基于單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　基于單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　The Design Of Multi-channel Data Acquisition System Based On SCM</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文介紹了基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是模擬域與數(shù)字

2、域之間必不可少的紐帶，它的存在具有著非常重要的作用。本文介紹的重點(diǎn)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，而該系統(tǒng)硬件部分的重心在于單片機(jī)。數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了模塊化的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了單片機(jī)AT89S52來(lái)實(shí)現(xiàn)，硬件部分是以單片機(jī)為核心，還包括A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，顯示模塊，和串行接口部分。該系統(tǒng)從機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集并應(yīng)答主機(jī)的命令。8路被測(cè)電壓通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通

3、過(guò)串行口MAX232傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，由上位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接受、處理和顯示，并用LED數(shù)碼顯示器來(lái)顯示所采集的結(jié)果。軟件部分應(yīng)用VC++編寫控制軟件，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)通信等程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集 89C52單片機(jī) ADC0809 MAX232</p><p><b>　　Abstract</b></p&

4、gt;<p>　　This article describes the hardware design and software design of the data on which based on signal-chip microcomputer .The data collection system is the link between the digital domain and analog domain.

5、 It has an very important function. The introductive point of this text is a data to collect the system. The hardware of the system focuses on signal-chip microcomputer .Data collection and communication control use modu

6、lar design. The data collected to control with correspondence to adopt a mac</p><p>　　Keyword: data acquisition AT89C52 ADC0809 MAX232</p><p><b>　　目錄</b></p><p>

7、<b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 研究背景及其目的意義1</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3 該課題研究的主要內(nèi)容內(nèi)容2</p><p>　　第二章 數(shù)據(jù)采集4</p><p>　　2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4</p

8、><p>　　2.2 方案論證5</p><p>　　2.2.1 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇5</p><p>　　2.2.2單片機(jī)的選擇5</p><p>　　2.2.3 串行口的選擇5</p><p>　　2.2.4 顯示部分6</p><p>　　2.2.5 按鍵6</p>

9、<p>　　第三章 硬件部分8</p><p>　　3.1 主機(jī)部分8</p><p>　　3.1.1 主機(jī)部分原理圖設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1.2 單片機(jī)9</p><p>　　3.2 從機(jī)部分13</p><p>　　3.2.1 從機(jī)的電路原理圖設(shè)計(jì)13</p><

10、;p>　　3.2.2 單片機(jī)之間的通信14</p><p>　　3.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC080918</p><p>　　第四章 軟件部分22</p><p>　　4.1 簡(jiǎn)介KeilUvision222</p><p>　　4.2 主機(jī)程序設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.3 從機(jī)部分程序設(shè)計(jì)

11、30</p><p>　　第五章 調(diào)試結(jié)果33</p><p><b>　　總結(jié)34</b></p><p><b>　　致謝35</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)36</b></p><p><b>　　附錄137&l

12、t;/b></p><p><b>　　附錄238</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 研究背景及其目的意義</p><p>　　近年來(lái)，數(shù)據(jù)采集及其應(yīng)用受到了人們?cè)絹?lái)越廣泛的關(guān)注，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也有了迅速的發(fā)展，它可以廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域。&

13、lt;/p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于20世紀(jì)50年代，1956年美國(guó)首先研究了用在軍事上的測(cè)試系統(tǒng)，目標(biāo)是測(cè)試中不依靠相關(guān)的測(cè)試文件，由非成熟人員進(jìn)行操作，并且測(cè)試任務(wù)是由測(cè)試設(shè)備高速自動(dòng)控制完成的。由于該種數(shù)據(jù)采集測(cè)試系統(tǒng)具有高速性和一定的靈活性，可以滿足眾多傳統(tǒng)方法不能完成的數(shù)據(jù)采集和測(cè)試任務(wù)，因而得到了初步的認(rèn)可。大概在60年代后期，國(guó)內(nèi)外就有成套的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和系統(tǒng)多屬于專用的系統(tǒng)。[11]</p

14、><p>　　20世紀(jì)70年代后期，隨著微型機(jī)的發(fā)展，誕生了采集器、儀表同計(jì)算機(jī)溶為一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。由于這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能優(yōu)良，超過(guò)了傳統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)儀表和專用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因而獲得了驚人的發(fā)展。從70年代起，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中逐漸分為兩類，一類是實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一類是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。[11]</p><p>　　20世紀(jì)80年代隨著計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到了很大

