基于单片机的USB复合设备键盘鼠标设计

基于51单片机的USB键盘设计与实现
一、背景介绍
USB键盘是近些年来随着计算机科技发展而出现的一种新型输入设备。

它采用USB接口，是电脑设备接口标准由PS/2接口更换而来的，可以满
足现代电脑日益增长的输入需要。

现代联想主板，微星主板都采用了USB
接口出现，同时USB接口也可以有效投放鼠标、USB外置设备等。

是一种
非常有效的替代方案。

本文的主要目的是基于51单片机的USB键盘设计与实现，在此基础上，可以得出一个具有良好性能的USB键盘，它将成为计算机用户所不可
或缺的输入设备之一
二、功能要求
B键盘的硬件部分，采用51单片机作为核心，屏幕模块和按键
模块作为主要的输入设备。

2.支持USB1.1/2.0标准，能够兼容主流的主板及不同接口的设备，
实现多种输入功能并支持多种操作系统。

3.按键部分及其他硬件设计，需考虑到键盘的灵敏度、机械结构的耐
用性、按键的设计及密度等多方面因素，以提高使用者的操作方便性。

4.软件设计，在51单片机上实现USB键盘的驱动程序，在根据不同
接口的主板及设备对应的协议、功能及数据格式等配置相应的控制程序，
以保证其能够实现对应的输入功能。

三、硬件设计
1.主控：采用51单片机作为主控。

基于单片机的USB研究与设计【摘要】USB 总线具有高速传输、热拔插、即插即用等特点，已经在高速数据采集系统之中得到了越来越广泛的应用。

本文基于串口通讯的原理，分析和讨论了计算机与单片机如何通过USB接口使用相关的通讯协议实现串行通信的。

【关键词】USB 总线；串行通信；单片机计算机同外界信息交流叫做通信，是指系统利用线路来进行数据的交流，目的是将数据从一端传送到另一端，实现数据的交换。

主要方式为:串行通信、并行通信。

数据的位传送，按位顺序进行，仅仅需要一根传输线即可完成完成，成本低、传送速度迅速，距离可适当调节。

在工业与生活中常常运用计算机对设备等等方面来控制操作。

其中最杰出简单实用的串行通信不仅仅结构简单，而且执行速度快、抗干扰能力强，已被广泛应用。

B通信原理概述USB是以因特尔为主，并有其它七家公司共同制定的一项简单的串行接口标准，1994年拟定最初的草案，1996年发布了USB比较规范的第一个版本1.0。

USB能够把众多的设备与pc系统连接，全部的设备都可以通过协议来共享USB，对于我们的键盘，鼠标等运用速度不算很快的设备室完全够用的。

同时总线的功能可以消除掉PC上过多的I/O端口，而单单的以一个串行通道来代替，使PC 与外设之间的连接更容易。

USB的主要设备包括HUB以及功能设备，其中的功能设备细分为定位设备、字符设备等等。

USB连接类型简单，容易使用。

这样外部的设计就简化了很多，同时也简化了用户在判断插头对应时更简便可识别度高，实现了单一的数据通用接口，节省了时间也充分提高了利用效率。

USB总线的物理连接是一种分层很明确的菊花链式，集线器是结构的中心集合。

用户可以将外设与之相连。

附加的Hub可以连接另外的外设以及下层HUBusb。

支持最多5个HUB层以及127个外部的设备设。

2.PC与单片机通过USB的通信设计在我们日常的生活或者工程运作中，通常都是利用一台电脑与单片机构成简单的系统运作，来完成简单的数据采集以及运用，利用pc机来显示，最后打印报表等等。

（下转第129页）基于STC89C52单片机的USB 鼠标的设计任军首，汪世林（安彩高科股份有限公司河南安阳455000）【摘要】：基于USB 协议，以微控制器STC89C52为核心，控制USB 数据接收和发送电路，实现了USB 接口鼠标的设计方案。

