基于USB的實時數據采集系統設計--畢業設計開題報告

時間：2024-10-30 20:30:01 開題報告我要投稿

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　　1、課題的目的意義：

基于USB的實時數據采集系統設計--畢業設計開題報告

　　課題來源：隨著信息技術的飛速發展，各種數據的實時采集和處理在現代工業控制中已成為必不可少的。這就為我們的設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，要求主機能夠對實時數據做出快速響應，并及時進行分析和處理。隨著信息化帶動工業化進程的逐步深入，電子計算機信息技術的不斷發展和完善，采用單片機實現的數據采集系統的應用越來越多。隨著工業化的進步，以前傳統的采用人工進行數據記錄登記已經遠遠不能滿足現在工業化生產的要求，而采用單片機實現的數據采集系統具有自動化和無人值守等特點，使得它們在許多應用場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，構成實時數據采集傳輸系統，單片機采集的數據經處理后，通過USB模塊與上位機通訊。

　　2、近年來國內外研究現狀：

　　現代工業生產和科學研究對數據采集的要求日益提高，在瞬態信號測量、圖像處理等1些高速、高精度的測量中，需要進行高速數據采集。現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：安裝麻煩、價格昂貴;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，無法專門對其做電磁屏蔽，導致采集的數據失真。

　　通用串行總線USB(Universal Serial Bus)是1995年康柏、微軟、IBM、DEC等公司為解決傳統總線不足而推廣的1種新型的通信標準。該總線接口具有安裝方便、高帶寬、易于擴展等優點，已逐漸成為現代數據傳輸的發展趨勢。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個裝置，通過USB HUB即USB擴展器連接多個周邊設備，連接線纜的最大長度為5米。USB2。0規范是由USB1。1規范演變而來的，它最初的目標是將USB1。1的傳輸數率(12mbps)提高10-20倍，而實際上卻提高了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、對信號進行放大濾波處理、數據通信、Flash存儲等;實時時鐘記錄采集數據的時間;CP2101實現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：單片機選用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功能定時器、斜邊A/D轉換、片內USART、看門狗定時器、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USB選擇了無需外部元件的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。優點：① 具有較小的封裝。② 高集成度。片內集成512字節EEPROM(用于存儲廠家ID等數據)，片內集成收發器、無需外部電阻;片內集成時鐘，無需外部晶體。③ 低成本，可實現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實驗平臺， MSP430F13X，UART轉USB芯片CP2101

　　軟件方面：VC++

　　5、課題分階段進度計劃：

　　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周系統硬件設計對MSP430，CP2101進行設計

　　4 8-12周系統軟件設計用VC++進行軟件方面設計

　　5 13-14周系統綜合調試用實驗臺進行綜合系統調試

　　6 15周撰寫論文，翻譯英文資料將所有實驗總結撰寫論文

　　7 16周畢業答辯準備充分畢業答辯