15、的發(fā)展，開(kāi)始出現(xiàn)了通用的數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要有兩類，一類以儀表儀器和采集器、通用接口總線和計(jì)算機(jī)組成。這類系統(tǒng)主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室，在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)也有一定的應(yīng)用。第二類以數(shù)據(jù)采集卡、標(biāo)準(zhǔn)總線和計(jì)算機(jī)構(gòu)成，這一類在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較多。20世紀(jì)80年代后期，數(shù)據(jù)采集發(fā)生了很大的變化，工業(yè)計(jì)算機(jī)、單片機(jī)和大規(guī)模集成電路的組合，用軟件管理，是系統(tǒng)的成本減低，體積變小，功能成倍增加，數(shù)據(jù)處理能力大大加強(qiáng)。[11]</p

16、><p>　　20世紀(jì)90年代至今，在國(guó)際上技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已成功的運(yùn)用到軍事、航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、工業(yè)等領(lǐng)域。由于集成電路制造技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）。數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為一種專門的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。該階段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的應(yīng)用要求，通過(guò)簡(jiǎn)單的增加和更改模塊，并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可擴(kuò)展或修改系統(tǒng)，迅速組成一個(gè)新的系統(tǒng)。[1

17、1]</p><p>　　盡管現(xiàn)在以微機(jī)為核心的可編程數(shù)據(jù)采集與處理采集技術(shù)的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展，而且組成一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡，把它插在微機(jī)的擴(kuò)展槽內(nèi)并輔以應(yīng)用軟件，就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，但這并不會(huì)對(duì)基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生影響。相較于數(shù)據(jù)采集板卡成本和功能的限制，單片機(jī)具多功能、高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價(jià)格等優(yōu)點(diǎn)，而雙單片機(jī)又具有精度較高、轉(zhuǎn)換速度快、能夠?qū)Χ帱c(diǎn)同時(shí)進(jìn)行

18、采集，因此能夠開(kāi)發(fā)出能滿足實(shí)際應(yīng)用要求的、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的、可靠性高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這就使得以單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是通過(guò)采集傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行分析、處理、傳輸、顯示、存儲(chǔ)和顯示。它起始于20世紀(jì)中期，在過(guò)去的幾十年里，隨著信息領(lǐng)域各種技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)據(jù)采集

19、方面的技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，采集數(shù)據(jù)的信息化是目前社會(huì)的發(fā)展主流方向。各種領(lǐng)域都用到了數(shù)據(jù)采集，在石油勘探、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、飛機(jī)飛行、地震數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域已經(jīng)得到應(yīng)用。</p><p>　　我國(guó)的數(shù)字地震觀測(cè)系統(tǒng)主要采用TDE-124C型TDE-224C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。近年來(lái)，又成功研制了動(dòng)態(tài)范圍更大、線性度更高、兼容性更強(qiáng)、低功耗可靠性的TDE-324C型地震數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)采集對(duì)拾震計(jì)輸出的電信號(hào)模擬放大后送

20、至A/D數(shù)字化，A/D采用同時(shí)采樣，采樣數(shù)據(jù)經(jīng)DSP數(shù)字濾波處理后，變成數(shù)字地震信號(hào)。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具備24位A/D轉(zhuǎn)化位數(shù)，采樣率有50HZ、100HZ、200HZ。[11]</p><p>　　由美國(guó)PASCO公司生產(chǎn)的“科學(xué)工作室”是將數(shù)據(jù)采集應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)的嶄新系統(tǒng)，它由3部分組成：（1）傳感器：利用先進(jìn)的傳感技術(shù)可實(shí)時(shí)采集技術(shù)可實(shí)時(shí)采集物理實(shí)驗(yàn)中各物理量的數(shù)據(jù)；（2）計(jì)算機(jī)接口：將來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)信號(hào)輸

