基于51单片机的USB键盘设计与实现

三江学院本科生毕业设计（论文）题目基于51单片机的USB键盘设计与实现高职院院（系）电气工程及其自动化专业学生姓名梁邱一学号 G*********指导教师孙传峰职称讲师指导教师工作单位三江学院起讫日期 2013年12月10日至2014年4月12日摘要随着计算机技术的不断更新和多媒体技术的快速发展,传统的计算机外设接口因为存在许多缺点已经不能适应计算机的发展需要。

比起传统的AT，PS/2，串口，通用串行总线USB,具有速度快,使用方便灵活,易于扩展,支持即插即用,成本低廉等一系列优点,得到了广泛的应用。

本论文阐述了51系列单片机和USB的相关内容，详细介绍了系统的一些功能设计，包括硬件设计和软件设计。

在程序调试期间用简单的串口通信电路，通过串口调试助手掌握了USB指令的传输过程，这对整个方案的设计起到了很大的指导作用。

论文以单片机最小系统配合模拟键盘组成的USB键盘硬件系统，通过对D12芯片的学习与探索，在其基本命令接口的支持下，结合硬件进行相应的固件程序设计，使其在USB协议下，实现USB模块与PC的数据通信，完成USB键盘的功能模拟。

总结论文研究工作有阐述USB总线的原理、对本设计的系统要求作出了分析、根据要求选定元件和具体编程方案、针对系统所要实现的功能对相关芯片作了详细介绍以及在硬件部分设计了原理图。

关键词：USB；D12；PCAbstractWith the rapid development of computer technology and multimedia technology constantly updated, traditional computer peripheral interface because there are many shortcomings have been unable to meet the development needs of thepared to traditional AT, PS / 2, serial, Universal Serial Bus USB, with fast, flexible and easy to use, easy to expand, support Plug and Play, a series of advantages, such as low cost, has been widely used.This paper describes the 51 series and USB related content, detailing some of the features of the system design, including hardware and software design.During debugging a simple serial communication circuit, through the serial port debugging assistant master USB transfer instructions, which designed the entire program has played a significant role in guiding.Thesis smallest single-chip system consisting of analog keyboard with a USB keyboard hardware system, by learning and explorationD12 chips, with the support of its basic command interface, in conjunction with the corresponding hardware firmware design, making it in the USB protocol, USB module data communication with the PC, the USB keyboard to complete the functional simulation.This paper summarizes research work has elaborated the principle of the USB bus, the system is designed to require the analysis, components and solutions based on the specific requirements of the selected programming for the system to achieve the function of the relevant chips are described in detail in the hardware part of the design as well as the principle of Figure.Keywords:USB；D12；PC目录第一章绪论 (1)1.1 PC接口简介 (1)1.2 USB 接口分析 (1)1.3 USB 器件的选择 (1)第二章系统分析 (3)2.1 USB总线简介 (3)2.2 USB技术指标 (3)2.3 USB系统构成 (4)第3章系统硬件设计 (6)3.1 STC89C52单片机简介及最小系统 (6)3.1.1 单片机发展概况及发展方向 (6)3.1.2 单片机特点及结构 (6)3.1.3 复位电路设计 (8)3.1.4 单片机最小系统硬件设计 (9)3.2 PDIUSBD12接口芯片设计 (9)3.2.1 USB接口芯片简介 (9)3.2.2 USB接口芯片引脚配置 (11)3.2.3 USB接口芯片硬件设计 (14)3.2.4 USB接口芯片端点描述 (14)3.2.5 USB接口芯片命令 (16)3.3 USB键盘硬件设计 (18)第4章系统软件设计 (19)4.1 固件编程的实现 (20)4.1.1 USB接口芯片工作流程图 (20)4.1.2 PDIUSBD12命令接口----PDIUSBD12.C (21)4.1.3 USB中断服务程序----USBISR.C (21)4.1.4 按键处理流程图 (21)4.1.5 USB键盘处理程序---KEY.C (22)4.1.6 USB主循环程序----MAIN.C (23)4.2 实物演示 (25)结束语 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录A (30)附录B (37)第一章绪论1.1 PC接口简介PC中的接口有两类：串行接口和并行接口。

单片机中的USB接口技术分析USB（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种常见的数据传输接口，广泛应用于各种设备和系统中，包括在单片机中。

