單片機(jī)課程設(shè)計(jì)--用單片機(jī)控制的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1、<p>　　課程設(shè)計(jì)（學(xué)年論文）</p><p><b>　　說(shuō)明書</b></p><p>　　課題名稱： 用單片機(jī)控制的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　學(xué)生學(xué)號(hào)：

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué)生成績(jī)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p>

3、;<p>　　課題工作時(shí)間： 至 </p><p><b>　　大學(xué)教務(wù)處 </b></p><p><b>　　目 錄 </b></p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 2</p>

4、<p>　　設(shè)計(jì)依據(jù) 3</p><p>　　控制系統(tǒng)性能說(shuō)明 4</p><p>　　硬件設(shè)計(jì) 5</p><p>　　軟件設(shè)計(jì)

5、 12</p><p>　　總結(jié) 15</p><p><b>　　附表、附圖 </b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求</b></p><p><b>

6、;　　設(shè)計(jì)任務(wù) </b></p><p>　　單片機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。特別是其中的51系列的單片機(jī)的出現(xiàn)，具有更好的穩(wěn)定性，更快和更準(zhǔn)確的運(yùn)算精度。本次設(shè)計(jì)以8051單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)空調(diào)的智能控制因?yàn)?051單片機(jī)應(yīng)用廣泛，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比高。而且還適用于儀器儀表，不僅能完成測(cè)量還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和監(jiān)控等。</p><p>　　本次以

7、單片機(jī)為主控器設(shè)計(jì)單片機(jī)主電路、數(shù)據(jù)采集接口電路擴(kuò)展A/D和D/A接口，構(gòu)成一路模擬量輸入的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，要求設(shè)計(jì)制作出硬件電路、時(shí)鐘信號(hào)控制電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多路電壓值進(jìn)行測(cè)量，可以通過(guò)ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。 </p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　以單片機(jī)為主控器．?dāng)U展A/D和D/A接口，構(gòu)成一個(gè)多路模

8、擬量輸入的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，要求設(shè)計(jì)制作出硬件電路，編制并調(diào)試出程序。 </p><p>　　1. 采用8051和ADC0809構(gòu)成一個(gè)8通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。能夠順序采集各個(gè)通道的信號(hào)。</p><p>　　2. 先利用A/D轉(zhuǎn)化器對(duì)各路電壓進(jìn)行采樣，得到相應(yīng)數(shù)字量，再按數(shù)字量與模擬量成正比關(guān)系運(yùn)算得到相應(yīng)的模擬電壓值，然后將模擬量通過(guò)顯示器顯示出來(lái)。</p><p>　

9、　3. 采集信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍：0～5V。每個(gè)通道的采樣速率：100 SPS?！続DC的參數(shù)，即每秒模數(shù)轉(zhuǎn)換器采點(diǎn)數(shù)（采樣率）?！吭O(shè)計(jì)圖紙</p><p>　　4. 繪制控制系統(tǒng)原理圖，圖中的線路連接及元件標(biāo)注必需正確無(wú)誤。</p><p>　　5．編寫相應(yīng)的單片機(jī)采集程序，到達(dá)規(guī)定的性能。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p

10、><p>　　ADC0809是TI公司生產(chǎn)的8位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，包括一個(gè)8位的逼近型的ADC部分，并提供一個(gè)8通道的模擬多路開(kāi)關(guān)和聯(lián)合尋址邏輯，為模擬通道的設(shè)計(jì)提供了很大的方便。</p><p>　　用它可直接將8個(gè)單端模擬信號(hào)輸入，分時(shí)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，在多點(diǎn)巡回監(jiān)測(cè)、過(guò)程控制等領(lǐng)域中使用非常廣泛,所以本設(shè)計(jì)中選用該芯片作為A/D轉(zhuǎn)換電路的核心。</p><p>