21、入計(jì)算機(jī)，采樣速率最高為25萬(wàn)次/S；（3）軟件：中文及英文的應(yīng)用軟件。[11]</p><p>　　受需求牽引，新一代機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為滿足飛行實(shí)驗(yàn)應(yīng)用也在快速地發(fā)展。如愛(ài)爾蘭ACRA公司2000年研發(fā)推出的新一代KAM500機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)到了2006年。本系統(tǒng)采用16位（A/D）模擬數(shù)字變換，總采樣率達(dá)500K/S,同步時(shí)間為+/-250ns，可以利用方式組成高達(dá)1000通道的大容量的分布式采集系統(tǒng)。<

22、;/p><p>　　1.3 該課題研究的主要內(nèi)容內(nèi)容</p><p>　　數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學(xué)的重要分支之一, 它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理以及控制等問(wèn)題。它是對(duì)傳感器信號(hào)的測(cè)量與處理, 以微型計(jì)算機(jī)等高技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的一門綜合應(yīng)用技術(shù)。數(shù)據(jù)采集也是從一個(gè)或多個(gè)信號(hào)獲取對(duì)象信息的過(guò)程。隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及,數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)已成為日益重要的檢測(cè)技術(shù),廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)等需要同時(shí)監(jiān)

23、控溫度、濕度和壓力等場(chǎng)合。數(shù)據(jù)采集是工業(yè)控制等系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié),通常采用一些功能相對(duì)獨(dú)立的單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn),作為測(cè)控系統(tǒng)不可缺少的部分,數(shù)據(jù)采集的性能特點(diǎn)直接影響到整個(gè)系統(tǒng)。　</p><p>　　盡管現(xiàn)在以微機(jī)為核心的可編程數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)作為數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展,并且適于通用微機(jī)(如IBM PC 系列) 使用的板卡級(jí)數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品也已大量出現(xiàn),組成一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡(jiǎn)單到只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡,

24、把它插在微機(jī)的擴(kuò)展槽內(nèi),并輔以應(yīng)用軟件,就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能,但這并不會(huì)對(duì)基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生影響,因?yàn)閱纹瑱C(jī)功能強(qiáng)大、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、靈活性好、開(kāi)發(fā)容易等優(yōu)點(diǎn),使得基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用.</p><p>　　傳統(tǒng)的基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于沒(méi)有上位機(jī)的支持,不管采用什么樣的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,它的存儲(chǔ)容量都是有限的,所以不得不對(duì)存儲(chǔ)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行覆蓋刷新,這樣

25、不利于用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析,因而也不能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的把握。</p><p>　　本系統(tǒng)采用下位機(jī)負(fù)責(zé)模擬數(shù)據(jù)的采集,從單片機(jī)負(fù)責(zé)采集八路數(shù)據(jù)，并應(yīng)答主機(jī)發(fā)送的命令，上位機(jī)即主機(jī)是負(fù)責(zé)處理接受過(guò)來(lái)的數(shù)字量的處理及顯示，主機(jī)和從機(jī)之間用RS-232進(jìn)行通信。這樣用戶可以在上位機(jī)上編寫各種程序?qū)ξ募械臄?shù)據(jù)進(jìn)行有效查詢和分析,有利于工業(yè)過(guò)程的長(zhǎng)期正常運(yùn)行和檢查。該系統(tǒng)采用的是AT89S52單片機(jī)，此芯片功

26、能比較強(qiáng)大，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　第二章 數(shù)據(jù)采集</b></p><p>　　2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)</p><p>　　數(shù)據(jù)采集，又稱數(shù)據(jù)獲取，是利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)接口。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛引用在各個(gè)領(lǐng)域。</p><p>　　70年代初，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及大規(guī)

27、模集成電路的發(fā)展，特別是微處理器及高速A/D轉(zhuǎn)換器的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變革。原來(lái)由小規(guī)模集成的數(shù)字邏輯電路及硬件程序控制器組成的采集系統(tǒng)被微處理器控制的采集系統(tǒng)所代替。由微處理器去完成程序控制，數(shù)據(jù)處理及大部分邏輯操作，使系統(tǒng)的靈活性和可靠性大大地提高，系統(tǒng)硬件成本和系統(tǒng)的重建費(fèi)用大大地降低。</p><p>　　在該系統(tǒng)中需要將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)量，而 A/D是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的器件，他需要考慮