本文将对单片机中的USB接口技术进行分析，探讨其原理、应用和发展趋势。

一、USB接口的原理USB接口是一种点对点数据传输接口，通过主机和从机之间的通信来实现数据传输。

在单片机中，主机通常是PC或其他嵌入式系统，而从机则是嵌入了USB控制器的单片机芯片。

USB接口使用了四根导线，包括一个用于数据传输的差分对、一个用于电源和一个用于地线。

USB接口采用了主从结构，主机发送控制命令给从机，并收集从机返回的数据。

主机和从机之间的通信是通过“令牌”、“数据”和“握手”包来实现的。

主机发送令牌包指定操作和从机地址，从机返回响应，并根据主机的要求发送数据包或握手包。

二、USB接口的应用单片机中的USB接口被广泛应用于各种领域，包括消费电子、通信、工业控制和医疗设备等。

以下是一些常见的应用场景：1. 外部存储器：通过USB接口连接外部存储设备（如闪存驱动器或硬盘驱动器）可以方便地进行数据存储和传输。

这在很多嵌入式系统中是一个常见的功能。

2. 通信设备：许多嵌入式系统需要与PC、手机或其他设备进行通信。

通过使用USB接口，可以实现快速、稳定的数据传输，用于例如串口通信和网络连接。

3. 人机界面：通过USB接口连接键盘、鼠标、摄像头或触摸屏等外部设备，可以实现人机交互。

这在智能手机、平板电脑和其他嵌入式系统中非常常见。

4. 工业控制：许多工业领域需要远程监控和控制设备。

通过使用USB接口，可以实现与嵌入式系统的连接，对设备进行监控和控制。

三、USB接口的发展趋势随着嵌入式系统的不断发展和进步，USB接口技术也在不断演进和改进。

以下是一些USB接口的发展趋势：1. USB 3.0和USB 3.1：USB 3.0和USB 3.1标准提供了更高的传输速度和更大的带宽，比之前的版本快得多。

/*本程序功能：4*4按键，其中四个按键组成独立键盘，有加一减一和定时功能；另外十二个按键组成矩阵键盘，显示相应的编号。

*/#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code duan[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71}; uchar code wei[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};/*sbit key7=P3^7;sbit key6=P3^6;sbit key5=P3^5;sbit key4=P3^4;sbit key3=P3^3;sbit key2=P3^2;sbit key1=P3^1;sbit key0=P3^0;*/uchar temp,num,shi,ge;void delay(uint tms){uint i,j;for(i=tms;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);}void display(){shi=num/10;ge=num%10;P2=wei[2];P0=~duan[shi];P2=wei[3];P0=~duan[ge];delay(2);}/*void keyscan() //法①{key0=0;if(key4==0)P0=~duan[0];else if(key5==0)P0=~duan[4];else if(key6==0)P0=~duan[8];else if(key7==0)P0=~duan[12];delay(2);key0=1;key1=0;if(key4==0)P0=~duan[1];else if(key5==0)P0=~duan[5];else if(key6==0)P0=~duan[9];else if(key7==0)P0=~duan[13];delay(2);key1=1;if(key4==0)P0=~duan[2];else if(key5==0)P0=~duan[6];else if(key6==0)P0=~duan[10];else if(key7==0)P0=~duan[14];delay(2);key2=1;key3=0;if(key4==0)P0=~duan[3];else if(key5==0)P0=~duan[7];else if(key6==0)P0=~duan[11];else if(key7==0)P0=~duan[15];delay(2);key3=1;//这一句很重要，不要漏写}*/void init_t0()//法二{TMOD=0x01;TH0=(65536-46083)/256;TL0=(65536-46083)%256;EA=1;ET0=1;//TR0=1;}void timer0() interrupt 1{uchar count;TH0=(65536-46083)/256;TL0=(65536-46083)%256;count++;if(count==20){count=0;num++;if(num==60)num=0;}}void keyscan(){P1=0xfe;temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){temp=P1;temp=temp&0xf0;delay(10);if(temp!=0xf0){temp=P1;switch(temp){case 0xee:num++;/* while(temp==0xee){temp=P1;}*/ //这几条语句也可用于检测按键是否释放；若没有temp=P1，则不正确break;case 0xde:if(num==0)num=60;num--;// while(temp!=0xde);break;case 0xbe:num=0;// while(temp!=0xbe);break;case 0x7e:TR0=~TR0;// while(temp==0x7e);break;}while(temp!=0xf0){temp=P1;temp=temp&0xf0;}}}P1=0xfd;temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){temp=P1;switch(temp){case 0xed:num=1;break;case 0xdd:num=5;break;case 0xbd:num=9;break;case 0x7d:num=13;break;}}P1=0xfb;temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){temp=P1;switch(temp){case 0xeb:num=2;break;case 0xdb:num=6;break;case 0xbb:num=10;break;case 0x7b:num=14;break; }}P1=0xf7;temp=P1;temp=temp&0xf0;if(temp!=0xf0){temp=P1;switch(temp){case 0xe7:num=3;break;case 0xd7:num=7;break;case 0xb7:num=11;break;case 0x77:num=15;break; }}}void main(){init_t0();while(1){keyscan();display();}}。