11、　　單片機(jī)是一種集成的電路芯塊采用了超大規(guī)模技術(shù)把具有運(yùn)算能力（如算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理）的微處理器（CPU）,隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），只讀程序存儲(chǔ)器（ROM），輸入輸出電路（I/O口），可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口（SCI），顯示驅(qū)動(dòng)電路（LCD或LED驅(qū)動(dòng)電路），脈寬調(diào)制電路(PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單片機(jī)上，構(gòu)成一個(gè)最小然而很完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確快速的

12、完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)</p><p>　　數(shù)據(jù)采樣是智能儀表、自動(dòng)控制系統(tǒng)中不可缺少的部分，如果單片機(jī)本身帶A/D、D/A功能，則不必進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。如果芯片本身不帶這種功能，則必須擴(kuò)展A/D、D/A接口，還必須擴(kuò)展存儲(chǔ)系統(tǒng)程序的EPROM，以構(gòu)成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。</p><p>　　芯片的選取應(yīng)根據(jù)應(yīng)用需要或?qū)嶒?yàn)條件進(jìn)行，當(dāng)精度要求不高時(shí)，通常用8位A /D/A電路，如選A

13、DC0809 , DAC0832及EPROM 2764等進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。</p><p><b>　　硬件框圖</b></p><p>　　硬件框圖如圖示，圖中，三路輸入信號(hào)是用5 V 電源經(jīng)電位器調(diào)節(jié)得到0~5 V的采樣輸入信號(hào)送入ADC電路的IN0~IN2。單片機(jī)分時(shí)對(duì)模擬輸入信號(hào)進(jìn)行采集，獲得數(shù)值信號(hào)單片機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)RAM中，也可以使用擴(kuò)展R A M。之后單片機(jī)將RA

14、M中的數(shù)值量送入D/A轉(zhuǎn)換電路，D/A電路通常輸出與數(shù)字量相對(duì)應(yīng)的模擬電流，經(jīng)I/ V變換成模擬電壓值。若系統(tǒng)工作正常，得到的輸出模擬電壓與輸入模擬電壓相等，可用示波器進(jìn)行比較。</p><p>　　圖 多路數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　控制系統(tǒng)性能說(shuō)明</b></p><p>　　單片機(jī)多通道數(shù)據(jù)采集測(cè)控系統(tǒng)采用集成傳感器滿足

15、測(cè)量，并將該數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流，轉(zhuǎn)換為三路輸入信號(hào)，它們是用5 V 電源經(jīng)電位器調(diào)節(jié)得到0~5 V的采樣輸入信號(hào)送入ADC電路的IN0~IN2。單片機(jī)分時(shí)對(duì)模擬輸入信號(hào)進(jìn)行采集，獲得數(shù)值信號(hào)單片機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)RAM中，也可以使用擴(kuò)展R A M。之后單片機(jī)將RAM中的數(shù)值量送入D/A轉(zhuǎn)換電路，D/A電路通常輸出與數(shù)字量相對(duì)應(yīng)的模擬電流，經(jīng)I/ V變換成模擬電壓值。若系統(tǒng)工作正常，得到的輸出模擬電壓與輸入模擬電壓相等，可用示波器進(jìn)行比較。最終通過(guò)

16、放大電路交由模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)經(jīng)單片機(jī)處理并經(jīng)輸出驅(qū)動(dòng)電路顯示于LED數(shù)碼管。該測(cè)量?jī)x可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)不同區(qū)域測(cè)量，單通道，循環(huán)測(cè)量。還具有自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)控制功能。</p><p>　　由以上大致分析，整個(gè)系統(tǒng)控制將由8051單片機(jī)為核心構(gòu)成。選用ADC0809作為模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，各個(gè)檢測(cè)信號(hào)、控制信號(hào)、顯示信號(hào)可由單片機(jī)的I/O口進(jìn)行，并由程序保證系統(tǒng)抗干擾的能力。</p><p>

