基于usb接口的ppt远程控制系统的设计毕业论文(编辑修改稿)

基于usb接口的ppt远程控制系统的设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

B 接 口 芯 片无 线 接 收 板射 频 发 射 手 柄 图 系统框图 如图 所示，本系统由单片机最小系统（包括时钟电路、复位电路）、 USB接口芯片 PDIUSB1无线发射手柄、无线接收板组成，系统供电是由 USB 接口取电， USB 接口为直流 5V 电源，正好符合单片机和 USB 芯片的电源设计。 STC89C52 单片机简介 随着电子技术的迅速发展，特别是随着大规模集成电路产生而出现的微型计算机，给人类生活带来了根本性的改变。 单片微型计算机简称单片机。 它是把组成微型计算机的各功能部件像中央处理器 CPU、随 机存取存储器 RAM、只读存储器 ROM、 I/O 接口电路、定时器 /计数器以及串行通讯接口等部件制作在一块集成芯片中，构成一个完整的微型计算机。 由于它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的，故又叫单片微控制器。 单片机发展概况及发展方向 单片机的出现使现代科学技术研究得到了质的飞跃，可以毫不夸张地说，它给现代工业领域带来了一次新的技术革命。 目前，单片机以其高可靠性、高性价比，在工业控制系统、智能化仪器仪表、办公自动化、日常生活用品等诸多领域得到极为广泛的应用，并已走入普通家庭，从洗衣机、微波炉到音响 、汽车，到处都可见到单片机的踪影。 由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生产厂家相继推出了各种类型的单片机。 如单片机家族中的主流产品 MCS— 51 系列，还有最近推出的 PIC 和凌阳系列都是比较优秀的单片机芯片，是构建我们不同的设计系统的最佳选择。 基于 USB 接口的 PPT 远程控制系统的设计 7 早期单片机大多结构体系与指令复杂，指令代码与周期数不统一、指令运行很难实现流水线操作，大大阻碍了运行速度的提高。 例如 MCS－ 51 系列单片机，时钟频率 12MHz 时，单周期指令运行速度仅 1 秒。 虽然单片机对运行速度要求远不如通用计算机系统或数字信 号处理对指令运行速度的要求，但速度的提高会带来许多好处，并拓宽单片机应用领域。 一方面可获得很高的指令运行速度，另方面，在相同的运行速度下，可大大降低时钟频率，有利于获得良好的电磁兼容效果。 专用单片机是专门针对某一类产品系统要求而设计的。 使用专用单片机可最大限度地简化系统结构，使资源利用效率最高。 在大批量使用时有可观的经济效益和可靠性效益。 专用单片机发展的基础是半导体集成工艺和微电子设计技术。 采用模块化标准单元的快速设计及快速半导体集成工艺，将加速专用单片机的发展。 单片机特点及结构 本系统采用 STC89C52 单片机，它 是一种 低电压、 低功耗、高性能微控制器，具有 8K 字节可编程可擦出只读存储器。 使得 STC89C52 为众多控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 它与 MCS－ 51 指令系统兼容。 STC89C52 是一个功能强大的单片机，但它只有 40 个引脚，其中 P1 是一个完整的 8 位双向 I/O 口，此外，从 STC89C52 内部结构图也可看出，其内部结构与8051 内部结构基本一致，引脚 RST、 XTAL XTAL2 的特性和外部连接电路也完全与 51 系列单片机相应引脚一致，如图 所示。 图 单片机引脚图 1 40 2 39 3 38 4 37 5 36 6 35 7 34 8 33 9 32 10 31 11 30 12 29 13 28 14 27 15 26 16 25 17 24 18 23 19 22 20 21 VCC EA/Vpp ALE/PROG PSEN RST (RXD) (TXD) (INT0) (INT1) (T0) (T1) (WR) (RD) XTAL1 XTAL2 GND 基于 USB 接口的 PPT 远程控制系统的设计 8 引脚功能说明如下： （ 1） VCC：供电电源。 （ 2） GND：电路地。 （ 3） P0 口（ ～ ）：为双向 8 位 I／ O 端口。 当作为 I／ O 口使用时，可直接连接外部 I／ O 口设备 ，由于内部没有上拉电阻，故要接上拉电阻。 它是地址总线低 8 位及数据总线分时复用口，可以驱动 8 个 TTL 负载。 一般作为扩展时的地址／数据总线口使用。 