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基于USB的实时数据采集系统设计--毕业设计开题报告

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正文:毕业论文

设计题目 基于USB的实时数据采集系统设计     
    
      1、课题的目的意义: 

      课题来源:随着信息技术的飞速发展,各种数据的实时采集和处理在现代工业控制中已成为必不可少的。这就为我们的设计提出了两个方面的要求:1方面,要求接口简单灵活且有较高的数据传输率;另1方面,由于数据量通常都较大,要求主机能够对实时数据做出快速响应,并及时进行分析和处理。随着信息化带动工业化进程的逐步深入,电子计算机信息技术的不断发展和完善,采用单片机实现的数据采集系统的应用越来越多。随着工业化的进步,以前传统的采用人工进行数据记录登记已经远远不能满足现在工业化生产的要求,而采用单片机实现的数据采集系统具有自动化和无人值守等特点,使得它们在许多应用场合得到了广泛的应用。 
        
      课题目的意义:掌握USB通信接口设计方法,以单片机为核心,配以USB模块,构成实时数据采集传输系统,单片机采集的数据经处理后,通过USB模块与上位机通讯。 

      2、近年来国内外研究现状: 

      现代工业生产和科学研究对数据采集的要求日益提高,在瞬态信号测量、图像处理等1些高速、高精度的测量中,需要进行高速数据采集。现在通用的高速数据采集卡1般多是PCI卡或ISA卡,存在以下缺点:安装麻烦、价格昂贵;受计算机插槽数量、地址、中断资源限制,可扩展性差;在1些电磁干扰性强的测试现场,无法专门对其做电磁屏蔽,导致采集的数据失真。 

      通用串行总线USB(Universal Serial Bus)是1995年康柏、微软、IBM、DEC等公司为解决传统总线不足而推广的1种新型的通信标准。该总线接口具有安装方便、高带宽、易于扩展等优点,已逐渐成为现代数据传输的发展趋势。目前较为普遍的USB规范是USB1。1,USB1。1标准接口传输速率为12Mbps,理论上可以支持127个装置,通过USB HUB即USB扩展器连接多个周边设备,连接线缆的最大长度为5米。USB2。0规范是由USB1。1规范演变而来的,它最初的目标是将USB1。1的传输数率(12mbps)提高10-20倍,而实际上却提高了40倍达到了480mbps,折算为MB为60MB/S。
    
      3、设计方案的可行性分析和预期目标: 

      预期目标:本系统实现多路数据的采集、Flash存储及USB通信等功能。单片机系统主要完成信号采集、A/D转换、对信号进行放大滤波处理、数据通信、Flash存储等;实时时钟记录采集数据的时间;CP2101实现USB接口,并把单片机采集到的信号传给微机;微机完成数据接收、数据处理、计算、显示等功能。 

      可行性分析:单片机选用MSP430F13X微控制器。它具有非常高的集成度,单片集成了多通道12位A/D转换、PWM功能定时器、斜边A/D转换、片内USART、看门狗定时器、片内数控振荡器(DCO)、大量的I/O端口、大容量的片内RAM和ROM以及Flash存储器。通用串行总线USB选择了无需外部元件的UART转USB芯片CP2101。选择这种接口芯片,可使USB通信接口设计变得10分容易。优点:① 具有较小的封装。② 高集成度。片内集成512字节EEPROM(用于存储厂家ID等数据),片内集成收发器、无需外部电阻;片内集成时钟,无需外部晶体。③ 低成本,可实现USB转串口的解决方案。④ 具有低功耗、高速度的特性,符合USB2。0规范,适合于所有的UART接口(波特率为300bps~921。6kbps)。 

      4、所需要的仪器设备、材料: 

      硬件方面:微机1台,MSP430实验平台, MSP430F13X,UART转USB芯片CP2101 

      软件方面:VC++    

       5、课题分阶段进度计划:     
序号     起止日期         工 作 内 容                                       阶段成果     
1          1-2周        熟悉课题,查阅资料                      对课题的要求进行了解     
2          3-4周        完成开题报告,确定方案                确定思路书写开题报告     
3          5-7周        系统硬件设计                            对MSP430,CP2101进行设计     
4       8-12周         系统软件设计                              用VC++进行软件方面设计     
5      13-14周        系统综合调试                            用实验台进行综合系统调试     
6      15周            撰写论文,翻译英文资料               将所有实验总结撰写论文     
7        16周            毕业答辩                                           准备充分毕业答辩    

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