从硬件搭建和软件设计出发，全面介绍了USB 鼠标的设计。

USB 鼠标具有高效性和方便性。

【关键词】：鼠标USB STC89C52USB 接口芯片主机HID 引言USB ,是英文Universal Serial BUS （通用串行总线）的缩写，而其中文简称为"通串线，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。

是应用在PC 领域的接口技术。

USB 接口支持设备的即插即用和热插拔功能。

USB 是在1994年底由英特尔、康柏、IBM 、Microsoft 等多家公司联合提出的。

传统的PS/2接口的鼠标不支持热拔插，实现更方便的USB 接口的鼠标有必要性。

本文介绍了一种基于USB 接口的鼠标的设计方案。

1.系统结构系统由按键模块，微控制器模块，USB 接口芯片模块，三大部分组成。

从下位机到上位机，依次经过按键扫描，微控制器分析发送，USB 接口芯片发送等几个处理过程，实现USB 接口的鼠标功能。

系统硬件结构如图1所示。

2.系统的硬件设计2.1微控制器芯片和USB 接口芯片的选择在USB 鼠标的实现中，采用STC 公司的STC89C52芯片作为微控制器，USB 接口芯片采用Philips 半导体公司的一颗通用USB 接口芯片PDIUS -BD12。

STC89C52单片机包括8K 字节程序存储空间，512字节数据存储空间，内带2K 字节EEPROM 存储空间。

之所以选用该单片机是因为它功能强大，有着易用的开发环境Keil C51并且国内有丰富的51资料。

PDIUSBD12芯片支持USB2.0的全速模式（12Mb/s ），具有软连接功能和数据流指示灯；它使用8位并行的数据口与MCU 连接，数字引脚兼容5V 逻辑电平；内置3.3V 稳压器，可直接使用5V 电源供电，也可以使用3.3V 电源供电。

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。

基于AT89C5131单片机和CPLD的USB接口用户专用键盘
设计
张鑫;张庆力;周吉
【期刊名称】《计算机光盘软件与应用》
【年(卷),期】2013(000)006
【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。

【总页数】2页(P182-183)
【作者】张鑫;张庆力;周吉
【作者单位】江苏自动化研究所，江苏连云港 222006;江苏自动化研究所，江苏连云港 222006;江苏自动化研究所，江苏连云港 222006
【正文语种】中文
【中图分类】TP368.11
【相关文献】
1.基于单片机和CPLD的串口用户专用键盘设计 [J], 周吉;
2.基于单片机和CPLD的专用直流电源控制器 [J], 俞霄靓;危建国;王晓妮;兀鹏越
3.使用C8051F32X带USB接口的单片机进行数据采集和USB接口通信(三)——C8051F32X单片机USB数据通信开发 [J], 史晓楠;杨钧友
4.基于AT89C5131单片机的汽车行驶记录仪软件设计 [J], 黄佳慧;谢剑英;陈应麟
B接口用户专用键盘快速检测模块的设计与实现 [J], 王传申;吕文发
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基于单片机的无线鼠标的设计摘要随着计算机的不断普及，计算机周边器件之中的鼠标也得到了迅速的发展。

无线鼠标则是电脑周边器件与无线通信技术的完美结合物。

MSP430单片机是一种通常用于家庭的高性能低功耗的人机接口设备（HID）应用，如：无线鼠标或键盘。

本应用报告描述了一个全功能的无线鼠标的参考设计，由MSP430单片机组成的超低功耗微控制器。

该方案解决了无线鼠标三个部分，包括Avago Technologies的超低功耗的ADNS - 3040光学鼠标传感器，以及TRF7950 27兆赫发射模块，相应的USB接收适配器都进行了讨论。

