本科优秀毕业论文-基于usb接口的无线遥控鼠标

本科优秀毕业论文-基于usb接口的无线遥控鼠标内容摘要：

的波形在没有信号比较干净，干扰信号为短暂的针状脉冲，而不象其它湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 9 超再生接收电路会产生密集的噪声波形，所以抗干扰能力较强。 模块自身辐射极小，加上电路模块背面网状接地铜箔的屏蔽作用，可以减少自身振荡的泄漏和外界干扰信号的侵入。 采用带骨架的铜芯电感将频率调整到 315M后封固，这与采用可调电容调整接收频率的电路相比，温度、湿度稳定性及 抗机械振动性能都有极大改善。 可调电容调整精度较低，只有 3/4圈的调整范围，而可调电感可以做到多圈调整。 可调电容调整完毕后无法封固，因为无论导体还是绝缘体，各种介质的靠近或侵入都会使电容的容量发生变化，进而影响接收频率。 另外未经封固的可调电容在受到振动时定片和动片之间发生位移；温度变化时热胀冷缩会使定片和动片间距离改变；湿度变化因介质变化改变容量；长期工作在潮湿环境中还会因定片和动片的氧化改变容量，这些都会严重影响接收频率的稳定性，而采用可调电感就可解决这些问题，因为电感可以在调整完毕后进行封固，绝缘体封固剂 不会使电感量发生变化。 ASK解调 电路图如。 图 ASK解调电路 . 编解码模块介绍及应用 编解码模块 PT2262和 PT2272性能 稳定， 功能强大， 能简化单片机的编程。 无线编码模块采用的是 PT2262。 无线解码码模块采用的是 PT2272L4。 L是代表锁存的意思， 4是代表有 4位数据输出。 所以无线编码模块就只可以采用 8位地址， 4位数据的方式。 在这个系统中，采用 8位地址码和 4位数据码，这是由于解码模块 PT2272L4决定的。 编码 PT2262和解码 PT2272的第 1～ 8脚为地址设定脚， 有三种状态可供选择：悬空、接正电源、接地三种状态， 3的 8次方为 6561，所以地址编码不重复度为 6561组，只有发射端 PT2262和接收端 PT2272的地址编码完全相同，才能配对使用，遥控模块的生产厂家为了便于生产管理，出厂时遥控模块的 PT2262和 PT2272的八位地址编码端全部悬空，湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 10 这样用户可以很方便选择各种编码状态，用户如果想改变地址编码，只要将 PT2262和PT2272的 1～ 8脚设置相同即可，例如将发射机的 PT2262的第 1脚接地第 5脚接正电源，其它引脚悬空，那么接收机的 PT2272只要也第 1脚接地第 5脚接正电源，其它引脚悬空就能实现配对接收。 当两者地址编码完全一致时，接收机对应的 D1～ D4端输出约 4V互锁高电平控制信号，同时 VT端也输出解码有效高电平信号。 用户可将这些信号加一级放大，便可驱动继电器、功率三极管等进行负载遥控开关操纵。 编码芯片 PT2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片 PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后， VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。 当发射机没有按键按下时， PT2262不接通电源，其 17脚为低电平，所以 315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时， PT2262得电工作，其第 17脚输出经调制的串行数据信号，当 17脚为高电平期间 315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当 17脚为低平期间 315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的 17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ ASK调制）相当于调制度为 100％的调幅。 图。 图 编解码模块的波形 由于解码芯片是锁存的，所以当 再次按下同一 个按键 时数据输出端就没有变化了。 由于单片机的 P0口用排阻拉高了 ， 所以要求当有键按下时 P0口的电平会被拉低，当按键松开时电平恢复高电位。 在 PT2272和单片机之间加了一个 74HC00，把 VT脚输出的数据和 DO口输出的数据进行或非，就可以达到 想要的波形了。 