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
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
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。
基于STC89C52单片机的USB鼠标的设计
（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。
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。
基于AT89C5131单片机和CPLD的USB接口用户专用键盘设计
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Cypress单片机的USB键盘设计
Ｏｎｅ ＵＳＢ Ｋｅｙｂｏａｒｄ Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｔｈｅ Ｃｙｐｒｅｓｓ ＭＣＵ
王瑞凤吴炜 Ｗａｎｇ Ｒｕｉｆｅｎｇ Ｗｕ、Ⅳｅｉ （江西蓝天学院，江西南昌３３００２９）
（Ｊｉａｎｇｘｉ Ｂｌｕｅ Ｓｋｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｘｉ Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００２９）
摘要：ＵＳＢ接口是一种简单易行又能够最大限度地节省计算机软硬件资源的接口，具有真正的即插印用、数据传输速度 快、性能稳定等优点，ＵＳＢ设备在近几年得到了迅速普及。本文设计了一种基于Ｃｙｐｒｅｓｓ单片机的ＵＳＢ键盘，首先简要介绍了 ＵＳＢ接口协议的发展和ＣＹ７Ｃ６３５１３芯片的特点，然后分析了键盘的硬件电路各部分的愿理作用和键盘扫描程序流程。
此设备为人机界面设备。
２ ＣＹ７Ｃ６３５１３芯片介绍
能（比如可以通过这５个ＦＯ口的控制来给每个键加一个发
光二极管，并且设置—个Ｌｉｇｈｔ键，编程实现按下此键就可以
控制所有的发光二极管，这样在夜间没有光线的环境下就可 以方便地使用该键盘了），本键盘的硬件电路如图一所示．图 中右边ＵＳＢ为键盘的ＵＳＢ接口，ＣＹ７Ｃ６３５１３芯片的Ｄ＋、ｎ 分别接ＵＳＢ接口的Ｄ＋和ｍ．按照ＵＳＢ规范的要求，低速 设备（１．５Ｍｂｐｓ）的ｎ数据线应当通过一个１．５ｋ的上拉电阻 连接到一个３．０Ｖ到３．６Ｖ之间的电压源。在此设计中没有使 用３．３Ｖ电源，而是将口信号线上的上拉电阻７．５Ｋ向集线 器表明—个低速设备（１．５Ｍｂｐｓ）。 电路中６ＭＨｚ晶振提供微控制器的时间基准，在电路设
到更高效的外部设备，而且具有多种速度的周边设备都可以 被连接到ＵＳＢ２．０的线路上，不像ＵＳＢｌ．１时代，因为高带宽 使得更多的设备无需担心数据传输时发生瓶颈效应。ＵＳＢ２．０ 可以使用原来ＵＳＢ定义中同样规格的线缆，接头的规格也
基于单片机的无线鼠标的设计
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。
基于STC89C52单片机的USB鼠标的设计
福
建 电
脑
１７ ０
基于 Ｓ Ｃ ９ ５ Ｔ ８ Ｃ ２单 片机 的 Ｕ Ｂ鼠标 的 设计 Ｓ
任 军 首 ．汪世 林
（安彩 高科 股份有 限公 司 河南 安 阳 ４ ５ ０ ５ ０ ０）
【 摘 要 】 基 于 ＵＳ ： Ｂ协 议 ， 以微 控 制 器 Ｓ Ｃ８ Ｃ５ Ｔ ９ ２为核 心 ， 制 ＵＳ 控 Ｂ数 据接 收 和发 送 电路 ， 实现 了
主机进 行 通信 ．鼠标 的操 作 引发 相 应 的报 告 发送 给 主 机 。 机分 析不 同的报 告 ， 主 实现 相 应 的 鼠标 操 作 。报 告 的发送 通过 Ｓ ｎ ｒｐ ｒ ） ｅ ｄｅ ｏｔ 函数 完成 。Ｓ ｎ ｒｐ ｒ 函数通 （ ｅ ｄｅ ｏｔ 过 对不 同的按 键信 息 的判 断 ． 送 不 同的 报告 。 发 这样 就 从软 件层 面上 实 现 了 Ｕ Ｂ鼠标 设 备 ．软 件 Ｓ
基 于 数 据 挖掘 的个 性 化 教 学 系统 主 要 包 括 四大 模 库 的数据 从 模 型库 中提 取学 生模 型 和挖 掘算 法模 型进 块。 模块 功 能如 下 ： ｌ 人 机交 互界 面 、 行处 理 。
在 远 程 开放 教 育 教学 过 程 中 ．我 们利 用 数据 挖 掘
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基于单片机的USB复合设备键盘鼠标设计
引言：
在信息技术日新月异的今天，USB设备已经成为我们日常生活和工
作中必不可少的一部分。
而作为最常见和最基础的USB设备，键盘和
鼠标的设计与改进一直是科技公司和设计师们的关注重点。
本文将针
对基于单片机的USB复合设备键盘鼠标设计进行讨论。
1. 单片机选型与功能需求
在设计基于单片机的USB复合设备键盘鼠标之前，首先需要根据
实际需求选择适合的单片机芯片。
考虑到键盘和鼠标的输入输出特点，我们需要选择一个具备足够的GPIO（通用输入输出）引脚数量和I/O （输入输出）功能的单片机。
比如，ATmega16系列是一款常用的低功耗、高性能的单片机，适合用于USB设备的设计。
2. 硬件设计
2.1 键盘电路设计
在键盘部分的设计中，需要确定键盘按键的位置和连接方式。
可以
采用矩阵连接的方式，将按键按行和列连接到单片机的GPIO引脚上。
通过扫描行和列的方式，可以实时检测到按键的状态，并将其作为输
入数据传输到单片机中。
2.2 鼠标电路设计
在鼠标部分的设计中，需要考虑到光学传感器或者陀螺仪传感器的选择。
这些传感器可以实时捕捉鼠标的移动并将其转换为数字信号，便于单片机的处理。
通过USB接口，可以将鼠标的移动数据发送到计算机。
3. 软件设计
3.1 USB协议与通信
USB协议是一种计算机和外部设备之间进行数据传输和通信的标准协议。
在设计USB复合设备键盘鼠标时，需要熟悉USB协议的相关规范和细节。
通过编程实现USB协议的相关函数，可以使单片机与计算机之间进行数据的传输和通信。
3.2 键盘与鼠标模拟
在单片机程序设计中，需要考虑如何实现键盘和鼠标的模拟功能。
通过模拟按键按下、释放和鼠标移动等动作，可以向计算机发送相应的信号和数据。
这样，计算机就能够接收到单片机模拟的键盘和鼠标操作，实现对计算机的控制。
4. 系统测试与优化
在完成硬件设计和软件开发之后，需要进行系统的测试和优化。
通过连接测试设备，检测键盘鼠标的输入和输出情况，对系统进行全面的功能测试和性能优化。
可以根据测试结果对电路和程序进行调整和改进，以达到更好的使用体验和稳定性。
结论：
基于单片机的USB复合设备键盘鼠标设计是一项复杂而有挑战性的任务。
通过合理选择单片机芯片、设计电路和开发软件，可以实现功能齐全、稳定可靠的USB复合设备键盘鼠标。
随着科技的发展，我们可以预见，在未来的日子里，基于单片机的USB设备将继续有新的设计理念和技术应用的突破。