单片机中的USB接口设计原理及应用分析USB（Universal Serial Bus）是一种用于电脑与外围设备之间进行通信和数据传输的标准接口。

它具有简化连接过程、高速传输能力和广泛的应用范围等优点，因此在现代电子设备中得到了广泛应用。

本文将介绍单片机中的USB接口设计原理及其应用分析。

一、USB接口设计原理1.1 USB接口的基本原理USB接口由主机（Host）和设备（Device）组成。

主机负责控制和管理通信过程，而设备则执行主机的指令。

USB接口采用了一种主从式架构，主机为USB控制器，设备为USB设备。

数据通过USB总线进行传输。

1.2 USB接口的硬件设计USB接口的硬件设计主要包括物理层和电气层。

物理层主要涉及连接器的设计和布线，电气层则规定了电压、电流和信号传输的规范。

物理层设计包括USB连接器的选型和布线方式。

USB接口常用的连接器有A 型、B型、C型等。

布线方式主要包括了信号线的长度控制和阻抗匹配等。

在布线中要尽量避免串扰和干扰，以保证数据的完整性和可靠性。

电气层设计包括了供电电源的选择和数据信号的传输规范。

USB接口规定了数据传输的速率和电平，一般有低速、全速、高速和超速四种传输速率。

同时还规定了电压和电流的规范，以及USB总线上的阻抗等。

1.3 USB接口的协议设计USB接口通信采用了一种特定的协议，包括传输层和报文层。

传输层负责数据的传输和流控，报文层则负责数据的封装和解封装。

传输层设计了数据的传输方式，包括同步传输和异步传输。

同步传输适用于大容量的数据传输，而异步传输适用于低速的数据传输。

流控机制可以控制数据的传输速率，以避免数据的丢失和错误。

报文层设计了数据的封装和解封装方式，包括数据的格式和差错检测。

USB接口规定了数据的格式和帧结构，以在有效载荷中传输数据。

同时还采用了差错检测机制，以保证数据的完整性。

二、USB接口的应用分析2.1 USB接口在嵌入式系统中的应用USB接口在嵌入式系统中得到了广泛的应用，例如智能家居、工业控制、智能穿戴设备等。

摘要通用串行总线，即Universal Serial Bus（USB）是一种应用前景非常广阔的新型串行接口总线。

它具有使用方便、易于扩展和传输速率高的特点，广泛应用于各种中低速计算机外设及数字设备中，并在不断发展完善之中。

基于USB总线的数据传输方法有着其他方式所没有的高速与方便，因此有着很高的实际应用价值。

本课题的主要研究内容是：掌握USB通信协议及器件工作方式、利用MCS51系列单片机控制PDIUSBD12接口芯片及周边电路、以及以此为依据设计的接口电路和通信函数，最终通过USB接口实现单片机与Windows平台计算机之间的数据通信。

本课题实现的是主机识别USB外设的过程与最基本的控制传输，是USB数据通信的基础，因此这种方式完成的接口设计具有相当的通用性，可以广泛的应用与移动硬盘、读卡器等设备的开发中。

本课题使用的USB接口芯片是Philips公司的PDIUSBD12-08，所使用的驱动是用Microsoft公司提供的DDK(驱动开发工具包)编制的，完全保证了软、硬件的可靠性、兼容性。

关键词USB PDIUSBD12 控制传输USB固件编程AbstractUniversal Serial the Bus( USB) is a new serial bus that will be wildly used in the future. It has some advantages as convenience, easy to expend and high speed on transmitting, so it can be applied to various computer peripheral devices and digital equipments. In addition, it's being improved every single day. The data transmission based on USB is more fast and convenient than the other methods, so it has high value in practical application.The main content of our task is:Study the specification of USB and master the way of how USB device works; use singlechip 89C52 to handle PDIUSBD12 and other chips; design the interface circuit and firmware, and finally realize the dialogue between the USB controller and the host operated on Windows though the USB cable.This task is to complete the process of enumeration and configure and the basic control transfer. The design achieved by this means can be applied to many other developments such as mass storage and so on because the problems in the task are the base of USB data communications.The USB controller we select is PDIUSBD12 that is produced by Philips and the driver we installed is compiled with the Device Drivers Kit(DDK) offered by Microsoft. So both the software and the hardware of the project is reliable and has good compatibility.Key words USB PDIUSBD12 Control transferUSB firmware programming目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1．1 研究的目的和意义 (1)1．2 USB技术的发展状况及前景 (1)1.2.1 USB的发展历史 (1)1.2.2 USB的特点 (2)1.2.3 USB的应用与前景 (4)1．3主要研究内容与完成情况 (4)第2章系统总体设计的软硬件原理 (6)2.1 引言 (6)2.2 任务分析及技术指标 (6)2.3 硬件电路原理概述 (6)2.3.1 总体设计方案 (6)2.3.2 单片机89C52的连接方法 (6)2.3.3 接口芯片PDIUSBD12的连接方法 (7)2.4 固件程序开发及应用过程 (11)第3章USB总线规范及传输原理简介 (12)3.1 引言 (12)3.2 通用串行总线规范 (12)3.2.1 概述 (12)3.2.2 主要内容 (12)3.3 USB传输原理 (13)3.3.1 四种传输类型简介 (13)3.3.2 USB数据传输原理 (14)3.3.3 控制传输分析 (17)3.3.4 批量传输 (18)3.4 差错控制 (18)3.5 本章小结 (19)第4章USB控制器芯片PDIUSBD12介绍 (20)4.1 引言 (20)4.2 PDIUSBD12特点 (20)4.3 PDIUSBD12数据传输原理 (21)4.4 PDIUSBD12命令代码功能与用法 (21)4.4.1初始化命令 (22)4.4.2 数据流命令 (23)4.4.3 通用命令 (25)4.3 本章小结 (25)第5章固件程序详解 (26)5.1 前言 (26)5.2 程序总体结构 (26)5.2.1 概述 (26)5.2.2 硬件提取层——HAL.C (27)5.2.3 PDIUSBD12命令接口——USBD12.C (27)5.2.4 中断服务程序——ISR.C (27)5.2.5 主循环——MAIN.C、USB.C (27)5.2.6 协议层——CHAP9.C、VDOR.C (27)5.3 各层程序流程详解 (28)5.3.1 主循环MAIN.C (28)5.3.2 协议层 (30)5.3.3 中断服务程序 (37)5.4 本章小结 (43)结论 (44)致谢 (45)参考文献 (46)附录1 (47)附录2 (53)附录3 (60)附录4 (62)第1章绪论1．1 研究的目的和意义随着计算机技术的不断提高，计算机已经逐渐深入生产生活的各个层面，并带来了翻天覆地的变革。