17、　　將數(shù)據(jù)采集接口T-DETECT端口電壓傳入ADC0809數(shù)模轉(zhuǎn)換元件中的IN-0通道，經(jīng)轉(zhuǎn)換后通過(guò)D0至D7與單片機(jī)P0口連接，把轉(zhuǎn)換完的模擬信號(hào)以數(shù)字信號(hào)的信號(hào)的形式傳給單片機(jī)，信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后輸入LED數(shù)碼顯示管顯示。本設(shè)計(jì)使用的數(shù)據(jù)流輸出為串入并出形式，這樣的好處是使用接口較少，使用方便。</p><p>　　在功能上，本系統(tǒng)為溫度采集測(cè)控系統(tǒng)，其采用AD590溫度傳感器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流，并在電

18、路中再次轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)放大電路以及模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，交由單片機(jī)處理，其預(yù)定的處理程序存于EPROM中，以實(shí)現(xiàn)其功能要求，并最終輸出顯示于LED數(shù)碼管上。該測(cè)量?jī)x可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)不同區(qū)域測(cè)量，單通道，循環(huán)測(cè)量。還具有超溫報(bào)警和自動(dòng)控制功能，當(dāng)溫度超過(guò)某一設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)控制繼電器來(lái)關(guān)閉加溫設(shè)備。</p><p>　　在用途上，AD590的測(cè)溫范圍為- 55℃~+150℃，非線性誤差僅為±0.3℃

19、。滿足于一般環(huán)境及冷庫(kù)、一般加工廠的溫度測(cè)量，同時(shí)通過(guò)超溫報(bào)警和自動(dòng)控制功能，可以達(dá)到一定自動(dòng)化功能控制其環(huán)境溫度的變化。</p><p>　　在精度上，送入ADC的輸入信號(hào)為0~5 V，=0.0195，故其精度也可以達(dá)到其使用要求。</p><p><b>　　硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　在數(shù)據(jù)采集時(shí)，來(lái)自傳感器的模擬信號(hào)，一般都是

20、比較弱的電平信號(hào)，因此需要放大電路把輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯蟆榱顺浞掷肁/D轉(zhuǎn)換器的分辨率（A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字位數(shù)），就要把模擬輸入信號(hào)放大到與A/D轉(zhuǎn)換器滿量程電壓相應(yīng)得電平值。</p><p>　　模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，從啟動(dòng)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出數(shù)字量，需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間。在這個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)，模擬信號(hào)要基本保持不變。否則轉(zhuǎn)換精度沒(méi)有保證，特別當(dāng)輸入信號(hào)頻率較高時(shí)，會(huì)造成很大的轉(zhuǎn)換誤差。要防止這種誤

21、差的產(chǎn)生，必須在A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)將輸入信號(hào)的電平保持住，而在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后又要跟蹤輸入信號(hào)的變化。實(shí)現(xiàn)這種功能可以用采樣/保持器來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而，由于采樣/保持器的加入，大大提高了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集頻率。</p><p><b>　　硬件介紹：</b></p><p><b>　　ADC0809概述</b></p><p>

22、　　ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片</p><p><b>　　1．主要特性</b></p><p>　　1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。

23、</p><p>　　2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。 </p><p>　　3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs(時(shí)鐘為640kHz時(shí))，130μs（時(shí)鐘為500kHz時(shí)）　 </p><p>　　4）單個(gè)+5V電源供電 </p><p>　　5）模擬輸入電壓范圍0～+5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 </p><p>　　6）工作溫度范圍

24、為-40～+85攝氏度 </p><p>　　7）低功耗，約15mW。 </p><p><b>　　2．內(nèi)部結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它由8路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開(kāi)關(guān)樹(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時(shí)電路組成。 </p>

25、;<p>　　3．外部特性（引腳功能）</p><p>　　ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。下面說(shuō)明各引腳功能。 </p><p>　　IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端。 </p><p>　　2-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端。 </p><p>　　ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用

26、于選通8路模擬輸入中的一路 </p><p>　　ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 </p><p>　　START： A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。 </p><p>　　EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低