PT2272接口的 波形如图。 解码模块和单片机的连接如图。 D0 PT2262:D0 PT2272:VT 湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 11 图 PT2272接口的 波形 图 解码模块和 单片机的连接如图 D0 VT 与非 按键时 DO D1 VT PT2272 89S52 Vcc 排阻 74HC00 湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 12 第 四 章 USB接口技术简介 . USB简介 通用串行总线 （ USB）是一种新兴的计算机外围串行通信接口标准，它克服了计算机传 /并口的缺陷，具有热插拔，即插即用，数据传输可靠，扩展方便，低成本等优点，已成为当前计算机必备的接口之一 ，同时也被广泛的应用于嵌入式系统设计中。 . USB的优、缺点 . USB的优点 在 实用性方面硬件接口模型简单，设备的自动检测、 驱动和配置，系统总线供电，系统的扩展性能很好；在 数据传输方面传输带宽目前有 3种，可以根据需要进行配置，传输方式有 4种，总线利用率高，数据传输 有着较好的容错性；在 低功耗设计 方面 USB外设在待机状态的时候，会自动启动省电功能来降低耗电量 ；在 体系结构的扩展性 方面 ：USB的体系结构包含主机控制驱动器和 USB驱动器之间的 接口的扩展，使多个主机控制器和多个主机控制驱动器的使用成为可能。 . USB的缺点 在 USB连线上过多的延时将导致数据传输出现超时错误，因而要求单个 USB连线的长度不能超过 5M，集线器的级联不能超过 5级，这就说明了 系统 的最大连线是 30M。 理论上 USB可以实现 127个设备的串联连接，但在实际应用中，也许串联 3－ 4个设备就可能导致一些设备失效。 目前带宽最宽为 400Mb/S，能满足一般的音频、视频传输，而IEEE1394b的带宽能达到。 . 总线拓扑结构 USB总线的物理连接是一种分层的菊花链结构，集线器 (hub)是每个星形结构的中心。 PC机就是主机和根 Hub，用户可以将外设或附加的 Hub与之相连，这些附加的 Hub湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 13 可以连接另外的外设以及下层 Hub。 USB支持最多 5个 Hub层以及 127个外设。 图 了 USB的物理拓扑结构，从中可以看出每一段的连接都是点对点的。 一个 USB系统仅可以有一个主机，而为 USB器件连接主机系统提供主机 接口的部件被称为 USB控制器。 USB控制器是一个由硬件、软件和固件 (Firmware)组成的复合体。 一块具有 USB接口的主板通常集成了一个称为 Root Hub的部件，它为主机提供了一到多个可以连接其他 USB外设的 USB扩展接口，通常在主板上的 USB接口都是由 Root Hub提供的。 USB器件可以分为两种，即 USB Hub和 USB功能部件 (Function Device). 图 USB总线拓扑结构 . USB的物理层 USB的物理接口包括电气特性和机械特性。 湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 14 USB通过一个四线电缆来传输信号与电 源，如图。 图 USB的物理层 其中 D+和 D是一对差模的信号线，而 VBus和 GND则提供了 ＋ 5V的电源，它可以给一些设备 (包括 Hub)供电，当然要有一定的条件限制： USB系统通过 USB线缆为其外设提供不高于＋ 5V、 500mA的总线电源。 那些完全依靠 USB线缆来提供电源的器件被称为总线驱动器件 (Buspowered device),而自带电源的器件则被称为自驱动外设 (Selfpowered device)。 在 ， USB提供了两种数 据传输率：一种是 12Mb的高速 (full speed)模式，另一种是 ，这两种模式可以同时存在于一个 USB系统中，而引入低速模式主要是为了降低要求不高的设备的成本，比如鼠标。 键盘等等。 USB信号线在高速模式下必须使用带有屏蔽的双绞线，而且最长不能超过 5m，而在低速模式时中可以使用不带屏蔽或不是双绞的线，但最长不能超过 3m，这主要是由于信号衰减的限制，为了提供信号电压保证，以及与终端负载相匹配，在电缆的每一端都使用了不平衡的终端负载，这种终端负载也保证了能够检测外设，与端口的连接或分离，并 且可以区分高速与低速设备。 