继承和扩展了MCS-48单片机的体系结构和指令系统。工作电压范围可达2.7V-6.0V，片内含4k byt
14、es的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的内部随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89LV52微处理器可为您提供许多高性价比的应用场合5。AT89LV52引脚兼容80C51系列芯片，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，可有效地降低开发成本。此外，AT89LV52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。 低功耗模式静态设计使时钟频率可以降至0MHz（停止）。当振荡器停振时，RAM和SFR的值保持不变。该模式允许逐步应用并可将时钟频率降至任意值以实现系统功耗的降低。如要实现最低功耗则建议使用掉电模式。为了进一步降低功耗，通过软件可实现掉电模式。该模式中，振荡器停振并且在最后一条指令执行进入掉电模式。降到2.0V时，片内RAM和SFR保持原值，在退出掉电模式之前Vcc必须升至规定的最低操作电压。硬件复位或外部中断均可结束掉电模式。硬