27、電平）。 </p><p>　　OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 </p><p>　　CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。 </p><p>　　REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。 </p><p>　　Vcc：電源，單一+5V。 &l

28、t;/p><p><b>　　GND：地。 </b></p><p>　　ADC0809的工作過(guò)程</p><p>　　首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC

29、變?yōu)楦唠娖剑甘続/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 </p><p>　　轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。 </p><p>　?。?）定時(shí)傳送方式 &l

30、t;/p><p>　　對(duì)于一種A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128μs，相當(dāng)于6MHz的MCS-51單片機(jī)共64個(gè)機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 </p><p><b>　?。?）查詢方式 </b></p>

31、<p>　　A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測(cè)試EOC的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 </p><p><b>　　（3）中斷方式 </b></p><p>　　把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（EOC）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 </p><p>

32、;　　不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過(guò)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)，OE信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。</p><p>　　DAC0832芯片：</p><p>　　DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個(gè)DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。D/A轉(zhuǎn)換器

33、由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。 </p><p>　　DAC0832的主要特性參數(shù)如下：</p><p>　　* 分辨率為8位； </p><p>　　* 電流穩(wěn)定時(shí)間1us； </p><p>　　* 可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入； </p><p>　　* 只需在滿量程

34、下調(diào)整其線性度； </p><p>　　* 單一電源供電（+5V～+15V）； </p><p>　　* 低功耗，20mW。 </p><p>　　DAC0832結(jié)構(gòu)：</p><p>　　* D0～D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時(shí)間應(yīng)大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò))； </p><p>　　* ILE：

35、數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效； </p><p>　　* CS：片選信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效； </p><p>　　* WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產(chǎn)生LE1，當(dāng)LE1為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LE1的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存； </p><p>　　

36、* XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效； </p><p>　　* WR2：DAC寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由WR2、XFER的邏輯組合產(chǎn)生LE2，當(dāng)LE2為高電平時(shí)，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入DAC寄存器并開(kāi)始D/A轉(zhuǎn)換。 </p><p>　　* IOUT1：電

37、流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化； </p><p>　　* IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數(shù)； </p><p>　　* Rfb：反饋信號(hào)輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度； </p><p>　　* Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V～+15V； </p><p>　　* VREF

38、：基準(zhǔn)電壓輸入線，VREF的范圍為-10V～+10V； </p><p>　　* AGND：模擬信號(hào)地 </p><p>　　* DGND：數(shù)字信號(hào)地 </p><p>　　DAC0832的工作方式 </p><p>　　根據(jù)上述對(duì)DAC0832的輸入寄存器和DAC寄存器不同的控制方法，DAC0832有如下3種工作方式： </p&g

39、t;<p><b>　　單緩沖方式。</b></p><p>　　1）單緩沖方式是控制輸入寄存器和DAC寄存器同時(shí)接收資料，或者只用輸入寄存器而把DAC寄存器接成直通方式。此方式適用只有一路模擬量輸出或幾路模擬量異步輸出的情形。 </p><p><b>　　2）雙緩沖方式。</b></p><p>　　雙緩

40、沖方式是先使輸入寄存器接收資料，再控制輸入寄存器的輸出資料到DAC寄存器，即分兩次鎖存輸入資料。此方式適用于多個(gè)D/A轉(zhuǎn)換同步輸出的情節(jié)。 </p><p><b>　　3）直通方式。</b></p><p>　　直通方式是資料不經(jīng)兩級(jí)鎖存器鎖存，即 CS*，XFER* ，WR1* ，WR2* 均接地，ILE接高電平。此方式適用于連續(xù)反饋控制線路和不帶微機(jī)的控制系統(tǒng)，

