基于USB的實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計課題開題報告

　　設(shè)計題目 基于USB的實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計

　　1、課題的目的意義：

　　課題來源：隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，各種數(shù)據(jù)的實時采集和處理在現(xiàn)代工業(yè)控制中已成為必不可少的。這就為我們的設(shè)計提出了兩個方面的要求：1方面，要求接口簡單靈活且有較高的數(shù)據(jù)傳輸率;另1方面，由于數(shù)據(jù)量通常都較大，要求主機(jī)能夠?qū)�實時數(shù)據(jù)做出快速響應(yīng)，并及時進(jìn)行分析和處理。隨著信息化帶動工業(yè)化進(jìn)程的逐步深入，電子計算機(jī)信息技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，采用單片機(jī)實現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用越來越多。隨著工業(yè)化的進(jìn)步，以前傳統(tǒng)的采用人工進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄登記已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)在工業(yè)化生產(chǎn)的要求，而采用單片機(jī)實現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有自動化和無人值守等特點，使得它們在許多應(yīng)用場合得到了廣泛的應(yīng)用。

　　課題目的意義：掌握USB通信接口設(shè)計方法，以單片機(jī)為核心，配以USB模塊，構(gòu)成實時數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)，單片機(jī)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，通過USB模塊與上位機(jī)通訊。

　　2、近年來國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：

　　現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究對數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集�，F(xiàn)在通用的高速數(shù)據(jù)采集卡1般多是PCI卡或ISA卡，存在以下缺點：安裝麻煩、價格昂貴;受計算機(jī)插槽數(shù)量、地址、中斷資源限制，可擴(kuò)展性差;在1些電磁干擾性強(qiáng)的測試現(xiàn)場，無法專門對其做電磁屏蔽，導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)失真。

　　通用串行總線USB(Universal Serial Bus)是1995年康柏、微軟、IBM、DEC等公司為解決傳統(tǒng)總線不足而推廣的1種新型的通信標(biāo)準(zhǔn)。該總線接口具有安裝方便、高帶寬、易于擴(kuò)展等優(yōu)點，已逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)展趨勢。目前較為普遍的USB規(guī)范是USB1。1，USB1。1標(biāo)準(zhǔn)接口傳輸速率為12Mbps，理論上可以支持127個裝置，通過USB HUB即USB擴(kuò)展器連接多個周邊設(shè)備，連接線纜的最大長度為5米。USB2。0規(guī)范是由USB1。1規(guī)范演變而來的，它最初的目標(biāo)是將USB1。1的傳輸數(shù)率(12mbps)提高10-20倍，而實際上卻提高了40倍達(dá)到了480mbps，折算為MB為60MB/S。

　　3、設(shè)計方案的可行性分析和預(yù)期目標(biāo)：

　　預(yù)期目標(biāo)：本系統(tǒng)實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)的采集、Flash存儲及USB通信等功能。單片機(jī)系統(tǒng)主要完成信號采集、A/D轉(zhuǎn)換、對信號進(jìn)行放大濾波處理、數(shù)據(jù)通信、Flash存儲等;實時時鐘記錄采集數(shù)據(jù)的時間;CP2101實現(xiàn)USB接口，并把單片機(jī)采集到的信號傳給微機(jī);微機(jī)完成數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)處理、計算、顯示等功能。

　　可行性分析：單片機(jī)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(zhuǎn)換、PWM功能定時器、斜邊A/D轉(zhuǎn)換、片內(nèi)USART、看門狗定時器、片內(nèi)數(shù)控振蕩器(DCO)、大量的I/O端口、大容量的片內(nèi)RAM和ROM以及Flash存儲器。通用串行總線USB選擇了無需外部元件的UART轉(zhuǎn)USB芯片CP2101。選擇這種接口芯片，可使USB通信接口設(shè)計變得10分容易。優(yōu)點：① 具有較小的封裝。② 高集成度。片內(nèi)集成512字節(jié)EEPROM(用于存儲廠家ID等數(shù)據(jù))，片內(nèi)集成收發(fā)器、無需外部電阻;片內(nèi)集成時鐘，無需外部晶體。③ 低成本，可實現(xiàn)USB轉(zhuǎn)串口的解決方案。④ 具有低功耗、高速度的特性，符合USB2。0規(guī)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(shè)備、材料：

　　硬件方面：微機(jī)1臺，MSP430實驗平臺， MSP430F13X，UART轉(zhuǎn)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(nèi) 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 完成開題報告，確定方案 確定思路書寫開題報告

　　3 5-7周 系統(tǒng)硬件設(shè)計 對MSP430，CP2101進(jìn)行設(shè)計

　　4 8-12周 系統(tǒng)軟件設(shè)計 用VC++進(jìn)行軟件方面設(shè)計

　　5 13-14周 系統(tǒng)綜合調(diào)試 用實驗臺進(jìn)行綜合系統(tǒng)調(diào)試

　　6 15周 撰寫論文，翻譯英文資料 將所有實驗總結(jié)撰寫論文

　　7 16周 畢業(yè)答辯 準(zhǔn)備充分畢業(yè)答辯

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