51单片机矩阵键盘设计
一、引言
AT89C51单片机矩阵键盘设计是嵌入式系统中一个重要的技术，它的
作用是以矩阵形式把外部按键与MCU相连，使得系统可以对外部的按键进
行检测和响应。

矩阵键盘设计在可编程嵌入式系统的设计中占有重要的地位，如智能交通系统、智能家居系统、航空电子系统等。

本文主要介绍了矩阵键盘设计中硬件电路的设计，包括按键、拉电阻、和矩阵编码等，同时给出系统的控制算法，使得系统可以实现有效的按键
检测和响应。

二、矩阵键盘概述
矩阵键盘是将多个按键排布成列行形式进行连接，一般来说，矩阵键
盘是由按键、拉电阻、矩阵编码器和控制器组成，按键是系统中重要的部件，其作用是将外部输入信号传递给控制器。

拉电阻起到的作用是防止按
键耦合，一般可以使用4.7KΩ拉电阻来防止按键耦合。

矩阵编码器用来
识别按键的状态，通常通过硬件把按键信号编码为数字信号，输入到处理
器或控制器。

控制器用来实现按键信号的检测，通过定义硬件定时器和软
件定时器，实现按键检测和处理。

1、硬件电路设计
应用AT89C51单片机矩阵键盘。

USB接口在单片机系统中的应用实践与优化USB（Universal Serial Bus）（通用串行总线）接口是一种用于计算机和外部设备之间进行数据传输和通信的标准接口。

在单片机系统中，USB接口的应用逐渐得到广泛应用并快速发展。

本文将介绍USB接口在单片机系统中的应用实践以及针对其优化的一些方法和技巧。

USB接口的应用实践起初主要是在个人计算机和外部设备之间进行数据传输，然而，随着单片机内部资源的不断增加和成本的不断降低，USB接口在单片机系统中的应用逐渐增多。

在实践中，USB接口在单片机系统中的应用主要体现在以下几个方面：1. 数据传输：单片机经过USB接口与外部设备进行数据传输，可以实现快速、稳定的数据传输。

例如，可以通过USB接口将单片机与电脑连接，实现数据的读取和写入，用于程序的下载、数据的采集等。

2. 外设控制：USB接口可以连接各种外部设备，如键盘、鼠标、打印机等。

通过单片机与USB接口的结合，可以实现对这些外部设备的控制。

例如，可以通过单片机控制USB接口与打印机进行数据传输，实现打印功能。

3. 通信功能：USB接口支持实时数据传输，可以方便地实现与其他设备之间的通信。

单片机可以通过USB接口与其他设备进行通信，如与传感器进行数据交互、与上位机进行通讯等。

针对USB接口在单片机系统中的应用，我们可以采取一些优化方法和技巧，以提高系统的性能和稳定性。

下面是一些常见的优化方法：1. 选用合适的USB芯片：不同的USB芯片有不同的性能和功能特点，选用合适的USB芯片对系统的性能和稳定性有着重要的影响。

在选择USB芯片时，需要考虑芯片的数据传输速度、功耗和支持的USB协议等因素。

2. 合理设计电路：USB接口涉及到电路设计，合理的电路设计可以提高系统的抗干扰能力和稳定性。

例如，可以采用差分线传输方式来减小传输的干扰和噪声。

3. 优化软件设计：软件部分也是需要优化的关键点。

通过合理的软件设计，可以提高系统的性能。

三江学院本科生毕业设计（论文）题目基于51单片机的USB键盘设计与实现高职院院（系）电气工程及其自动化专业学生姓名梁邱一学号 G105071013指导教师孙传峰职称讲师指导教师工作单位三江学院起讫日期 2013年12月10日至2014年4月12日摘要随着计算机技术的不断更新和多媒体技术的快速发展,传统的计算机外设接口因为存在许多缺点已经不能适应计算机的发展需要。

比起传统的AT，PS/2，串口，通用串行总线USB,具有速度快,使用方便灵活,易于扩展,支持即插即用,成本低廉等一系列优点,得到了广泛的应用。

本论文阐述了51系列单片机和USB的相关内容，详细介绍了系统的一些功能设计，包括硬件设计和软件设计。

在程序调试期间用简单的串口通信电路，通过串口调试助手掌握了USB指令的传输过程，这对整个方案的设计起到了很大的指导作用。

论文以单片机最小系统配合模拟键盘组成的USB键盘硬件系统，通过对D12芯片的学习与探索，在其基本命令接口的支持下，结合硬件进行相应的固件程序设计，使其在USB协议下，实现USB模块与PC的数据通信，完成USB键盘的功能模拟。