完整的硬件示意图，无线鼠标发射原理图，USB无线接收示意图，与源代码都提供了一个完整的参考设计方案。

可以实现基于MSP430单片机无线鼠标的设计。

关键词单片机；光学鼠标传感器；发射模块；USB接收适配器Wireless mouse with MCU DesignSchool of Physics and Electronic Information, Huaibei Coal Industuy Terachers College, 235000Abstract Wireless Mouse is a computer peripheral device and wireless communication technology the perfect combination of things. MSP430 MCU is a commonly used family of many high-performance low-power human interface device (HID) applications, such as: wireless mouse or keyboard.This application report describes a fully functional wireless mouse reference design, from the composition of ultra-low power MSP430 MCU microcontrollers. The program solves the wireless mouse three parts, including Avago Technologies of the ultra-low-power ADNS - 3040 optical mouse sensor， as well as the TRF7950 27 MHz transmitter module, the corresponding USB receiver adapters are discussed. A complete hardware schematic diagram launches wireless mouse, USB wireless receiver schematic, with the source code provides a complete reference design. Based on MSP430 MCU enables wireless mouse design.Keywords Microcontroller; optical mouse sensor; Transmitter Module; USB Receiver Adapter目次1导言 (5)2 鼠标发射机的硬件体系结构 (6)2.1 MSP430 单片机 (6)2.1.1 MSP430 单片机的特点 (7)2.1.2 振荡器和定时器 (8)2.1.3 MSP430单片机I/O端口控制特点 (10)2.1.4 MSP430与IIC总线器件接口 (11)2.1.5 调试接口 (12)2.1.6 中断 (12)2.2 ADNS-3040光学鼠标传感器 (13)2.3 27 - MHz的TRF7950发射模块 (14)2.4 机械组件（滚轮和按钮） (14)3 USB接收适配器 (16)3.1 TRF 7900 27-MHz的RF接收器 (16)3.2 CY7C63743USB微控制器 (17)3.3 MSP430低功耗模式 (17)4 鼠标发射机：软件体系结构 (18)4.1 滚动轮解码原理图： (18)4.2 ADNS-3040光学鼠标传感器设备的驱动程序 (18)4.3 米勒编码体系流程图和循环校验码 (19)4.3.1 米勒编码 (19)4.3.2 循环校验编码 (20)4.4 TRF7950发射机设备驱动程序 (20)5 结论 (22)6 参考文献 (22)附录一：无线鼠标发射原理图 (23)附录二：USB接收适配器原理图 (24)附录3 源代码： (25)1导言在电子技术日益发展的今天, 由于配件价格的不断下调,人们逐渐从2D中脱离出来，逐渐迈向了3D,有些有远见的厂家从价格战中脱离出来，于是科技含量较高的无线技术应运而生。

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。

基于STM32的USB简易鼠标毕业设计目录摘要 .............................................. 错误！未定义书签。

Abstract ........................................... 错误！未定义书签。

目录 ............................................................... I II 第1章引言 . (1)1.1 课题背景 (1)1.2 基于STM32的USB鼠标的设计研究方法及目标 (1)1.3 USB鼠标国内外研究现状 (2)第2章 USB协议概述 (3)2.1 USB简介 (3)2.2 USB的拓扑结构 (3)2.3 USB的电气特性 (4)2.4 USB描述符 (4)2.5 USB的包结构 (5)2.5.1令牌包 (5)2.5.2数据包 (6)2.5.3握手包 (6)2.5.4特殊包 (6)2.6 USB的传输类型 (7)第3章 STM32及MDK简介 (8)3.1 STM32简介 (8)3.2 MDK的使用 (8)第4章 USB鼠标的实现 (10)4.1 USB简易鼠标的程序编写 (10)4.2 USB鼠标的运行 (12)4.3 硬件实现 (12)设计总结 (14)附录 (15)附录A main.c (15)附录B usb_desc.c (19)附录C hw_config.c (26)附录D usb_prop.c (38)参考文献 (51)致谢 (52)第1章引言1.1 课题背景USB 接口是串行总线通信端口，支持即插即用，在计算机领域应用非常广泛。

HID设备是一种可以进行人机交互操作的设备，在USB设备中占有重要地位，可以辅助计算机进行各种操作，如常用的电脑摄像头、手写板等设备。

一般USB设备的研发非常困难，不但要严格遵守USB协议，还要编写驱动程序。