当 P0 口作为地址 /数据复用时不 用 接上拉电阻。 （ 4） P1 口（ ～ ）：为 8 位准双向 I／ O 口，它的每一位都可以分别定义为输 入线或输出线（作为输入时，口锁存器必须置 1），可以驱动 4 个 TTL 负载。 （ 5） P2 口（ ～ ）：为 8 位准双向 I／ O 口，当作为 I／ O 口使用时，可直接连接外部 I／ O 设备，可驱动 4 个 TTL 负载。 一般作为扩展时地址总线的高8 位复用口。 （ 6） P3 口（ ～ ）：为 8 位准双向 I／ O 口，可驱动 4 个 TTL 负载，是双功能复用口。 （ 7） RST：复位输入。 RST 一旦变成高电平，所有的 I/O 引脚就复位到“ 1”。 当振荡器正在运行时，持续给出 RST 引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。 每一个机器周期需 12 个振荡 器或时钟周期。 复位后应使此引脚电平为 的低电平，以保证单片机的正常工作。 （ 8） XTAL1：作为振荡器反相放大器的输入和内部时钟发生器的输入。 （ 9） XTAL2：作为振荡器反相放大器的输出。 此外，从 STC89C52 内部结构图也可看出，其内部结构与 8051 单片机内部结构基本一致，引脚 RST、 XTAL XTAL2 的特性和外部连接电路也完全与 51 系列单片机相应引脚一致。 复位电路设计 在上电或复位过程中控制 CPU的复位状态，这段时间内让 CPU保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就工作 ，防止 CPU 发出错误的指令，执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。 无论使用哪种类型的单片机，总要涉及到单片机复位电路的设计。 而单片机复位电路设计的好坏，直接影响到整个系统工作的可靠性。 许多用户在设计完单片机系统，并在实验室调试成功后，在现场却出现了“死机”、“程序走飞”等现象，这主要是单片机的复位电路设计不可靠引起的。 单片机在启动时都需要复位，以使 CPU 及系统各部件处于确定的初始状态，并从初态开始工作。 51 系列单片机的复位信号是从 RST 引脚输入到芯片内的触发器中的。 当系统处于正常工作状态时，且振荡器稳定后 ，如果 RST 引脚上有一个高电平并维持 2 个机器周期 (24 个振荡周期 )以上，则 CPU 就可以响应并将系统复位。 单片机系统的复位方式有：手动按钮复位和上电复位，如图 图 所示。 基于 USB 接口的 PPT 远程控制系统的设计 9 图 手动按钮复位电路 图 上电复位电路 （ 1） 上电复位 ： STC89C52 的上电复位电路如图所示， RST 引脚是复位信号的输入端， 在 RST复位输入引脚上接一电容至 Vcc 端，下接一个电阻到地 即可。 只要高电平的复位信号持续两个机器周期以上的有效时间，就可以使单片机上电复位。 上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电容加给 RST 端一个短暂的高电平信号， RST端电位与 Vcc 相同， 此高电平信号随着 Vcc 对电容的充电过程而逐渐回落，即 RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。 为了保证系统能够可靠地复位， RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。 上电时， Vcc 的上升时间约为 10ms，在图 2 的复位电路中，当 Vcc 掉电时，必然会使 RST 端电压迅速下降到 0V 以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将 不会对器件产生损害。 另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全 “l”态。 如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器 PC 将得不到一个合适的初值，因此，CPU 可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。 （ 2） 手动按钮复位 ： 手动按钮复位需要人为在复位输入端 RST 上加入高电平（ 如 图 所示 ）。 一般采用的办法是在 RST 端和正电源 Vcc 之间接一个按钮。 当人为按下按钮时，则 Vcc的 +5V 电平就会直接加到 RST 端。 手动按钮复位的电路如所示。 