总结论文研究工作有阐述USB总线的原理、对本设计的系统要求作出了分析、根据要求选定元件和具体编程方案、针对系统所要实现的功能对相关芯片作了详细介绍以及在硬件部分设计了原理图。

关键词：USB；D12；PCAbstractWith the rapid development of computer technology and multimedia technology constantly updated, traditional computer peripheral interface because there are many shortcomings have been unable to meet the development needs of thepared to traditional AT, PS / 2, serial, Universal Serial Bus USB, with fast, flexible and easy to use, easy to expand, support Plug and Play, a series of advantages, such as low cost, has been widely used.This paper describes the 51 series and USB related content, detailing some of the features of the system design, including hardware and software design.During debugging a simple serial communication circuit, through the serial port debugging assistant master USB transfer instructions, which designed the entire program has played a significant role in guiding.Thesis smallest single-chip system consisting of analog keyboard with a USB keyboard hardware system, by learning and explorationD12 chips, with the support of its basic command interface, in conjunction with the corresponding hardware firmware design, making it in the USB protocol, USB module data communication with the PC, the USB keyboard to complete the functional simulation.This paper summarizes research work has elaborated the principle of the USB bus, the system is designed to require the analysis, components and solutions based on the specific requirements of the selected programming for the system to achieve the function of the relevant chips are described in detail in the hardware part of the design as well as the principle of Figure.Keywords:USB；D12；PC目录第一章绪论 (1)1.1 PC接口简介 (1)1.2 USB 接口分析 (1)1.3 USB 器件的选择 (1)第二章系统分析 (3)2.1 USB总线简介 (3)2.2 USB技术指标 (3)2.3 USB系统构成 (4)第3章系统硬件设计 (6)3.1 STC89C52单片机简介及最小系统 (6)3.1.1 单片机发展概况及发展方向 (6)3.1.2 单片机特点及结构 (6)3.1.3 复位电路设计 (8)3.1.4 单片机最小系统硬件设计 (9)3.2 PDIUSBD12接口芯片设计 (9)3.2.1 USB接口芯片简介 (9)3.2.2 USB接口芯片引脚配置 (11)3.2.3 USB接口芯片硬件设计 (14)3.2.4 USB接口芯片端点描述 (14)3.2.5 USB接口芯片命令 (16)3.3 USB键盘硬件设计 (18)第4章系统软件设计 (19)4.1 固件编程的实现 (20)4.1.1 USB接口芯片工作流程图 (20)4.1.2 PDIUSBD12命令接口----PDIUSBD12.C (21)4.1.3 USB中断服务程序----USBISR.C (21)4.1.4 按键处理流程图 (21)4.1.5 USB键盘处理程序---KEY.C (22)4.1.6 USB主循环程序----MAIN.C (23)4.2 实物演示 (25)结束语 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录A (30)附录B (37)第一章绪论1.1 PC接口简介PC中的接口有两类：串行接口和并行接口。

2012年11月第31卷第11期绵阳师范学院学报Journal of Mianyang Normal University Nov．，2012Vol．31No．11收稿日期：2012-08-30回修日期：2012-09-24作者简介：郭辛（1971－），男，讲师，硕士，主要研究方向：汽车电子控制技术。

基于51单片机的USB 接口应用设计郭辛，陈燕，杨艳（绵阳师范学院物理与电子工程学院，四川绵阳621000）摘要：基于MCS －51单片机系统，以CH372芯片为核心，设计出了USB 接口单元电路和驱动程序。

并以PC 机为宿主机，通过USB 接口，利用动态链接库技术完成了PC 机与单片机系统间的传输测试。

研究表明：在低于1Mbps 速率下，能成功实现微机和单片机之间的数据交换，对于较高速率的传输方式，应采用更高效的驱动芯片或通信类专用单片机系统完成并实现微机和单片机之间的数据交换。

关键词：CH372芯片；USB 接口；驱动程序中图分类号：TP311.1文献标识码：A 文章编号：1672-612x （2012）11-0037-040引言随着USB 接口技术在计算机上的广泛应用，USB 通信方案将在控制领域显示越来越重要的作用和广阔的发展空间，并随着电子技术和计算机技术的飞速发展，USB 技术在PC 机上的应用越来越广泛，传统的鼠标、打印机接口已逐步被更为便捷的USB 口所取代；而单片机由于自身功能局限，USB 技术在单片机系统（SCM ）中的使用受到了局限，尤其在工业控制领域数据通信仍沿用传统的串口通讯方案。

为了实现微机和单片机之间的数据交换，缩短上位机和下位机技术的差距，提升系统的兼容性，本文采用了AT89S52和通信芯片CH372开发了一个USB 接口单元电路并编写了相关的驱动程序。

经实验测试，在BR ＜100Kbps 的低速传输条件下，数据传输效果良好。

系统核心就是单片机控制器，它负责完成设备所有的控制功能，USB 接口芯片和其它输入输出模块作为单片机的外围部件挂接在系统总线上，所有器件在单片机的控制下协同工作［1－3］。

1、基于51单片机温湿度检测的设计1、设计要求1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+DHT11设计，实现温湿度检测，板上有单片机复位按键和报警指示灯等。

