毕业设计（论文）-USB接口检修.docVIP

江西信息应用职业技术学院毕业设计（论文）专业名称 计算机硬件与外设班 级 08硬件学生名称 指导教师 系 主 任 二零一一 年 一月三十 日毕业设计（论文）任务书i、毕业设计（论文）题目：usb接口的检修ii、毕业设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：1.从现实社会中,捕捉相关信息2.能够掌握usb接口相关电路工作原理3.有创意、有针对性的对usb接口的各个电路进行故障排查4.能够进行对usb接口的系统性的维修5.可以修复损坏的usb接口及相关电路iii、毕业设计（论文）工作内容：2009年11月30日 确定设计主题2009年12月17日 确定毕业设计任务,并完成任务书2010年2月初 基本完成作品设计2010年3月中旬 基本完成论文初稿 2010年4 月底 定稿并上交注：本页内容由指导老师填写iv、主要参考资料：1. 电脑报社.电脑大道理之一装机圣手.重庆:重庆出版社,1999.2. 王龙,上官冰冰.电脑常见故障1000例详解. 中国 铁道出版社,2002.3. 封立鹏,潘留军,电脑爱好者合订本.(下)北京电脑爱好者杂志社,20064芯片级主板维修标准教程 人民邮电出版社 欧汉文 编著计算机技术系 计算机硬件与外设专业 08硬件班学 生 日 期：自 2009年 11月 10日 至 2010年 1月 30日 指导老师 兼职教师或答疑教师（并指出所负责的部分）： 系主任 附注：任务书应该附在已完成的毕业设计说明书首页目 录摘要1关键词1引言1一、usb的基础知识21.1 usb的简述21.2 usb vs ieee139421.3前置usb接口31.4 usb口硬盘盒31.5无线usb4二、usb故障排查52.1用图解辨别主板的接口52.2 usb接口及相关的元器件82.3导致usb接口故障的因素92.4 usb接口损坏对外部设备的影响9三、usb接口的检修103.1 usb接口引脚定义103.2 usb接口引脚功能说明103.3 usb电路113.4 usb接口故障的测试点113.5 usb接口电路故障检修流程12四、usb接口检修实例（usb接口电路软件及硬件故障检修）134.1 usb接口电路bios设置故障维修134.2 usb接口电路驱动程序故障维修144.3 usb接口电路元器件烧坏故障维修154.4 usb接口电路接口虚焊故障维修154.5 usb接口电路保险丝开路故障维修164.6 usb接口供电电路的芯片故障维修174.7 usb接口电路电容短路故障维修174.8 usb接口电路数据线上电感开路故障维修18五、结语21致谢21参考文献21江西信息应用职业技术学院计算机硬件与外设专业毕业论文usb接口检修摘要：usb接口具有使用方便、数据传输率高等特点,但由于usb接口维修复杂、涉及的内容(特别是软件和硬件种类)比较多,而且主板的种类繁多,各主板上的usb接口电路设计有所不同，使得usb接口电路的维修比较困难。本文介绍了usb接口的特点、usb接口的总路线结构、usb接口的电路分析及故障检修。对usb接口的故障维修方法，观察法、电压法和电阻法等进行详细介绍说明;同时,以市面上各种不同型号主板为例,简述了各种不同故障现象实例和维修思路。关键词：usb总线结构 usb接口电路分析 故障检修引言在电脑技术日益发展的今天，usb接口将是现阶段所以接口中发展优势最强的接口。目前主流usb的接口主要有二种。分别为usb1.1接口和usb2.0接口。其中usb1.1和usb2.0接口就是我们所说的usb接口，目前usb接口以其更高的数据传输速度和良好的电气性能有逐渐取代传统的低速的串行和并行接口，usb接口成为主流的趋势，而一些早期的主板平台并不支持usb2.0接口，所以传统的usb1.1接口还将在一定范围和时间内长期存在。一、usb的基础知识1.1 usb的简述usb是英文universal serial bus的缩写，中文含义是“通用串行总线”。