41、不過(guò)在使用時(shí)，必須通過(guò)另加I/O接口與CPU連接，以匹配CPU與D/A轉(zhuǎn)換。 </p><p><b>　　74LS90芯片</b></p><p>　　由四個(gè)主從JK觸發(fā)器和一些附加門電路組成，整個(gè)電路可分兩部分，其中FA觸發(fā)器構(gòu)成一位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；FD、FC、FB構(gòu)成異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器，在74LS90計(jì)數(shù)器電路中，設(shè)有專用置“0”端R1、R2和置位（置“9”）端S

42、1、S2。</p><p><b>　　工作方式如下：</b></p><p><b>　　五分頻</b></p><p>　　即由FD、FC、和FB組成的異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器工作方式。</p><p>　　十分頻（8421碼）</p><p>　　將QA與CK2聯(lián)接，可構(gòu)成84

43、21碼十分頻電路。</p><p><b>　　六分頻</b></p><p>　　在十分頻（8421碼）的基礎(chǔ)上，將QB端接R1，QC端接R2。其計(jì)數(shù)順序?yàn)?00～101，當(dāng)?shù)诹鶄€(gè)脈沖作用后，出現(xiàn)狀態(tài)QCQBQA=110，利用QBQC=11反饋到R1和R2的方式使電路置“0”。</p><p><b>　　九分頻</b>

44、</p><p>　　QA→R1、QD→R2，構(gòu)成原理同六分頻。</p><p>　　十分頻（5421碼）：將五進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出端QD接二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的脈沖輸入端CK1，即可構(gòu)成5421碼十分頻工作方式。</p><p>　　此外，據(jù)功能表可知，構(gòu)成上述五種工作方式時(shí)，S1、S2端最少應(yīng)有一端接地；構(gòu)成五分頻和十分頻時(shí)，R1、R2端亦必須有一端接地。</p>

45、;<p><b>　　8051單片機(jī)芯片</b></p><p>　?。停茫樱担毙蛦纹瑱C(jī)是一高性能的單片機(jī)系列，具有很強(qiáng)的系統(tǒng)擴(kuò)展能力， 可以擴(kuò)展６４ＫＢ的程序存儲(chǔ)器和６４ＫＢ的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或輸入／輸出接口，以滿足不同應(yīng)用系統(tǒng)的要求。程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址空間是重疊的， 實(shí)際訪問(wèn)時(shí)用相應(yīng)的控制信號(hào)PSEN和 ＲＤ與 ＷＲ 加以區(qū)分。它在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)域得到了極為廣

46、泛的應(yīng)用。特別是其中的51系列的單片機(jī)的出現(xiàn)，具有更好的穩(wěn)定性，更快和更準(zhǔn)確的運(yùn)算精度。本次設(shè)計(jì)以8051單片機(jī)為核心，實(shí)現(xiàn)空調(diào)的智能控制因?yàn)?0數(shù)據(jù)采集。51單片機(jī)應(yīng)用廣泛，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比高。而且還適用于儀器儀表，不僅能完成測(cè)量還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和監(jiān)控等。 </p><p><b>　　1、引腳功能：</b></p><p>　　MCS-51是標(biāo)準(zhǔn)

47、的40引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳分布請(qǐng)參照----單片機(jī)引腳圖： </p><p>　　l P0.0~P0.7 P0口8位雙向口線（在引腳的39~32號(hào)端子）。 </p><p>　　l P1.0~P1.7 P1口8位雙向口線（在引腳的1~8號(hào)端子）。 </p><p>　　l P2.0~P2.7 P2口8位雙向口線（在引腳的21~28號(hào)端子）。 </p

48、><p>　　l P3.0~P3.7 P3口8位雙向口線（在引腳的10~17號(hào)端子）。 </p><p><b>　　2、四個(gè)I/O口：</b></p><p>　?。?）P0口有三個(gè)功能：</p><p>　　A、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)做數(shù)據(jù)總線（如圖1中的D0~D7為數(shù)據(jù)總線接口） </p><p>