28、的指標(biāo)有：分辨率、轉(zhuǎn)換時(shí)間、轉(zhuǎn)換誤差等等。而單片機(jī)是該系統(tǒng)的基本的微處理系統(tǒng)，它完成數(shù)據(jù)讀取、處理及邏輯控制，數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫幌盗械娜蝿?wù)。在該系統(tǒng)中采用的是8051系列的單片機(jī)。雙機(jī)通信的串行口可以采用RS232C標(biāo)準(zhǔn)接口，由芯片MAX232實(shí)現(xiàn)雙機(jī)的通信。而數(shù)據(jù)的顯示則采用的是LED數(shù)碼管，該器件比較簡(jiǎn)單，在生活中接觸也較多。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由信號(hào)調(diào)理電路，多路切換電路，采樣保持電路，A/D,

29、單片機(jī)等組成。</p><p>　　完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所需要的系統(tǒng)框圖如圖2.1所示：</p><p><b>　　圖2.1 系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　2.2 方案論證</b></p><p>　　2.2.1 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換

30、器的種類很多，就位數(shù)來(lái)說(shuō)，可以分為8位、10位、12位和16位等。位數(shù)越高其分辨率就越高，價(jià)格也就越貴。A/D轉(zhuǎn)換器型號(hào)很多，而其轉(zhuǎn)換時(shí)間和轉(zhuǎn)換誤差也各不相同。</p><p>　　(1)逐漸逼近式A/D轉(zhuǎn)換器：它是一種速度快、精度較高、成本較低的直接式轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時(shí)間在幾微秒到幾百微秒之間。</p><p>　　(2)雙積分A/D轉(zhuǎn)換器：它是一種間接式的A/D轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)

31、，精度比較高，缺點(diǎn)是數(shù)度很慢，適用于對(duì)轉(zhuǎn)換數(shù)度要求不高的系統(tǒng)。</p><p>　　(3)并行式A/D轉(zhuǎn)換器：它又被稱為flash（快速）型，它的轉(zhuǎn)換數(shù)度很高，但她采用了很多個(gè)比較器，而n位的轉(zhuǎn)換就需要2n-1個(gè)比較器，因此電路規(guī)模也極大，價(jià)格也很貴，只適用于視頻A/D轉(zhuǎn)換器等數(shù)度特別高的領(lǐng)域。</p><p>　　鑒于上面三種方案，在價(jià)格、轉(zhuǎn)換速度等多種標(biāo)準(zhǔn)考量下，在本設(shè)計(jì)選用的是逐漸逼

32、近式A/D轉(zhuǎn)換器——ADC0809.</p><p>　　2.2.2單片機(jī)的選擇</p><p>　　單片機(jī)是一種面向大規(guī)模的集成電路芯片，是微型計(jì)算機(jī)中的一個(gè)重要的分支。此系統(tǒng)是由CPU、隨即存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、只讀程序存儲(chǔ)器、輸入輸出電路（I/O口），還有可能包括定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口、顯示驅(qū)動(dòng)電路（LCD和LED驅(qū)動(dòng)電路）、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一個(gè)單塊

33、芯片上，構(gòu)成了一個(gè)最小但完善的計(jì)算機(jī)任務(wù)。單片機(jī)要使用特定的組譯和編譯軟件編譯程序，在用keiluvision2把程序下載到單片機(jī)內(nèi)。</p><p>　　而本設(shè)計(jì)選用的是AT89C52.</p><p>　　2.2.3 串行口的選擇</p><p>　　該串行口我選用了標(biāo)準(zhǔn)RS-232C接口，它是電平與TTL電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路。常用的芯片是MAX232，MAX232

34、的優(yōu)點(diǎn)是：</p><p>　?。?）一片芯片可以完成發(fā)送轉(zhuǎn)換和接收轉(zhuǎn)換的雙重功能。</p><p>　　（2）單一電源+5V供電</p><p>　?。?）它的電路設(shè)計(jì)與連接比較簡(jiǎn)單而且功能齊全。</p><p>　　2.2.4 顯示部分</p><p>　　LED數(shù)碼顯示管是一種由LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示