它不是一种新的总线标准，而是应用在pc领域的接口技术。usb是在1994年底由英特尔、康柏、ibm、microsoft等多家公司联合提出的。不过直到近期，它才得到广泛地应用。从1994年11月11日发表了usb v0.7版本以后，usb版本经历了多年的发展，到现在已经发展为2.0版本，成为目前电脑中的标准扩展接口。目前主板中主要是采用usb1.1和usb2.0，各usb版本间能很好的兼容。usb用一个4针插头作为标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，最多可以连接127个外部设备，并且不会损失带宽。usb需要主机硬件、操作系统和外设三个方面的支持才能工作。目前的主板一般都采用支持usb功能的控制芯片组，主板上也安装有usb接口插座，而且除了背板的插座之外，主板上还预留有usb插针，可以通过连线接到机箱前面作为前置usb接口以方便使用（注意，在接线时要仔细阅读主板说明书并按图连接，千万不可接错而使设备损坏）。而且usb接口还可以通过专门的usb连机线实现双机互连，并可以通过hub扩展出更多的接口。usb具有传输速度快（usb1.1是12mbps，usb2.0是480mbps, usb3.0是5 gbps），使用方便，支持热插拔，连接灵活，独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、mp3机、手机、数码相机、移动硬盘、外置光软驱、usb网卡、adsl modem、cable modem等，几乎所有的外部设备。usb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。usb接口支持设备的即插即用和热插拔功能。1.2 usb vs ieee13941 usb与ieee1394的相同点主要有哪些？ 1) 两者都是一种通用外接设备接口。 2) 两者都可以快速传输大量数据。 3) 两者都能连接多个不同设备。 4) 两者都支持热插拨。 5) 两者都可以不用外部电源。 2 usb与ieee1394的不同点有哪些？ 两者的传输速率不同。usb的传输速率与ieee1394的速率比起来真是小巫见大巫了。usb的传输速率现在只有480mbps，只能连接键盘、鼠标与麦克风等低速设备，而ieee1394可以使用3.2gbps，可以用来连接数码相机、扫描仪和信息家电等需要高速率的设备。 两者的结构不同。usb在连接时必须至少有一台电脑，并且必须需要hub来实现互连，整个网络中最多可连接127台设备。ieee1394并不需要电脑来控制所有设备，也不需要hub，ieee1394可以用网桥连接多个ieee1394网络，也就是说在用ieee1394实现了63台ieee1394设备之后也可以用网桥将其他的ieee1394网络连接起来，达到无限制连接。 两者的智能化不同。ieee1394网络可以在其设备进行增减时自动重设网络。usb是以hub来判断连接设备的增减了。 两者的应用程度不同。现在usb已经被广泛应用于各个方面，几乎每台pc主板都设置了usb接口，usb2.0也会进一步加大usb应用的范围。ieee1394现在只被应用于音频、视频等多媒体方面。 1.3前置usb接口前置usb接口是位于机箱前面板上的usb扩展接口。目前，使用usb接口的各种外部设备越来越多，例如移动硬盘、闪存盘、数码相机等等，但在使用这些设备（特别是经常使用的移动存储设备）时每次都要钻到机箱后面去使用主板板载usb接口显然是不方便的。前置usb接口在这方面就给用户提供了很好的易用性。目前，前置usb接口几乎已经成为机箱的标准配置，没有前置usb接口的机箱已经非常少见了。前置usb接口要使用机箱所附带的usb连接线连接到主板上所相应的前置usb插针（一般是8针、9针或10针，两个usb成对，其中每个usb使用4针传输信号和供电）上才能使用。