49、;　　B、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線（如圖1中的A0~A7為地址總線接口） </p><p>　　C、不擴(kuò)展時(shí)，可做一般的I/O使用，但內(nèi)部無(wú)上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。 </p><p><b>　?。?）P1口：</b></p><p>　　只做I/O口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 </p><p>

50、;　　（3）P2口有兩個(gè)功能</p><p>　　A、擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線使用 </p><p>　　B、做一般I/O口使用，其內(nèi)部有上拉電阻； </p><p>　?。?）P3口有兩個(gè)功能</p><p>　　除了作為I/O使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來(lái)設(shè)置，具體功能請(qǐng)參考我們后面的引腳說(shuō)明。 <

51、;/p><p>　　有內(nèi)部EPROM的單片機(jī)芯片（例如8751），為寫入程序需提供專門的編程脈沖和編程電源，這些信號(hào)也是由信號(hào)引腳的形式提供的， </p><p>　　即：編程脈沖：30腳（ALE/PROG） </p><p>　　編程電壓（25V）：31腳（EA/Vpp） </p><p>　　接觸過(guò)工業(yè)設(shè)備的兄弟可能會(huì)看到有些印刷線路板上會(huì)有

52、一個(gè)電池，這個(gè)電池是干什么用的呢？這就是單片機(jī)的備用電源，當(dāng)外接電源下降到下限值時(shí)，備用電源就會(huì)經(jīng)第二功能的方式由第9腳（即RST/VPD）引入，以保護(hù)內(nèi)部RAM中的信息不會(huì)丟失。</p><p><b>　　8282芯片</b></p><p>　　8282與74ls373是常用的地址鎖存器芯片，它們的結(jié)構(gòu)和功能一樣，只是引腳圖不同。它實(shí)質(zhì)是一個(gè)是帶三態(tài)緩沖輸出的8

53、D觸發(fā)器，在單片機(jī)系統(tǒng)中為了擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，通常需要一塊8282芯片。</p><p>　　外部特征（引腳功能）如下：</p><p><b>　　E G D Q</b></p><p><b>　　L H H H</b></p><p><b>　　L H L L</b>&l

54、t;/p><p><b>　　L L X Q</b></p><p>　　上表是8282的真值表，表中： L——低電平； H——高電平； X——不定態(tài)； Q0——建立穩(wěn)態(tài)前Q的電平； G——輸入端，與8031ALE連高電平：暢通無(wú)阻低電平：關(guān)門鎖存。圖中OE——使能端，接地。 當(dāng)G=“1”時(shí)，8282輸出端1Q—8Q與輸入端1D—8D相同； 當(dāng)G為下降沿時(shí)，將輸入數(shù)據(jù)鎖存

55、。</p><p><b>　　引腳圖</b></p><p><b>　　2764芯片</b></p><p>　　EPROM 2764的外部引線如圖所示。這是一塊8K×8bit的EPROM芯片，它的引線與SRAM芯片6264是兼容的。這給使用者帶來(lái)很大方便。因?yàn)樵谲浖{(diào)試過(guò)程中，程序經(jīng)常需要修改，此時(shí)可將程序

56、先放在6264中，讀寫修改都很方便。調(diào)試成功后，將程序固化在2764中，由于它與 6264的引腳兼容，所以可以把2764直接插在原6264的插座上。這樣，程序就不會(huì)由于斷電而丟失。</p><p>　　?     下面介紹2764各引腳的含義:</p><p>　?、?#160;A0一A12：13根地址輸入線。用于尋址片內(nèi)的8K個(gè)

57、存儲(chǔ)單元。</p><p>　?、?#160;D0～D7：8根雙向數(shù)據(jù)線，正常工作時(shí)為數(shù)據(jù)輸出線。編程時(shí)為數(shù)據(jù)輸入線。</p><p>　?、?#160;OE：輸出允許信號(hào)。低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為0時(shí)，芯片中的數(shù)據(jù)可由D0～D7端輸出。</p><p>　?、?#160;CE：選片信號(hào)。低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為0時(shí)表示選中此芯片。．</p><p&