对于 USB协议来说，要求低速设备在其 D－端并联一个，而对于高速设备则在其 D＋端并联一个。 HUB通过仅仅通过在外设初次连接时 D＋或 D上的信号是高还是低即可判断是高速设备还是低速设备。 所有的设备都有上行的接口，上行和下行的接头是不能互换的，这保证了不会有非法的连接出现，插头与插座有两个系列：分别为 A和 B系列， A用于基本固定的外围设备，而系列 B用于经常拔插的设备，这两个系列是不能互换的。 . USB设备 USB设备包括 Hub和功能设备 ,而功能设备又可以 细分为定位设备、字符设备等等。 为了进一步叙述给出端点 (endpoint)和管道 (pipe)的概念。 端点：每一个 USB设备在主机看来就是一个端点的集合，主机只能通过端点与设备湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 15 进行通讯，以使用设备的功能，每个端点实际上就是一个一定大小的数据缓冲区。 这些端点在设备出厂时就已定义好，在 USB系统中，每一个端点都有唯一的地址。 这是由设备地址和端点号给出的每个端点都有一定的特性，其中包括传输方式、总线访问频率、带宽、端点号、数据包的最大容量等等。 端点必须在设备配置后才能生效 (端点 0除外 )。 端点 0通常为控制端点，用于 设备初始化参数等，端点 2等一般用作数据端点，存放主机与设备间往来的数据。 管道：一个 USB管道是驱动程序的一个数据缓冲区与一个外设端点的连接。 它代表了一种在两者之间移动数据的能力，一旦设备被配置，管道就存在了。 管道有两种类型：数据流管道（其中的数据没有 USB定义的结构）与消息管道其中的数据必须有 USB定义的结构。 管道只是一个逻辑上的概念。 所有的设备必须支持端点 0以作为设备的控制管道，通过控制管道可以获取完全描述 USB设备的信息包括：设备类型、电源管理、配置、端点描述等等。 只要设备连接到 USB上并且上电 ，端点 0就可以被访问与之对应的控制管道就存在了。 一个 USB设备可以分为三个层， 如 图 ， 最底层是总线接口，用来发送与接收包，中间层处理总线接口与不同的端点之间的数据流通，一个端点是数据最终的使用者或提供者，它可以看作数据的源或接收端，最上层就是 USB设备所提供的功能，比如鼠标或键盘等。 图 USB设备结构层次 湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 16 . USB HUB Hub在 USB结构中是一个关键，它提供了附加的 USB节点，这些节点被称为端口。 Hub可以检测出每一个下行端口的状态，并且可以给下端的设备提供电源。 通过 USB HUB使得总线一次级联 127个设备在理论上成为可能。 如图 ，是一个通用的接口结构图，它包括一个上游端口用于和 USB主机或上层的 HUB连接，和多个下游端口用于扩展连接 USB设备。 在 USB连线上过多的延时将导致数据传输出现超时错误，因而要求单个 USB连线的长度不能超过 5M，集线器的级联不能超过 5级，这就说明了里同的最大连线是 30M。 图 典型的 USB Hub . 即插即用 USB设备可以即插即用，但在可以使用之前，必须对设备进行配置，一旦设备，连接到某一个 USB的节点上， USB就会产 生一系列的操作，来完成对设备的配置，这种操作被称为总线枚举过程。 Hub检测出端口上有设备连接，通过状态变化管道向主机报告。 Hub以获取确切的信息。 ，于是向这个端口发出复位命令。 ，端口被打开 Hub向设备提供 100mA的电源。 这时设备上电，所有的寄存器复位，并且以缺省地址 0以及端点 0响应命令。 0进行通讯，赋予设备一个独一的地址，并且读取设备湖北汽车工业学院本科毕业设计（论文） 17 的配置信息。 ，该设备就可以使用了。 当该设备被移走时， Hub依然要报告主机，并且关闭端口，一旦主机接到设备，移走的报告，就会改写当前结构信息。 . 设备的电源 USB设备的电源可以由 USB总线供给，也可以自备电源，一个 USB设备可以具有这两种供电方式，但同一时刻只能由一种方式供电，这两种供电方式是可以切换的。 那些完全依靠 USB线缆来提供电源的器件被称为总线驱动器件 (Buspowered device),而自带电源的器件则被称为自驱动外设 (Selfpowered device)。 当一个设备初次连接时，器件的配置和 分类并不使用外设自带的电源，而是通过USB线缆提供的电源来使外设处于 POWER状态。 . 设备的挂起 为了节电 ，设备在指定的时间内没有总线传输， USB设备自动进入挂起。