在连接前置usb接口时一定要事先仔细阅读主板说明书和机箱说明书中与其相关的内容，千万不可将连线接错，不然会造成usb设备或主板的损坏。另外，由于usb2.0接口输出电压为5v，输出电流为500ma。使用前置usb接口时要注意前置usb接口供电不足的问题，在使用耗电较大的usb设备时，要使用外接电源或直接使用机箱后部的主板板载usb接口，以避免usb设备不能正常使用或被损坏。1.4 usb口硬盘盒目前的主流，其最大优点是使用方便，支持热插拔和即插即用。usb有两种标准：一种是usb1.1接口，其传输速度只有12mbps，一种是usb2.0接口，其传输速度高达480mbps。目前的主板上的usb都支持usb1.1，但usb 2.0只有较新的主板才能支持，购买时根据个人情况选择产品，虽然usb2.0向下兼容usb1.1，但支持usb2.0接口的移动硬盘盒比usb1.1的要贵一些。 1.5无线usbusb开发者论坛的主席兼英特尔公司的技术策略官jeff ravencraft表示，无线usb技术将帮助用户在使用个人电脑连接打印机、数码相机、音乐播放器和外置磁盘驱动器等设备时，从纷繁复杂的电缆连线中解放出来。无线usb标准的数据传输速率与目前的有线usb 2.0标准是一样的，均为每秒480m，两者的区别在于无线usb要求在个人电脑或外设中装备无线收发装置以代替电缆连线。在英特尔开发者论坛举办的前夕，ravencraft称，首先采用这一标准的将是外置磁盘驱动器、数码相机和打印机。而越来越多的产品将在今年第三季度开始推向市场。为了使无线usb标准得以实用，必须改善这一技术的一些不足。在星期一，usb标准小组宣布了无线联盟规范，以确保只有经过认证才能让电脑和外设通过无线usb连接起来。ravencraft补充，一直以来usb标准已经广泛的用于将数码相机、扫描仪、手机、pda、dvd刻录机和其他设备与个人电脑的连接。而无线联盟规范则详细规定了个人电脑和外设如何通过无线usb进行连接，一台电脑最多可以同时连接127个外设。无线联盟规范规定了两种建立连接的方法。第一种方法是电脑和外设先用电缆连接起来，然后再建立无线连接以供以后使用。第二种方法是外设可以提供一串数字，用户在建立连接的时候输入到电脑里面。无线usb采用超宽带技术进行通信。目前无线局域网的802.11g协议采用位于2.4ghz附近的一小段频带进行通信，而超宽带技术则采用从3.1ghz到10.6ghz的频带进行通信。超宽带的信号水平足够低，因此对于其他无线通信技术来说，超宽带信号的影响类似于噪声。无线网络目前广泛使用的技术是ieee的802.11标准，也就是英特尔所推动的wi-fi。这一技术广泛的使用在笔记本电脑上，甚至部分尼康公司和佳能公司的数码相机也采用这一技术。而无线usb技术则是一个完全不同的技术，由于这一技术实现上相对简单同时功耗只有802.11的一半，因此不少厂商都更愿意采用无线usb技术。ravencraft表示，在高端的手机和数码相机上采用802.11技术，关键是要解决电池寿命问题。而厂商们发现超宽带技术是解决这一问题的最好的办法。在距离电脑10英尺范围内，无线usb设备的传输速率将保持每秒480m。如果在30英尺范围内，传输速率将下降到每秒110m。然而随着技术的发展，无线usb的传输速率将会超过每秒1g甚至更快。目前超宽带技术不仅可以用于无线usb连接中，还可以在蓝牙和ieee的1394火线连接甚至winet短距离连接中使用。 二、usb故障排查2.1 用图解辨别主板的接口为了更好了进行usb故障的排查，本小节将可以看到多张图片来认识usb接口与其周围的接口及相关的器件。如图2.1（1）所示为一般主板上的接口。在其中我们可以看的到有鼠标 键盘 网卡 串口并口 ieee1394接口还有音频显示器接口，从图中可以看到，虽然没有标出usb的位置，但可以很明显的看出 usb接口在网卡的接口的下面。还可以发现，图中的ieee1394接口和usb接口很相近，这里大家要注意去分下。 