58、gt;　　⑤ PGM:編程脈沖輸入端。對(duì)EPROM編程時(shí)，在該端加上編程脈沖。讀操作時(shí)該信號(hào)為1。</p><p>　?、?#160;VPP：編程電壓輸入端。編程時(shí)應(yīng)在該端加上編程高電壓，不同的芯片對(duì)VPP的值要求的不一樣，可以是+12.5V，+15V，+21V，+25V等。</p><p><b>　　說(shuō)明：</b></p><p>

59、;　　EPROM的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是可以擦除重寫，而且允許擦除的次數(shù)超過(guò)上萬(wàn)次。一片新的或擦除干凈EPROM芯片，其每一個(gè)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容都是FFH。要對(duì)一個(gè)使用過(guò)的EPROM進(jìn)行編程，則首先應(yīng)將其放到專門的擦除器上進(jìn)行擦除操作。擦除器利用紫外線光照射EPROM的窗口，一般經(jīng)過(guò)15—20min即可擦除干凈。擦除完畢后可讀一下EPROM的每個(gè)單元，若其內(nèi)容均為FFH，就認(rèn)為擦除干凈了。</p><p><b>

60、　　硬件連接</b></p><p>　　（1）A/D轉(zhuǎn)換部分</p><p>　　因?yàn)閱纹瑱C(jī)只能處理數(shù)字信號(hào)，所以需要把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)換功能的器件是A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器是采樣通道的核心，因此，A/D轉(zhuǎn)換器是影響數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣速率和精度的主要因素之一。 </p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電路圖如上:</p>&l

61、t;p>　　ADC0809是帶有8：1多路模擬開(kāi)關(guān)的8位A/D轉(zhuǎn)換芯片，所以它可有8個(gè)模擬量的輸入端，由芯片的A，B，C三個(gè)引腳來(lái)選擇模擬通道中的一個(gè)。A，B，C三端分別與8051的P1.0~P1.2相接。地址鎖存信號(hào)(ALE)和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)（START），由P2.7和/WR或非得到。輸出允許，由P2.7和/RD或非得到。時(shí)鐘信號(hào)，可有8051的ALE輸出得到，不過(guò)當(dāng)采用6M晶振時(shí)，應(yīng)該先進(jìn)行二分頻，以滿足ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)

62、必須小于640K的要求。</p><p>　?。?）硬件和單片機(jī)的連接部分</p><p>　　該部分用來(lái)將傳感器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行整形或電平調(diào)整，然后再傳給單片機(jī)。單片機(jī)及外設(shè)負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的工作進(jìn)行管理和控制，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)作相應(yīng)的處理。 </p><p>　?。?）D/A轉(zhuǎn)換部分</p><p>　　D/A轉(zhuǎn)換部分也是數(shù)據(jù)采集

63、系統(tǒng)的一個(gè)重要部分，在數(shù)字控制系統(tǒng)中作為關(guān)鍵器件，用來(lái)把單片機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓或電流等模擬信號(hào)，并送入執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)。</p><p><b>　?。?）外部擴(kuò)展部分</b></p><p>　　單片機(jī)進(jìn)行連續(xù)大量數(shù)據(jù)采集時(shí)內(nèi)部提供的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的這時(shí)可利用MCS-51單片機(jī)的擴(kuò)展功能，在芯片外部擴(kuò)展數(shù)據(jù)存取器。</p><

64、p><b>　　擴(kuò)展原理圖如下</b></p><p><b>　　軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　軟件流程</b></p><p><b>　　軟件編程</b></p><p>　　ORG 0000H</p>&l

65、t;p>　　LJMP START</p><p>　　START: CLR A</p><p>　　MOV P2,A</p><p>　　MOV R0,#70H</p><p>　　MOV R2,#0DH</p><p>　　LOOPMEM: MOV @R0,