2、电脑USB供电3、采用C语言编程。

4、显示图片和汉字。

2、基于51单片机温湿度检测的设计1、设计要求1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+DHT11设计，实现温湿度检测。

2、3个按键调整温湿度上下限值。

3、4个发光二级管和蜂鸣器报警。

4、电脑USB供电5、采用C语言编程。

6、显示图片和汉字。

3、基于51单片机温湿度检测+电子万年历的设计1、设计要求1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+DHT11+DS1302设计，实现温湿度检测和电子万年历。

2、4个发光二级管实现温湿度报警。

3、电脑USB供电4、断电走时5、显示图片和汉字。

6、采用C语言编程。

4、基于51单片机温湿度检测+电子万年历的设计1、设计要求1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+DHT11+DS1302设计，实现温湿度检测和电子万年历。

2、4个发光二级管和蜂鸣器实现温湿度报警。

3、3个按键实现温湿度上下限数值调节。

4、电脑USB供电5、断电走时6、显示图片和汉字。

7、采用C语言编程。

5、基于51单片机温湿度检测+数字钟的设计1、设计要求1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+DHT11设计，实现温湿度检测和数字钟。

2、4个发光二级管实现温湿度报警。

3、3个按键实现温湿度上下限数值和数字钟时分秒调节。

4、电脑USB供电5、显示图片和汉字。

6、采用C语言编程。

6、基于51单片机温湿度检测+电子万年历的设计1、设计要求1、采用51单片机（STC89C52RC）+LCD12864+DHT11+DS1302设计，实现温湿度检测和电子万年历两个功能。

2、4个发光二级管实现温湿度报警。

实验五：独立式键盘实验4.5.1 实验目的1. 掌握单片机独立键盘接口设计方法。

2. 掌握单片机键盘扫描程序设计方法。

3. 掌握按键功能设计方法。

4. 掌握软件消除按键抖动方法。

4.5.2 实验预习1．熟悉Keil集成编译环境的使用方法。

2. 复习单片机C语言程序设计方法。

3. 复习独立键盘工作原理。

4. 复习按键去抖动方法。

4.5.3 实验原理实验板上提供4个独立按键，与单片机接口如图4.5.1所示，每个按键单独接单片机一个I/O接口。

只要将相应端口设为1，然后判断端口状态，如果仍为1，则按键处于断开（释放）状态，如果为0，则按键处于接通（闭合）状态。

图4.5.1 独立键盘电原理图4.5.4 预作实验任务1. 用Proteus仿真软件绘制独立键盘电路图，包括如图4.5.1所示键盘接口，单片机最小系统以及数码管动态显示电路。

2. 简述按键识别过程中如何等待按键释放。

3. 简述按键抖动对单片机系统工作性能的影响，并简介消除按键抖动的方法。

4. 编写按键识别函数，要求正确识别4个按键的状态，如果有按键按下则返回键值，从左到右四个键值分别为1~4。

并通过仿真或实验板验证（要求用软件的方法消除按键抖动）。

5.为实验板上4个按键设定不同的功能，在数码管上显示数字128，4个按键按下后分别对显示的数字做如下修改：key1：数字+1；key2：数字-1；key3：数字+10；key4：数字-10；流程图如图4.5.2所示，试设计完整程序（按键识别子程序KEYSCAN和动态显示子程序DISPLAY可直接调用这里省略）。

图4.5.2 按键功能设计流程图4.5.5 实验任务1．开机时数码管显示1002．按键key1一次数字加1，按键key2一次数字减1。

加到999时再加1归零，减到000时再减1得999。

3．按住键key3不放实现连加功能，每0.2s加1。

4．按住键key4不放实现连减功能，每0.2s减1。

4.5.6 实验步骤1．分析题意，确定算法，绘制主程序流程图。

0、说明USB Keyboard和RGB-LED单片机CH555手册版本：1D1、概述CH555芯片是一款兼容MCS51指令集的USB复合设备E8051内核单片机，其79%的指令是单字节单周期指令，平均指令速度比标准MCS51快8～15倍。

CH555支持最高32MHz系统主频，内置64K程序存储器Flash-ROM和256字节内部iRAM以及8K 字节片内xRAM，xRAM支持DMA直接内存存取。

CH555内置了全速复合USB Device设备控制器和收发器，复合USB设备控制器包括一个USB device-hub和三个HID功能子设备。

CH555内置了3*8路PWM，支持384只单色LED或者128组RGB三色LED。

CH555还内置了12位ADC模数转换、内置时钟、3组定时器和2路信号捕捉、双异步串口、SPI、I2C从机等功能模块。

下面为CH555的内部框图，仅供参考。

Pins: GND VDD V33 P00~7 P10~7 P20~7 P30~7 P40~7 P50~7 P60~7 P70 P712、特点l Core：增强型E8051内核，兼容MCS51指令集，其79%的指令是单字节单周期指令，平均指令速度比标准MCS51快8～15倍，特有XRAM数据快速复制指令，双DPTR指针。

l ROM：64KB非易失存储器Flash-ROM，支持10K次擦写，可以全部用于程序存储空间；或者可以分为60KB程序存储区和1KB数据存储区EEPROM以及3KB引导代码BootLoader/ISP程序区。