图2.1（1）为了方便看的更清楚，如图2.1（2）为usb接口正面 图 2.1.（2）如图2.1.（3）为真实的usb接口彩图图2.1.（3） 以下几张为主板各个接口的彩图 图2.1.（4-6） 图2.1.（4）图2.1.（5）图2.1.（6）2.2 usb接口及相关的元器件为了更清楚的了解usb接口及旁边的元器件，下面以两图来具体说明如图2.2.(1)为一款815系列的主板，可以从图中很清楚的看出，usb接口旁边有很多的贴片电容和电阻，旁边有一个比较大的滤波电容，还有电源电路中的圈形的电感，在大的电容下面是一块小四方快的保险丝，为数据传输中起了保护作用。图2.2.（1）如图2.2.（2）是一款更为早期的奔二的一块主板，从图中可以各种元器件都是比较老式的。 图2.2.（2）2.3导致usb接口故障的因素导致usb接口故障主要有两个方面1 usb接口的软故障：usb接口电路bios设置故障、usb接口电路驱动程序故障2 usb接口的硬故障：usb接口电路元器件烧坏故障、usb接口电路接口虚焊故障、usb接口电路保险丝开路故障、usb接口供电电路的芯片故障、usb接口电路电容短路故障、usb接口电路数据线上电感开路故障、usb接口电路电源线接反故障。本节仅介绍了下导致usb故障的因素，在第四章会用实例进行详细的介绍。 2.4 usb接口损坏对外部设备的影响usb具有传输速度快，使用方便，支持热插拔，连接灵活，独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、mp3机、手机、数码相机、移动硬盘、外置光软驱、usb网卡、adsl modem、cable modem等，几乎所有的外部设备。当usb接口出了问题时，可想而知，以上的这些设备将会受到多大的创伤，轻则无法使用，重则烧毁以上的设备。三、usb接口的检修3.1 usb接口引脚定义接口定义如图3.2.1.（1）图3.2.1.（1）vcc为usb接口的5v供电、-data为数据输出线、+data为数据输入线、gnd为接地线3.2 usb插口引脚功能说明usb插口引脚参数如图3.2.2.（1）图3.2.2.（1）3.3 usb电路usb的电路图 如图3.2.3.（1）所示图3.2.3.（1）3.4 usb接口故障的测试点 测量vcc引脚阻值，正常值为180-380。 测量+data、-data引脚阻值，正常值为400-600。沿着阻值不正常的引脚连线，找到所连接的元器件进行检查；如故障依旧，可更换usb接口插座。usb由南桥芯片连接管理，在主板能正常工作的情况下usb接口故障一般不会由南桥芯片引起。在usb接口故障中，易损坏的元件一般为与usb接口连接的电阻、电容及usb接口插座本身。3.5 usb接口电路故障检修流程usb接口电路故障一般是由电感、滤波电容或电阻损坏等造成的，当usb接口电路出现故障时，可以按照图3.5.(1)所示的故障检修流程图进行检修。检查usb接口插座是否正常有无虚焊测量usb接口电路的供电针的对地阻值是为180欧380欧测量usb接口电路的数据传输针的对地阻值否为400欧600欧检查usb接口电路的数据传输针连接的电感等元器件，并更换故障元器件检查usb接口供电针连接的保险电感等元器件，并更换故障元器件重新焊接usb插座usb接口电路故障否否否是是检测南桥芯片，并排除故障是图3.5.(1) usb接口电路故障检测流程图四、usb接口检修实例（usb接口电路软件及硬件故障检修）4.1 usb接口电路bios设置故障维修维修1 usb接口电路故障现象:联想扬天a4600r电脑的系统是windows xp，主板支持usb2.0，在插上usb接口的闪存后，没有发现打开新硬件设备提示，打开我的电脑也没有闪存图标。另外，在设备管理器中，无通用串行总线（usb）控制器。2 usb接口电路故障分析：这种故障现象通常是因为usb接口电路在bios设置程序中屏蔽或usb接口电路硬件电路出现故障等原因产生故障。