《基于usb协议的pc机与430单片机的通讯系统设计大学毕设论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于usb协议的pc机与430单片机的通讯系统设计大学毕设论文（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、ABSTRACT本 科 毕 业 设 计 论 文题目：基于USB协议的PC机与430单片机的通讯系统设计系别: 电气与信息工程系 专业： 电气工程及其自动化 班级： 学号 学生姓名： 指导老师： 2014 年 5 月ABSTRACT摘 要随着计算机技术的发展，尤其是单片机微型机技术领域，单片机的应用越来越广泛。为了在工业控制、数据采集及仪器仪表自动化等领域让其变得简单，我们采用分布式控制系统，而在此系统中，基于USB协议的PC机与单片机通讯系统是相对方便的。设计选用芯片为MSP430F149，它是一种工业级超低功耗的微控制器。之所以有超低功耗是因为其在降低芯片的电源电压及灵活控制运行的时钟方面都
2、有独到之处。USB是计算机与外接设备连接的一种接口，具有连接方便，传输速率及可靠性高，能自动完成设备的检测与设置及无需单独给设备供电的特点。本设计主要介绍了如何使用一台计算机与单片机通过USB接口实现串行通信，在设计中采用单片机MSP430F149，USB转接芯使用CH341T，软件部分PC机采用C语言编程，单片机部分用中断方式完成数据的接受和发送，程序开发采用汇编语言和C语言。关键词：MSP430单片机，USB，PC机，串行通信ABSTRACTWith the development of computer technology,especially in the field of SCM,
3、and it is widely applied.For industrial control,data collection and instrumentation automation and other fields allowed easier,We will use a distributed control system,while in the system,the communication system between SCM and PC based USB is relatively easy.The chip of design is NSP430F149,It is
4、an industrial-grade ultra-low power micro controllers.The reason for this is because it reduces the chips power supply voltage and flexible control aspects are unique running clock.USB is an interface between a computer and external devices connected,With easy connection,high transmission rate and r
5、eliability, can automatically detect and set the device to the device and do not need a separate power supply characteristics.This design mainly introduces how to use a computer and a single-chip micro computer via the USB interface implementation serial communication. In this design microcontroller
6、 AT89C51, USB adapter chip CH341; Software design, PC machine adopts the C programming language used interrupt mode, microcontroller finish data sending and receiving, assemble language and Keil C used as the language of development program.KEY WORDS : MCU、USB、personal computer、 serial communication
7、III I目录摘 要IABSTRACTIII1绪 论11.1研究现状及发展前景11.2 研究目的及意义11.3方案内容与结论22 通讯原理32.1串行通信32.2 RS232原理42.3. MSP430的串口通讯模块（USART）52.4.USB相关原理62.4.1热插拔62.4.2 USB数据传输72.4.3 USB总线协议82.5.通信协议133 硬件电路设计153.1 USB结构153.2接口电路设计153.2.1 CH341T概述153.2.2 MAX232特性173.2.3 RS-232 电气标准173.2.4接口电路设计184 软件设计214.1 功能描述214.2程序设计214.