35、器件。它使用了8個(gè)LED顯示管，其中7個(gè)用于顯示字符，1個(gè)用來(lái)顯示小數(shù)點(diǎn)，故通常稱之為八段發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器。對(duì)LED數(shù)碼顯示器的控制可以采用按時(shí)間向它提供具有一定驅(qū)動(dòng)能力的位選和段選信號(hào)。LED數(shù)碼顯示有動(dòng)態(tài)掃描顯示法和靜態(tài)顯示。在單片機(jī)中，為了節(jié)省硬件資源，多采用動(dòng)態(tài)掃描顯示法。</p><p><b>　　2.2.5 按鍵</b></p><p>　　鍵盤是一

36、種常見(jiàn)的輸入設(shè)備，用戶可以向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)或命令。根據(jù)案件的識(shí)別方法分類，有編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。通過(guò)硬件識(shí)別的鍵盤稱編碼鍵盤；通過(guò)軟件識(shí)別的鍵盤成為非編碼鍵盤。非編碼鍵盤有兩種接口方法：一種是獨(dú)立按鍵接口；另一種是矩陣式按鍵接口。</p><p><b>　　1、獨(dú)立按鍵接口</b></p><p>　　在單片機(jī)中，如果所需的按鍵較少，可采用獨(dú)立式鍵盤。每只按鍵

37、接單片機(jī)的一條I/O線，通過(guò)對(duì)線的查詢，即可識(shí)別各按鍵的狀態(tài)。如圖2.2所示。4只按鍵分別宇單片機(jī)的P1.0~P1.3I/O線上。無(wú)按鍵按下時(shí)，P1.0~P1.3線上均輸入高電平。當(dāng)某按鍵按下時(shí)，與其相連的I/O線將得到低電平輸入。</p><p>　　圖2.2 獨(dú)立按鍵接口圖</p><p><b>　　2.矩陣式按鍵接口</b></p><p&

38、gt;　　在單片機(jī)中需要的按鍵較多時(shí)，通常把鍵排成矩陣形式，這樣可以節(jié)省硬件資源。如對(duì)于20只按鍵接口，如采用按鍵獨(dú)立方式，需要20個(gè)I/O口。如采用矩陣式按鍵方式，則只需要9個(gè)I/O 口。如圖2.3所示。單片機(jī)系統(tǒng)中的非編碼式鍵盤程序主要由判別是否有鍵按下子程序、鍵的識(shí)別子程序、找到閉合鍵后，讀入相應(yīng)的鍵值，再轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鍵處理程序幾個(gè)部分組成。</p><p>　　圖2.3 矩陣式按鍵接口圖</p>

39、<p>　　在該系統(tǒng)中所用到的按鍵有9個(gè)，所以采取矩陣式按鍵接口方式。</p><p><b>　　第三章 硬件部分</b></p><p><b>　　3.1 主機(jī)部分 </b></p><p>　　該系統(tǒng)是一個(gè)主從式多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主機(jī)和從機(jī)均用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，它的主機(jī)部分負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和顯示，主機(jī)和從機(jī)之間

40、用RS-232進(jìn)行通信。它由AT89S52、MAX232、LED數(shù)碼顯示器組成。</p><p>　　3.1.1 主機(jī)部分原理圖設(shè)計(jì)</p><p>　　由于主機(jī)要對(duì)從機(jī)有一個(gè)命令，所以用到按鍵，將按鍵接到單片機(jī)AT89C52的P3.4的端口上，按鍵的一端接地，當(dāng)P3.4這條I/O線是一個(gè)低電平時(shí)，則表示按鍵按下。主機(jī)還要負(fù)責(zé)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和LED顯示，用兩個(gè)74HC573，一個(gè)與

41、單片機(jī)AT89C52的P2.7口相連用于位選，一個(gè)與單片機(jī)AT89C52的P2.6口相連用于段選。單片機(jī)的P0口的8位數(shù)據(jù)線與用于段選的74HC573的D0~D7相連，用于數(shù)碼管上具體的數(shù)字的顯示。單片機(jī)P0口的八位數(shù)據(jù)線與用于位選的74HC573的D0~D7相連，用于在哪個(gè)數(shù)碼管上顯示。主機(jī)跟從機(jī)的連接，又涉及到一個(gè)串行口雙機(jī)通信的問(wèn)題，根據(jù)單片機(jī)雙機(jī)通信距離、抗干擾性等要求，選擇RS-232C串行接口方法，選擇串行口MAX232來(lái)連