3 usb接口电路故障解决方法：1) 先首确定usb设备是否正常。可以把usb设备插到其他正常电脑上试一试。若正常就是电脑主板中的bios程序设置或usb接口电路硬件有问题。2) 把电脑进行重新启动，在重新启动过程中按住键盘上的“del”键，进入主板的bios程序设置界面，看一看usb接口是否在bios程序中被屏蔽了。3) 找到bios设置程序中的“integrated peripherals（集成设备设定）”。4) 在bios设置程序中的“integrated peripherals（集成设备设定）”下找到“onchip pci device”。如图4.1.1.（1）。5) 在bios设置程序中的 “onchip pci device”找到“onchip usb controller”和“usb 2.0 controller”将全部设置为“enbled”即可。如图4.1.（2）。6) 重新启动电脑完成。图4.1.（1） 集成控制图4.1.（2） 控制usb接口4.2 usb接口电路驱动程序故障维修维修1 usb接口电路故障现象:某台电脑的系统是windows xp，主板支持usb2.0，在插上usb接口的闪存后，没有任何反应，打开我的电脑也没有闪存图标。另外，在设备管理器中，其他设备及子项通用串行总线（usb）控制器前都带有黄色问号。2 usb接口电路故障分析：这种故障现象通常是因为usb接口电路驱动程序不正确或驱动程序丢失、感染病毒、用户操作不当等原因产生故障。3 usb接口电路故障解决方法：1) 先首确定usb设备是否正常。可以把usb设备插到其他正常电脑上测试。看是否是usb设备或电脑本身出现故障。2) 经确定是电脑本身故障，接着从主板驱动程序光盘中找到usb接口电路驱动程序。3) 选中我的电脑右击鼠标属性硬件设备管理器打开设备管理器窗口通用串行总线控制器右击弹出快捷键更新驱动程序，如图4.2.(1)。4) 重新启动电脑完成。 图4.2.(1)更新驱动程序4.3usb接口电路元器件烧坏故障维修 usb接口电路故障现象: 一块威胜主板，北桥芯片为via kt600，南桥芯片为vt 8237能够正常进入系统，但是usb设备插入usb接口后无任何反映。 故障分析：这种现象一般是usb设备或usb接口电路硬件损坏产生故障。 usb接口电路故障维修方法：首先，把usb设备接到其他正常的电脑看是否正常。如果正常则说明主板usb电路有故障，如果usb设备接到其他正常电脑也无反映说明usb设备故障，应该修usb设备。经确定usb设备无故障接着查主板上的usb接口电路，先观察usb接口电路是否有明显烧坏现象。如有先更换烧坏的元器件。如图4.3.(1)中有显示烧坏的元器件。更换相应的元器件并查其他电路是否正常如果正常就可以试机看是成功。若成功说明烧坏元器件引起故障。此故障是由于元器烧坏引起故障。图4.3.(1).元器件烧掉示例图4.4 usb接口电路接口虚焊故障维修 usb接口电路故障现象: 一块威胜694主板，北桥芯片为via694x，南桥芯片为via686b。能够正常进入系统，但是usb设备插入usb接口后有时能有时不能用。 故障分析：这种现象一般是usb设备质量不稳定或usb接口电路元器件接触不良产生故障。 usb接口电路故障维修方法：1) 首先，把usb设备接到其他正常电脑看是否正常。如果正常则说明主板usb接口电路有故障，如果usb设备接到其他正常电脑故障一样说明usb设备故障，应该查usb设备。2) 经确定usb设备无故障接着查主板上的usb接口电路，先观察usb接口电路是否有明显异常现象。如有先更换损坏的元器件。无明显损坏元器件。结果发现usb接口插座的其中一个引脚有虚焊现象。如图4.4.(2)中有明显虚焊现象。3) 用焊铁对usb接口插座引脚进行加焊即可。并查其他电器是否正常,若无明显故障可以加电测试。此故障是由于usb接口插座虚焊引起故障。图4.4.