l EEPROM：数据存储区EEPROM共1K字节，分为16个独立块，支持单字节读、单字节写、块写(1～64字节)、块擦除(64字节)操作，在典型环境下一般支持100K次擦写（非担保）。

ll RAM：256字节内部iRAM，可以用于快速数据暂存以及堆栈；8KB片内xRAM，可以用于大量数据暂存以及DMA直接内存存取。

单片机与USB接口设计摘要：51系列芯片的串口通信速率较低,会在其串口通信中形成一个速度瓶颈。

通用串行总线(USB)作为一种新的微机总线接口规范，具有便捷、易扩展、低成本、低干扰等特点，非常适合作为主机和外设之间的通信接口。

本文介绍了一种比较简单方便设计USB设备的方法，设计采用51单片机和USB接口芯片组成的单片机最小系统来实现一个完整的USB设备，大大提高了通信速率。

在设计中，采用的控制器是51单片机AT89S52，USB电气接口则是PHILIPS公司的USB接口芯片PDIUSBD12。

单片机控制器作为下位机，通过USB电气接口芯片和USB总线与PC机交换数据，并实现USB设备的逻辑功能。

系统开发的最终硬件成果是一个带有USB接口的设备，通过USB 电缆与PC机相连接，能够实现主机对设备的列举，以及和PC机交换数据，并实现其扩展功能。

关键词：USB；单片机系统；PDIUSBD12；AT89S52；接口技术USB interface in the design of communicationAbstract：The communication rate of the series 51 chip is lower and it forms a tare bottle neck in serial communication. This paper introduced a simple and convenient method to design a USB apparatus, that is to say, to realize an intact USB apparatus with a minimum system of single-chip computer that made of 51 single-chip computer and USB interface, the circuit greatly improves communication rate. In this system, I adopted 51 one-chip computers AT89S52 as its controller, the chip PDIUSBD12 of PHILIPS Company as its electric interface. The one-chip computer as the next machine, exchanges the data with the PC, through the USB bus and USB electric interface chip, and it realizes the logic function of USB apparatus. It can exchange data with PC, and realize its expanding function, through connecting with PC.Key words：single-chip computer system；interface technology；PDIUSBD12；AT89S52；USB0 引 言USB 是英文UniversalSerialBus 的缩写，中文含义是“通用串行总线”。

摘要：本课程设计实现具有按键输入、数据储存、数据通信等功能的单片机系统。

该系统基于C51单片机的USB接口设计，该系统由最小C51单片机系统、USB接口模块组成。

系统实现按键输入数据保存至E2PROM后，可通过USB接口传送至上位机功能。

通过对系统的仿真及实物调试，完成了系统设计，实现了课程设计的要求。

关键字：USB，数据通信，单片机，按键输入，E2PROMAbstract:This course designs the single slice of machine system that the realization has a keystroke, the data functions, such as storage and data correspondence...etc..That system connects a people's design according to USB of C51 single slice of machine, that system from the minimum C51 single slice of machine system, and USB pick up a people mold piece constitute.The system carries out a keystroke data to keep to E2 PROMs, can connect a highest of a people's transmission through USB machine function.Passing is true to imitating of system and the real object adjust to try, completed a system design and carried out the request of course design.Key words:USB, data correspondence, single slice of machine, keystroke, E2PROM目录前言 (1)1.总体设计方案 (2)1.1接口设计方案 (2)1.1.1独立模式即（USB接口芯片外接C51芯片） (2)1.1.2 USB接口芯片集成了MCU (2)1.2系统设计方案 (2)2．系统设计原理 (3)2.1 USB接口简介 (3)2.2 I2C总线简介 (3)3．单元模块设计 (4)3.1 USB硬件电路设计 (4)3.1.1电源电路模块 (4)3.1.2单片机最小系统模块 (5)3.1.3 E2PROM模块： (6)3.1.4 USB接口模块 (7)3.2 USB软件设计 (9)3.2.1主程序介绍： (9)3.2.2 E2PROM写程序： (10)3.2.3 E2PROM读程序： (13)3.2.4 USB接口程序 (14)4.系统功能调试 (15)4.1调试用的软件简介: (15)4.2模块调试过程及结果: (15)5.设计总结 (18)6.参考文献 (19)前言USB是英文Universal Serial BUS的缩写，中文含义是“通用串行总线”。

第1章主要硬件芯片介绍1.1系统总体设计USB主机系统设计是一个软、硬件结合的整体，宏观上主要包括三个层次的设计：USB 总线物理层接口设计、USB核心系统设计和USB客户系统设计。

总线接口主要处理主机与设备之间的电气及协议层的互连，是信息包进出的物理桥梁；USB核心系统主要管理和协调主机与从机间的逻辑数据传输，解析双方联系的握手协议，是验证信息包的逻辑关卡；客户系统是最终用户直接和USB设备功能交互的逻辑平台，不同的USB设备归属于不同的类，是利用相关的类协议来实现的，所以客户系统驱动程序具有多变性，需要为专门的类定制专门的驱动程序。

