基于USB接口的温度传感器设计方案.doc

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1、基于USB接口的温度传感器设计方案第1章绪论1.1 设计理念与背景  基于USB接口的温度传感器，就是利用USB接口实现单片机技术的温度传感器与PC机之间通信的温度采集系统，以提高温度采集的准确度于精度。实现低成本、高可靠性、告诉的温度数据采集和传输。在工业生产、科研及医疗等需要严格进行温度控制的行业中，常常利用PC机对温度进行监控和处理，这就需要一种精度和自动化水平高、应用围广的温度采集手段，这就为基于单片机技术的温度采集系统得到了普遍应用。这种温度采集系统可以根据主机命令通过传感器采集温度信号，并通过放大转换后经通讯接口上传至主机，以进一步

2、的显示、分析和处理。   温度采集系统由温度采集模块和主机系统组成，之间通过总线接口进行通信。温度采集模块是以单片机及温度传感器为核心构成的智能系统，具有完整的信号采集、放大、A/D转换、变换数据格式标准及执行上位机命令等功能。主机系统用来实现对温度采集模块的控制，进行温度数据的读取，同时提供人机交互界面，实现对温度数据的显示、分析和处理等功能。而要实现主机系统的功能，则需要通过总线接口将对温度采集模块所采集到的温度数据发送到主机系统来完成。随着现代工业生产和科学研究对温度数据采集的要求日益提高，传输速度、纠错能力和操作安装的简易性是人们在使用

3、温度采集系统的过程中关注的目标，而数据通信技术则成为其中的关键技术。任何一种数据通讯技术都离不开接口，温度采集系统采用何种接口进行通信是影响系统整体效率的重要因素之一。1.2 目前常用的总线接口（1）PCI PCI总线是Intel公司为Pentium处理器设计的一种新型标准总线，这种总线技术允许快速的存，磁盘和视频访问。PCI总线结构的高传输速度限制了PCI接口的数量，一般只能有两到三个（通常用于图形和硬盘控制器）。最大传输速度为264Mbps（只能在基于Pentium处理器的系统中使用64位软件才能达到）。1.3USBUSB,Universa

4、lSerialBus（通用串行总线），是一种新规格的快速、灵活的总线，是PC机和MAC记都支持的总线标准。在传统的个人电脑领域中，外围设备存在着许多问题，不管是ISA总线还是PCI总线，I/O地址冲突十分常见，都不能可靠地支持共享式中断。同时，这些大多数都是不可以随意插拔的，必须在开机前装好才能正常使用。事实上，这种接口使设备的连接毫无灵活性可言。USB正是作为克服这些困难的一种解决方案而出现的。USB的主要特点如下：（1）速度快。USB有全速和低速两种方式，主模式为全速模式，速率为12Mbps，还提供低速方式，速率为1.5Mbps。新推出的U

5、SB2.0协议提供最高达480Mbps的数据传输速率，可以适应各种不同类型的外设。（2）支持热插拔和即插即用。所有的USB设备可以随时的插入和拔离系统，USB主机能够动态的识别设备的状态，并自动给接入的设备分配地址和配置参数，添加、删除设备完全不用关闭计算机，不必像过去那样需要手动跳线和拨码开关来设置新的外设。（3）易于扩展。如图1所示。USB使用的是一种易于扩展的级联星形拓扑结构，通过使用USBHub(USB集成器)扩展可连接多达127个外设。标准USB电缆长度为3米（低速为5米）。通过Hub或中继器可以使外设距离达到30米，可以使用多种连接

6、方式进行扩展。复合设备主机根HUB设备设备HUBHUB设备设备设备设备图2.1USB总线物理拓扑结构（4）使用灵活。USB共有4种传输模式：控制传输（control）、同步传输（synchronization）、中断传输（interrupt）、批量传输(bulk)，适应不同设备的需要。在本系统中采用了控制传输和批量传输两种方式。（5）能够采用总线供电。普通使用串口、并口的设备都需要单独的供电系统，而USB设备则不需要，因为USB接口提供了置电源。USB电源能向低压设备提供最大5V，500mA的电源，从而降低了这些设备的成本并提高了性价比。（6）

7、实现成本低。USB对系统与PC的集成进行了优化，适合于开发低成本的外设。1.4 国外发展现状传统上，数据的采集系统与独立的机箱设备通过串口或GPIB接口与计算机连接组成。随着基于计算机的测量技术的出现，数据采集设备可以通过PCI、ISA或PXI连接到PC的数据总线。在USB1.1推出之前，支持USB的功能模块并不多，原因除了因为传统的通信接口，如RS232,IEEE488等，一时难以退出应用领域外，一些早期USB应用者因为平台的实用性不强而步履艰难。随着Windows98对USB驱动软件(USBD)完善，使其可提供对USB的强有力的支持，对US

8、B技术的发展起到重要推进作用。自此，市场上涌现出大批的USB产品。在1999年初，在Intel开发者论坛大会上，与会者介绍了USB2.0规，该规的支持