66、A</p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　DJNZ R2, LOOPMEM</p><p>　　MOV 20H,#00H ;00H位在20H字節(jié)中</p><p>　　MOV A,#0FFH</p><p>　　MOV P0,A ;數(shù)據(jù)

67、口</p><p>　　MOV P1,A ;段碼口</p><p>　　MOV P3,A ;字位口</p><p>　　MAIN: LCALL TEST ;調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換程序</p><p>　　信號(hào)采集A/D轉(zhuǎn)換子程序</p><p>　　TEST:

68、 CLR A</p><p><b>　　MOV P2,A</b></p><p>　　MOV R0,#70H ;通道號(hào)地址</p><p>　　MOV R7,#08H ;</p><p>　　LCALL TESTART</p><p>　　WAIT: JB P

69、3.7,MOVD ;EOC=P3.7=1跳</p><p>　　AJMP WAIT</p><p>　　TESTART: SETB P2.3 ;ALE=1</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP </b></p>

70、<p>　　CLR P2.3</p><p>　　SETB P2.4 ;START=1</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　CLR P2.4 </p><p><

71、;b>　　NOP </b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　RET</b></p><p&

72、gt;　　MOVD: SETB P2.5 ;OE=1</p><p><b>　　MOV A,P0</b></p><p><b>　　MOV @R0,A</b></p><p><b>　　CLR P2.5</b></p><p>　　INC R0

73、 ;指向下一通道</p><p><b>　　MOV A,P2</b></p><p>　　INC A ;地址加1</p><p><b>　　MOV P2,A</b></p><p>　　CJNE A,#08H,TESTEND</p><p>　　TESTE

74、ND: JC TESTCON ;C=1跳</p><p><b>　　CLR A</b></p><p><b>　　MOV P2,A</b></p><p>　　MOV A,#0FFH</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p>

75、<p><b>　　MOV P1,A</b></p><p><b>　　MOV P2,A</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TESTCON: LCALL TESTART</p><p>　　LJMP WAIT

76、 </p><p>　　采用中斷方式進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的程序</p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p><b>　　SJMP MAIN</b></p><p><b>　　ORG 0013H</b></p><p><b

77、>　　SJMP INT1</b></p><p><b>　　ORG 0030H</b></p><p>　　MAIN: MOV R1,#30H</p><p>　　MOV R7,#08H</p><p>　　MOV DPTR,#7FFF8H</p><p><

78、;b>　　SETB IT1</b></p><p><b>　　SETB EX1</b></p><p><b>　　SETB EA</b></p><p>　　READ: MOVX @DPTR,A</p><p>　　HERE: SJMP HERE&l

79、t;/p><p>　　DJNE R7,READ</p><p><b>　　……</b></p><p>　　INT1： MOVX A,@DPTR</p><p>　　MOVX @R1，A</p><p><b>　　INC R1</b></p>&l

80、t;p><b>　　INC DPTR</b></p><p><b>　　RETI </b></p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)幾周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。在沒(méi)有做課程設(shè)計(jì)以前覺(jué)得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法

81、有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解了A/D0809的作用以及其的接口作用，C51整個(gè)實(shí)驗(yàn)做得作用了解鎖存器的型號(hào)及作用，還有編程語(yǔ)言相互嵌套的強(qiáng)大魅力，同時(shí)也意識(shí)到自己知識(shí)的匱乏，對(duì)以后的學(xué)習(xí)是種無(wú)形的激勵(lì)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。</p><p>　　在這次課

82、程設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽(tīng)聽(tīng)不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)?？傊还軐W(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺(jué)得困難比較多，真是萬(wàn)事開(kāi)頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺(jué)。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。</p>

83、<p>　　在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。本設(shè)計(jì)基本上實(shí)現(xiàn)了對(duì)多路數(shù)據(jù)采集的設(shè)計(jì)，但是由于時(shí)間緊湊以及自己的知識(shí)水平有限等原因，沒(méi)有對(duì)所設(shè)計(jì)的整個(gè)系統(tǒng)