8、2.1 上位机（PC机）程序设计214.2.2下位机程序设计235 结 论31致 谢33参考文献35I1绪 论1.1研究现状及发展前景工业控制领域，由单片机构成的控制系统很多，但是由于单片机的计算能力有限，难以进行复杂的数据处理，而PC机着重大量高速数据处理技术，控制能力却是有限的。这样使用PC机与单片机组成的分布式系统成为一个比较好的解决方案。同时纵观单片机的发展可以看出，以单片机为核心控制器的产品层出不穷，单片机控制技术已经成为电子设计技术及计算机领域中不可缺少的一部分。随着PC的广泛应用，其外设也越来越多，打印机、鼠标、扫描仪、游戏杆、音箱等。每个外设都需要通过一个接口与PC相连。外设多
9、了，PC的接口自然也就不够用了。在很多特定的应用场合，如工业数据采集等领域，常常用采集板卡来完成工作，而每一个板卡自然会占用一个PC插槽。PC插槽就那么几个，要是采集点多了经常不够用。而且PC外设安装过程中比较麻烦的另一件事情是在加减设备时，必须关掉电源，加减设备完成之后再从新启动机器。对于板卡式的外设就更加麻烦了，您不得不打开机箱，而USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能,从1994年11月11日发表了USB V0.7版本以后，USB版本经历了多年的发展，已经发展为3.1版本，成为当前电脑中的标准扩展接口。当前主板中主要是采用USB1.1和USB2.0，各USB版本间能很好的兼容。USB用
10、一个4针（USB3.0标准为9针）插头作为标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，最多可以连接 127个外设设备，并且不会损失带宽。可以看出USB使用之广泛，同时有着极好的前景。它将是未来重要的PC机工业通讯接口之一，用于工业通信、存储及编程等。因此基于USB协议的单片机系统有着美好的前景。1.2 研究目的及意义 通信是指不同的独立系统利用线路互相交换数据，它的主要目的是将数据从一端传送到另一端，实现数据的交换。在现代工业控制中，通常采用计算机作为上位机与下层的实时控制与监测设备进行通讯。现场数据必须通过一个数据收集器传给上位机，同样上位机向现场设备发命令也必须通过数据收集器。串行通
11、信因其结构简单、执行速度快、抗干扰能力强等优点，已被广泛应用于数据采集和过程控制等领域。 计算机与外界的信息交换称为通信。基本的通信方式有并行通信和串行通信两种。串行通信是指一条信息额各位数据被逐位按顺序传送的通信方式。串行通信的特点是：数据位传送，按位顺序进行，最少只需要一根传输线即可完成，成本低但传送速度快，串行通信的距离可以从几米到几千米 。 随着计算机技术尤其是单片微型机技术的发展，人们已越来越多地采用单片机来对一些工业控制系统中如温度、流量和压力等参数进行监测和控制。PC机具有强大的监控和管理能力，而单片机则具有快速及灵和的控制特点，通过PC机的RS-232串行接口与外部设备进行通信
12、，是许多测控系统中常用的一种通信解决 方案。而随着USB接口技术的成熟和使用的普及，由于USB 接口有着RS-232(DB-9)串口无法比拟的优点，RS-232(DB-9)串口正在逐步地为USB 接口所替代。而在现在的大多数笔记本电脑中，出于节省物理空间和用处不大等原因，RS-232(DB-9)串口已不再设置，这就约束了基于RS-232(DB-9)串口与PC 机联络的单片机设备的使用范围。当前USB接口逐步取代RS-232(DB-9)串口已是大势所趋，单片机同计算机的USB通信在实际工作中的应用范围也将越来越广。本文所介绍的单片机和PC机的USB通信方法，电路简单，兼容性好，可移植性强，故可作
13、为单片机同计算机的USB通信模块广泛应用于工业和电子产品的开发中。因此研究如何实现PC机与单片机通过USB之间的通信具有非常重要的现实意义。1.3方案内容与结论（1）串行通信原理介绍;（2）USB技术原理分析；（3）单片机和PC机通过USB实现串行通信。 本设计主要包含： 1）硬件设计：USB接口电路的设计； 2）软件设计：单片机的通信控制程序， PC机的通信程序。 PC机具有强大的监控和管理功能，而单片机则具有快速及灵活的控制特点，通过PC机的RS-232串行接口与外部设备进行通信，是许多测控系统中常用的一种通信解决方案。但是USB接口逐步取代RS-232(DB-9)串口已是大势所趋，单片机
14、同计算机的USB通信在实际工作中的应用范围也将越来越广。本文所介绍的单片机和PC机的USB通信方法，具有电路简单，兼容性好，可移植性强等特点，故可作为单片机同计算机的USB通信模块广泛应用于工业和电子产品的开发中。通讯原理2 通讯原理 2.1串行通信 1.串行通信分为同步和异步两种方式，在单片机中使用的通信方式为异步方式，而异步通信采用的是异步传送格式。如图下，数据发送和接收都是讲起始位和停止位作为开始和结束的标志。在异步通信中，起始位占用一位（低电平），用来表示字符开始。其后为7位或8位的数据编码，第8位通常为奇偶校验位，一共三种：奇校验、偶校验、无校验，可以根据需要选定。最后为停止位（高电平）用来表示字符传送结束。停止位起始位校验位起始位停止位 - 7或8位数据 - 0/10/1 1 0 00/10/10/10/10/10/10/1 1 00/10/12.串行通信的优点与并行通信相比，串行通信有着明显的优势。（1） 串行通信只需要一条通信道，电路简单，成本低，易实现。而并行通信道较多，实现复杂。（2） 串行通信传输速率较快，由于并行通信信道之间干扰较强,而且产生数据传输错误时，需要全部重发，而串行通信在传输错误时只需要重新传输错误位。（3） 串行通信支持数据异步传输。并行通信对数