(2) 接口虚焊示例图4.5 usb接口电路保险丝开路故障维修 usb接口电路故障现象：一块intel 845pe主板，北桥芯片为intel845pe,南桥芯片为intel 82801db.能够正常进入系统，但是usb设备插入usb接口后无法找到新硬件提示信息。 故障分析：这种现象一般是usb设备或usb接口电路的电路或元器件损坏产生故障。 usb接口电路故障维修方法：1) 首先，把usb设备接到其他正常电脑看是否正常。如果正常则说明主板usb电路有故障，如果usb设备接到其他正常电脑也无反映说明usb设备故障，应该查usb设备。2) 经确定usb设备无故障接着查主板上的usb接口电路，先观察usb接口电路是否有明显异常现象。如有先更换损坏的元器件。无明显损坏元器件。3) 利用数字万用表电压档测量usb接口电路供电引脚无5v供电。沿着usb接口电路供电线路往前找，结果发现保险丝前端有5v电压，后面没有5v电压说明保险丝开路引起无5v供电，如图4.5.(3)。4) 更换同型号的保险电阻，供电正常，并查其他电路是否正常,若无明显故障可以加电测试。经试机正常。图4.5.(3) usb接口电路原理图4.6 usb接口供电电路的芯片故障维修 usb接口电路故障现象：一块intel 845d主板，北桥芯片为intel845d,南桥芯片为intel 82801db.能够正常进入系统，但是usb设备插入usb接口后无法找到新硬件提示信息。 故障分析：这种现象一般是usb设备或usb接口电路的电路和元器件损坏产生故障。 usb接口电路故障维修方法：1) 首先，把usb设备接到其他正常电脑看是否正常。如果正常则说明主板usb电路有故障，如果usb设备接到其他正常电脑也无反映说明usb设备故障，应该查usb设备。2) 经确定usb设备无故障接着查主板上的usb接口电路，先观察usb接口电路是否有明显异常现象。如有先更换损坏的元器件。无明显损坏元器件。3) 利用数字万用表电压档测量usb接口电路供电引脚无5v供电。沿着usb接口电路供电线路往前找，结果发现lf33cv前端有5v电压，而lf33cv后面没有5v电压说明lf33cv芯片引起无5v供电，如图图4.6.(4)。4) 更换同型号的lf33cv芯片，加电测量usb接口电路5v供电正常。测量其他没有发现什么异常。然后试机正常。图4.6.(4) usb接口电路原理图4.7 usb接口电路电容短路故障维修 usb接口电路故障现象：一块intel 845gv主板，北桥芯片为intel845gv,南桥芯片为intel 82801db.能够正常进入系统，但是usb设备插入usb接口后无法找到新硬件提示信息。 故障分析：这种现象一般是usb设备或usb接口电路的电路和元器件损坏产生故障。 usb接口电路故障维修方法：1) 首先，把usb设备接到其他正常电脑看是否正常。如果正常则说明主板usb电路有故障，如果usb设备接到其他正常电脑也无反映说明usb设备故障，应该查usb设备。2) 经确定usb设备无故障接着查主板上的usb接口电路，先观察usb接口电路是否有明显异常现象。如有先更换损坏的元器件。无明显损坏元器件。3) 在主板断电情况下，利用数字万用表电阻档测量usb接口电路供电引脚对地阻值为“0”欧。沿着usb接口电路供电线路往前找，如图4.7.(5)。4) 测量保险丝电阻值为正常。然后把跳线断开测量对地阻值还是为“0”欧，说明电容c1或c1短路产生故障。5) 把c1和c2更换再测量对地阻值为196欧，说明供电电路正常。测量其他没有发现什么异常。然后试机正常。图4.7.(5) usb接口电路原理图4.8 usb接口电路数据线上电感开路故障维修 usb接口电路故障现象：一块intel 845gl主板，北桥芯片为intel845gl,南桥芯片为intel 82801db.能够正常进入系统，但是usb设备插入usb接口后无法找到新硬件提示信息。 故障分析：这种现象一般是usb设备或usb接口电路的电路和元器件损坏产