单片机和计算机的串行通信

单片机和计算机的串行通信

数理与信息工程学院

课 程 设 计

题 目： 单片机和计算机的串行通信

专 业：

班 级：

姓 名： 学号：

实验地点：数理与信息工程学院 电子系统设计室

指导老师：

成 绩：

目 录

一 绪言 1

单片机和计算机的串行通信

二 总体方案设计与比较 1

三 USB技术简介 3

四 USB1.1协议 4

（一）位定序 4

（二）同步字段 4

（三）包字段格式 4

（四）包格式 7

（五）事务格式 10

五 基于CH371的USB串行通信软硬件电路的实现 15

（一）硬件电路设计 16

（二）软件设计 17

六 激光多普勒血流计系统软件设计及软件容错设计 20

（一）博弈技术(Software Subgame) 21

（二）冗余技术(Software Redundancy) 25

七 系统总体评价及改进措施 26

（一）运行的可靠性 26

（二）系统扩展或改变的灵活性 26

参考文献 27

附录 电路原理图 28

激光多普勒微循环检测仪USB接口的设计

单片机和计算机的串行通信

一 绪 言

在当今社会疾病频繁发生的今天，对人体各功能的监测尤为重要。基于社会迫切的需要，我们自制激光多普勒血流计。

利用其单片机内部的A/D转换器作为数据采集，为了使采集到的数字量放大到能使A/D准确采集0 5伏的电压，通过自动增益电路来实现自动调节。采集到的数据通过积分电路调整合适积分常数一路送数码管显示，另一路利用串口把数据送到上位机在屏幕实时显示。采用单总线通信协议格式，DS18B20温度传感器芯片对环境温度进行实时测量，从而实现对环境温度的实时测量。

由于仪器的核心是采用本系统单片机智能控制器及通信接口部分，可对测量数据进行各种计算（如数字滤波、数字调零、探头参数补偿、非线性校正等），从而排除或减少由于干扰信号和模拟电路引起的误差，大大提高了测量精度。仪器的测量过程是对测量对象创伤非侵入的条件下进行的，因此具有安全、简单、迅速、无痛苦的优点。对测量对象无电器接触，无精神刺激和其它生理效应，故监测是真实、安全而可靠的。仪器采用LED显示（显示测量的微血管灌流量及环境温度的数值，使测量的数据准确直观）、直接测量方式工作、速度快、可进行即时瞬态相对量测量。同时测量的数据与上位机通信，并在显示屏动态显示。长时间监测并扫描全部测量过程。一起采用薄膜键盘（仪器免办采用先进的触摸按钮，从而使仪器外表美观，结构简单，操作方便），外观美观，操作使用方便。仪器中另一个重大突破是设计成功使用了先进的HE-NE激光管高稳定低噪声输出的激光管电源，它可使HE-NE激光管输出功率稳定度小于0.5%，噪声与通常的稳压电源相比可降低15dB，由于这一技术的成功使仪器的测量精度、稳定度、重复性得到很大提高。仪器的光学系统也采用了先进的技术，从而使仪器调整更加方便，光导纤维采用干扰性好，传输效率高的进口优质塑料光纤，从而提高了仪器的可靠性。

随着计算机的广泛应用，我们迫切希望利用计算机对微区血流灌注流量进行实时监测。我们利用一种新型USB通用总线接口芯片CH371实现了单片机和计算机的串行通信，利用计算机以及附加的数据采集模块设计一个灵活便捷的虚拟示波器能够满足大多数的工作、学习和开发需要，并且可以通过较低代价的硬件和软件升级实现相当复杂的信号处理功能。医生通过虚拟示波器观测微区血流灌注流量就像看人的心跳一样，直接根据波形得出患者的病理特征。

二 总体方案设计与比较

方案一:采用PHILIPS公司开发的是纯粹的USB接口芯片PDIUSBD12，PDIUSBD12是PHILIPS在USB1.1协议设备端使用最多的芯片之一。该芯片使用8位并行数据线连接到MCU，1位地址线用来区分写命令或读写数据。它支持3个USB端点，内部集成了串行接口引擎(sin)、320字节的FIFO存储器、收发器和电压调整器。它对外部MCU没有任何限制，现选择比较常用的80C51作为MCU对其进行控制。其流程图如图2-1所示：

单片机和计算机的串行通信

图1-1 固件结构和数据流向流程图

方案二:CH371是一种USB总线通用接口芯片。该芯片具有8位数据总线以及读、写、片选控制线和中断输出，可以方便地挂接到单片机、DSP、MCU等控制器的系统总线上；在计算机系统中，通过CH371的配套软件可提供简洁易用的操作接口，从而使其与本地端的单片机通讯就如同读写硬盘中的文件一样简单。由于CH371屏蔽了USB通讯中的所有协议，因而可在计算机应用层与本地端控制器之间提供端对端的连接。在不需要了解任何USB协议或者固件程序甚于驱动程序的情况下，就可轻松地将并 …… 此处隐藏：11156字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……