由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满 足复位的 要求。 时钟电路设计 时钟电路是为系统提供时钟脉冲的，是系统电路中必不可少的一部分。 时序是电路控制的一部分，数据的传输是以时钟脉冲为基础的。 本系统中使用了 12MHz 的晶振为系统提供时钟信号。 时钟电路是单片机系统中最重要的电路之一，它是给系统源源不断的提供动力的电路，时钟信号就是它所提供的动力。 在单片机系统中时钟信号的频率是运行的关键，频率高了或者低了都无法运行。 本电路选用的晶振是 12M，因为本电路是给时间电路使用， 12M 晶振比较好计算时间。 STC89C52 片内有高增益反相放C3 1uF 10k VCC RESET VCC RST GND VCC STC89C52 1uF 10k 基于 USB 接口的 PPT 远程控制系统的设计 10 大器，当外接 晶振后，就构成了自激振荡器，并产生振荡时钟脉冲。 其输入管脚XTAL1 和输出管脚 XTAL2 用于接外部晶振。 电容 C7 和 C外部晶振和单片机内部的放大器一起构成了自激震荡电路。 其中的电容 C7 和 C8 对频率起到一定的微调作用，电容容量都选择 30pF。 震荡频率的选择的是 12MHz 的晶振。 在使用外部时钟时单片机的 XTAL2 引脚输入外部时钟信号，而 XTAL1 接地。 USB 接口芯片设计 接口芯片简介 用于 USB 设备开发的芯片通常有两种：一种是带 USB 接口的微控制器，另一种是纯粹的 USB 接口芯片，需要 外部微控制器（ MCU）控制。 PHILIPS 公司的PDIUSBD12 芯片属于后者。 本文对此芯片的应用作了具体设计，以 PDIUSBD12为接口芯片，以 STC89C52 为微控制器，完成了 USB 接口电路的设计。 PDIUSBD12 是一款性价比很高的 USB 器件，它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行接口，它还支持本地的 DMA 传输。 这种实现 USB 接口的标准组件使得设计者可以在各种不同类型微控制器中选择出最合适的微控制器。 这种灵活性减小了开发的时间，风险以及费用，通过使用已有的结构和减少固件上的投 资，从而用最快捷的方法实现最经济的 USB 外设的解决方案。 PDIUSBD12 完全符合 版的规范，它还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。 PDIUSBD12 的技术可提供良好的 USB 连接指示。 在枚举中 LED 指示根据通信的状况间歇闪烁。 当 PDIUSBD12 成功地枚举和配置后 LED 指示将一直点亮，随后与 PDIUSBD12 之间成功的传输（带应答）将关闭 LED，处于挂起状态时，LED 将会关闭。 该特性为 USB 器件，集线器和 USB 通信状态提供了用户 友好的指示。 作为一个诊断工具，它对隔离故障的设备是很有用的。 从系统测试中也可以看见该指示 LED 间歇闪烁，很好的验证了这一特性。 PDIUSBD12 内部包括模拟收发器、电压调整器、 PLL、 Philips 串行接口引擎（ PSIE）等。 （ 1）模拟收发器 集成的收发器接口可通过终端电阻直接与 USB 电缆相连。 （ 2）电压调整器 片内集成了一个 的调整器用于模拟收发器的供电，该电压还作为输出连接到外部 的上拉电阻，可选择 PDIUSBD12 提供的带 内部上拉电阻的软件连接技术。 基于 USB 接口的 PPT 远程控制系统的设计 11 （ 3） PLL 片内集成了 6M 到 48M 时钟乘法 PLL，这样就可使用低成本的 6M 晶振， EMI也随之降低。 PLL 的工作不需要外部元件。 （ 4）位时钟恢复 位时钟恢复电路使用 4X 过采样规则，从进入的 USB 数据流中恢复时钟，它能跟踪 USB 规定范围内的抖动和频漂。 （ 5） Philips 串行接口引擎（ PSIE） Philips SIE 实现了全部的 USB 协议层，完全由硬件实现而不需要固件的参与。 该模块的功能包括：同步模式的识别，并行 /串行转换，位填充 /解除填充， CRC 校验 /产生， PID 校验 /产生，地址识别和握手 评估 /产生。 （ 6） TMtSoftConnec 与 USB 的连接是通过 上拉电阻将 D+（用于高速 USB 器件）置为高实现的。 PDIUSBD12 片内，默认状态下不与 VCC 相连。 连接的建立通过外部 /系统微控制器发送命令来实现。 这就允许系统微控制器在决定与 USB 建立连接之前完成初始化时序。