在单片机上实现USB移动存储功能，具体包括USB主机接口的硬件设计和整机USB驱动固件的设计。

其中驱动固件的设计具体又包含几个协议的实现：USB1.1控制传输协议、USB BULK传输协议、USB海量存储类协议、UFI磁盘操作命令和FAT文件系统标准等。

1.2硬件设计1.2.1USB主控制器USB主控制器主要是完成底层物理接口设计，是USB系统架构的必要部分，是USB数据包进出的必经通道。

本系统采用的USB主机芯片是Cypress公司的SL811HS。

Cypress公司是最早从事USB芯片开发的公司之一，其EZ-USB系列芯片在业界有非常好的口碑。

SL811HS是当经第一个支持USB主从机的接口芯片，性能稳定，数据全面。

（1）芯片特性SL811HS是自动兼容USB全速或者低速的嵌入式USB主从机的接口芯片，它支持微处理器、微控制器或者DSP的USB接口设计，同时也可以直接连到ISA、PCMICA等其它总线[8]，芯片使用标准的USB1.1协议。

SL811HS通过内部集成的全/低速传输引擎产生USB 串行接口功能，在全速时带宽为12Mbps，低速时为1.5Mbps。

芯片支持8位并行数据端口或者I/O口的设计，同时也支持DMA，自动中断检测连接口，可以非常容易地在MCS-51系列微处理器、摩托罗拉微控制器或者其它控制芯片上完成设计。

《单片机原理与接口技术》综合实验报告实验题目：基于单片机的电子日历、数字温度计、音乐播放器学院：电子信息学院专业：12 电子信息工程实验者：潘安乐学号： 1 2 2 8 4 0 1 0 1 0前言21世纪是信息时代，电子技术发展日新月异，在电子信息发展迅猛的年代，我们不仅要掌握8051系列单片机的C语言编程，而且要掌握好按键、LCD、USB 等程序的编写，要知道几乎每一样单片机系统都要与他们打交道的。

并且单片机作为一种经典的微控制器，其技术已经涉及到我们生活、工作、科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术，作为电子专业的学生，我们学习了单片机，就要将其应用到自己的日常生活中来。

电子日历：在当代繁忙的工作与生活中，时间与我们每一个人都有非常密切的关系，每个人都受到时间的影响，随着社会、科技的发展，人类得知时间，从观太阳、摆钟到现在电子钟，不断研究、创新。

为了在观测时间的同时，能够了解其它与人类密切相关的信息，比如星期、日期等，于是电子万年历诞生了，它集时间、日期、星期等功能于一身，具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势。

对于数字电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、周日、时、分、秒等信息，还具有时间校准等功能。

数字温度计：在科学技术不断发展的今天，温度的检测.控制应用于许多行业，随着电子行业的发展，数字仪表反应快，操作简单，对环境要求不高的优点，市场上逐渐出现越来越多的数字式温度计。

实践表明，低功耗高精度的便携式数字式温度计使用方便，工作稳定，待机时间长，具有广阔的应用前景，本实验所采用的DS18B20可以很好的转换温度值，并且直接显示温度值，它的性能优于传统的感温元件并且省去了A\D、和模拟开关的设计。

数字音乐播放器：本文设计的数字音乐播放器是以单片机为核心元件的数字音乐播放器。

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点。

基于AT89C5131单片机和CPLD的USB接口用户专用键盘设计摘要：随着时代的发展，科技的进步，以及某些特殊场合情况下控制模块的深入研究和快速发展，我们需要研究出一种满足用户可自定义按键功能要求的用户专用键盘模块。

本设计采用带有usb微控制器单片机芯片at89c5131为通信的控制核心，at89c5131有较快的处理速度和较大的存储容量，还可以在系统编程，是usb接口设计的理想选择，通过编写单片机固件驱动程序和cpld控制程序，将硬件构造模块化，应用至相关特殊行业中。

关键词：at89c5131；cpld；usb；键盘设计中图分类号：tp368.11文献标识码：a文章编号：1007-9599 (2013) 06-0000-02随着时代的发展，科技的进步，以及某些特殊场合中情况下控制模块的深入研究和快速发展，我们需要研究出一种满足用户可自定义按键功能要求的用户专用键盘模块。

在用户专用键盘模块上可按用户要求布局各种功能按键，在模块面板上与按键内印制功能指示说明，例如设备的“开”、“关”、“升”、“降”等功能，用户可根据指示说明的详细流程，进而进行操作键盘模块以控制设备。

操作功能按键，按键键码由用户专用键盘发送至主机，主机返回对应点灯码或灭灯码控制用户专用键盘按键内部指示灯的亮、灭，同时主机接收键码调用对应函数控制外部设备以实现相应功能。

1用户专用键盘硬件设计本次设计用户专用键盘模块主要由at89c5131单片机、cpld、eao功能按键组成。

at89c5131单片机控制电路的主要功能是与主机进行通信，执行主机按键状态查询命令。

因单片机gpio口数量相对较少，故选择cpld作为按键和按键指示灯的扩展电路，这样的选择更适合我们的用户专用键盘的扩展设计。

1.1单片机控制设计at89c5131单片机是atmel公司生产的基于52内核的高性能微处理器芯片。

用户可以使用片上的boot loader或flashapi，通过usb接口或其他接口对flash存储器（32kb）和e2prom存储器（1kb）进行isp或者iap编程。