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基于USB的實(shí)時(shí)數據采集系統設計--畢業(yè)設計開(kāi)題報告
1、課題的目的意義：
課題來(lái)源：隨著(zhù)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，各種數據的實(shí)時(shí)采集和處理在現代工業(yè)控制中已成為必不可少的。這就為我們的設計提出了兩個(gè)方面的要求：1方面，要求接口簡(jiǎn)單靈活且有較高的數據傳輸率;另1方面，由于數據量通常都較大，要求主機能夠對實(shí)時(shí)數據做出快速響應，并及時(shí)進(jìn)行分析和處理。隨著(zhù)信息化帶動(dòng)工業(yè)化進(jìn)程的逐步深入，電子計算機信息技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，采用單片機實(shí)現的數據采集系統的應用越來(lái)越多。隨著(zhù)工業(yè)化的進(jìn)步，以前傳統的采用人工進(jìn)行數據記錄登記已經(jīng)遠遠不能滿(mǎn)足現在工業(yè)化生產(chǎn)的要求，而采用單片機實(shí)現的數據采集系統具有自動(dòng)化和無(wú)人值守等特點(diǎn)，使得它們在許多應用場(chǎng)合得到了廣泛的應用。
課題目的意義：掌握USB通信接口設計方法，以單片機為核心，配以USB模塊，構成實(shí)時(shí)數據采集傳輸系統，單片機采集的數據經(jīng)處理后，通過(guò)USB模塊與上位機通訊。
2、近年來(lái)國內外研究現狀：
現代工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究對數據采集的要求日益提高，在瞬態(tài)信號測量、圖像處理等1些高速、高精度的測量中，需要進(jìn)行高速數據采集�，F在通用的高速數據采集卡1般多是PCI卡或ISA卡，存在以下缺點(diǎn)：安裝麻煩、價(jià)格昂貴;受計算機插槽數量、地址、中斷資源限制，可擴展性差;在1些電磁干擾性強的測試現場(chǎng)，無(wú)法專(zhuān)門(mén)對其做電磁屏蔽，導致采集的數據失真。
通用串行總線(xiàn)USB(Universal Serial Bus)是1995年康柏、微軟、IBM、DEC等公司為解決傳統總線(xiàn)不足而推廣的1種新型的通信標準。該總線(xiàn)接口具有安裝方便、高帶寬、易于擴展等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸成為現代數據傳輸的發(fā)展趨勢。目前較為普遍的USB規范是USB1。1，USB1。1標準接口傳輸速率為12Mbps，理論上可以支持127個(gè)裝置，通過(guò)USB HUB即USB擴展器連接多個(gè)周邊設備，連接線(xiàn)纜的最大長(cháng)度為5米。USB2。0規范是由USB1。1規范演變而來(lái)的，它最初的目標是將USB1。1的傳輸數率(12mbps)提高10-20倍，而實(shí)際上卻提高了40倍達到了480mbps，折算為MB為60MB/S。
3、設計方案的可行性分析和預期目標：
預期目標：本系統實(shí)現多路數據的采集、Flash存儲及USB通信等功能。單片機系統主要完成信號采集、A/D轉換、對信號進(jìn)行放大濾波處理、數據通信、Flash存儲等;實(shí)時(shí)時(shí)鐘記錄采集數據的時(shí)間;CP2101實(shí)現USB接口，并把單片機采集到的信號傳給微機;微機完成數據接收、數據處理、計算、顯示等功能。
可行性分析：?jiǎn)纹瑱C選用MSP430F13X微控制器。它具有非常高的集成度，單片集成了多通道12位A/D轉換、PWM功能定時(shí)器、斜邊A/D轉換、片內USART、看門(mén)狗定時(shí)器、片內數控振蕩器(DCO)、大量的I/O端口、大容量的片內RAM和ROM以及Flash存儲器。通用串行總線(xiàn)USB選擇了無(wú)需外部元件的UART轉USB芯片CP2101。選擇這種接口芯片，可使USB通信接口設計變得10分容易。優(yōu)點(diǎn)：① 具有較小的封裝。② 高集成度。片內集成512字節EEPROM(用于存儲廠(chǎng)家ID等數據)，片內集成收發(fā)器、無(wú)需外部電阻;片內集成時(shí)鐘，無(wú)需外部晶體。③ 低成本，可實(shí)現USB轉串口的解決方案。④ 具有低功耗、高速度的特性，符合USB2。0規范，適合于所有的UART接口(波特率為300bps~921。6kbps)。
4、所需要的儀器設備、材料：
硬件方面：微機1臺，MSP430實(shí)驗平臺， MSP430F13X，UART轉USB芯片CP2101
軟件方面：VC++
5、課題分階段進(jìn)度計劃：
序號 起止日期 工 作 內 容 階段成果
1 1-2周 熟悉課題，查閱資料 對課題的要求進(jìn)行了解
2 3-4周 完成開(kāi)題報告，確定方案 確定思路書(shū)寫(xiě)開(kāi)題報告
3 5-7周 系統硬件設計 對MSP430，CP2101進(jìn)行設計
4 8-12周 系統軟件設計 用VC++進(jìn)行軟件方面設計
5 13-14周 系統綜合調試 用實(shí)驗臺進(jìn)行綜合系統調試
6 15周 撰寫(xiě)論文，翻譯英文資料 將所有實(shí)驗總結撰寫(xiě)論文
7 16周 畢業(yè)答辯 準備充分畢業(yè)答辯
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