42、接主機(jī)和從機(jī)，將MAX232的11、12腳分別與單片機(jī)AT89C52的P3.1，P3.2腳相連，再將MAX232上的13、14腳分別與db-9的3、6腳相連。單片機(jī)AT89C52的18、19腳與它的晶振電路相連，第9腳與它的復(fù)位電路相連。其原理圖如圖3.1所示</p><p>　　圖3.1 主機(jī)部分電路原理圖</p><p><b>　　3.1.2 單片機(jī)</b>&l

43、t;/p><p><b>　?。?）單片機(jī)的概述</b></p><p>　　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)

44、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)確快速的完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)?？偟亩詥纹瑱C(jī)的特點(diǎn)可以歸納為以下幾個(gè)方面：集成度高、存儲(chǔ)容量大、外部擴(kuò)展能力強(qiáng)、控制功能強(qiáng)、低電壓、低功耗、性能價(jià)格比高、可靠性高這幾個(gè)方面。[8]</p><p>　　單片機(jī)按內(nèi)部數(shù)據(jù)通道的寬度，可分為4位、8位、16位及32位單片機(jī)。它們被

45、應(yīng)用在不同領(lǐng)域里，8位單片機(jī)由于功能強(qiáng)大，被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)控制、智能接口、儀表儀器等各個(gè)領(lǐng)域。8位單片機(jī)在中、小規(guī)模應(yīng)用場(chǎng)合仍占主流地位，代表了單片機(jī)的發(fā)展方向，在單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。隨著移動(dòng)通訊、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等高科技產(chǎn)品進(jìn)入家庭，32位單片機(jī)應(yīng)用得到了長(zhǎng)足發(fā)展。縱觀單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)：</p><p><b>　　微型單片化</b></

46、p><p><b>　　低功耗CMOS</b></p><p><b>　　3、與多品種共存</b></p><p>　　4、可靠性和應(yīng)用水平越來(lái)越高</p><p>　　單片機(jī)有著微處理器所不具備的功能，它可以獨(dú)立地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能這就是單片機(jī)的最大特點(diǎn)。然而單片機(jī)又不同于單板機(jī)

47、，芯片在沒(méi)有開(kāi)發(fā)前，它只是具備功能極強(qiáng)的超大規(guī)模集成電路，如果賦予它特定的程序，它便是一個(gè)最小的、完整的微機(jī)控制系統(tǒng)。它與單板機(jī)或個(gè)人電腦有著本質(zhì)的區(qū)別，單片機(jī)屬于芯片級(jí)應(yīng)用，需要用戶了解單片機(jī)芯片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的理論和技術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，從而使芯片具備特定的智能。[8]</p><p>　　（2） 簡(jiǎn)介AT89C52</p><p&g

48、t;　　AT89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。[8]</p><p>　

49、　AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下

50、一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。[8]其引腳圖，如圖3.2所示</p><p>　　圖3.2 AT89C52的引腳圖</p><p>　　它一共有40個(gè)引腳，引腳又分為四類。其中有四個(gè)電源引腳，用來(lái)接入單片機(jī)的工作電源。工作電源又分主電源、備用電源和編程電源。還有兩個(gè)時(shí)鐘引腳XTAL1、XTAL2。還有由P0口、P1口、P2口、P3口的所有引腳構(gòu)成的單片機(jī)的輸入/輸出（I\O）引腳。最后一種是控制

51、引腳，控制引腳有四條，部分引腳具有復(fù)位功能。</p><p>　　綜上所述，單片機(jī)的引腳特點(diǎn)是：</p><p>　　單片機(jī)多功能，少引腳，使得引腳復(fù)用現(xiàn)象較多。</p><p>　　單片機(jī)具有四種總線形式：P0和P2組成的16位地址地址總線；P0分時(shí)復(fù)用為8位數(shù)據(jù)總線；ALE、PSEN、RST、EA和P3口的INT0、INT1、T0、T1、WR、RD以及P1口的T

52、2、T2EX組成控制總線；而P3口的RXD、TXD組成串行通信總線。</p><p>　　89C52單片機(jī)的主要功能</p><p>　　?與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容</p><p>　　8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器</p><p>　　?1000次擦寫周期</p><p>　　?全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz

53、</p><p>　　?三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器</p><p>　　?32個(gè)可編程I/O口線</p><p>　　?三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　?八個(gè)中斷源</b></p><p>　　?全雙工UART串行通道</p><p>　　?低功耗空閑和掉電模

54、式</p><p><b>　　?掉電后中斷可喚醒</b></p><p><b>　　?看門狗定時(shí)器</b></p><p><b>　　?雙數(shù)據(jù)指針</b></p><p><b>　　?掉電標(biāo)識(shí)符</b></p><p>　　

55、3.1.3 LED數(shù)碼顯示器的應(yīng)用原理</p><p>　　簡(jiǎn)單的講，LED數(shù)碼顯示器就是由發(fā)光二極管組成的，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.3所示，LED數(shù)碼顯示器有兩種連接方式：</p><p>　?。?）共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時(shí)公共陰極接地。每個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極與輸入端相連。如圖3.4所示</p><p>　　（2）共陽(yáng)極接法。把發(fā)光二極管

56、的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極，使用時(shí)公共陽(yáng)極接+5V，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過(guò)電阻與輸入端相連。如圖3.5所示</p><p>　　圖3.2 LED內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖3.3 共陰極接法 圖3.4 共陽(yáng)極接法</p><p>　　為了顯示字符，要為L(zhǎng)ED顯示器提供顯示段碼（或稱字形代碼），組成一個(gè)“8”字的七段，再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)八段。各段位碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系

57、如表3.1所示。[8]</p><p>　　表3.1 段位碼對(duì)應(yīng)關(guān)系</p><p><b>　　3.2 從機(jī)部分 </b></p><p>　　該系統(tǒng)的從機(jī)負(fù)責(zé)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，并應(yīng)答主機(jī)的命令，需要用到ADC0809、AT59C52,又由于它們兩個(gè)的時(shí)鐘頻率不一樣，所以又要用到一個(gè)74LS74。</p><p>　

58、　3.2.1 從機(jī)的電路原理圖設(shè)計(jì)</p><p>　　該部分需要對(duì)模擬量進(jìn)行一次模數(shù)轉(zhuǎn)換，則要用到一個(gè)ADC0809，又因?yàn)樗鼈冎g的時(shí)鐘頻率不一樣又需要用到一個(gè)74LS74對(duì)其進(jìn)行一個(gè)二分頻的工作，這個(gè)只需要將74LS74的第3根引腳與單片機(jī)AT89C52的第30根引腳相連，將74LS74 的第9根引腳與ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)引腳相連。單片機(jī)AT89C52的P0口與ADC0809的D0~D7相連，而ADC0

59、809的ADDA、ADDB、ADDC分別與P0口的低三位相連。其用到的MAX232與主機(jī)部分的電路連接方法一樣。其電路圖如3.5所示</p><p>　　圖3.5 從機(jī)部分電路設(shè)計(jì)圖</p><p>　　3.2.2 單片機(jī)之間的通信</p><p>　?。?）串口通信RS-232C</p><p>　　計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)傳

60、送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時(shí)，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來(lái)進(jìn)行通訊。 RS-232-C接口（又稱 EIA RS-232-C）是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo) 準(zhǔn)。它的

61、全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間 串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25個(gè)腳的 DB25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定。</p><p>　　（1）接口的信號(hào)內(nèi)容 實(shí)際上RS-232-C的25條引線中有許多是很少使用的，在計(jì)算機(jī)與終端通訊中一般只使用3-9條引線。RS-232-C最常用的9條引線的信號(hào)內(nèi)容。見(jiàn)表3.2所示</

62、p><p>　　（2）接口的電氣特性 在RS-232-C中任何一條信號(hào)線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系。即：邏輯“1”，-5— -15V；邏輯“0” +5— +15V 。噪聲容量為2V。即要求接收器能識(shí)別低至+3V的信號(hào)作為邏輯“0”，高于—3V的信號(hào)作為邏輯“1”。 </p><p>　　表3.2 常用引線的信號(hào)內(nèi)容</p><p>　　（3）接口的物理結(jié)構(gòu) RS-232C接

63、口連接器一般使用型號(hào)為DB-25的25芯插頭座，通常插頭在DCE端,插座在DTE端。一些設(shè)備與PC機(jī)連接的RS-232-C接口,因?yàn)椴皇褂脤?duì)方的傳送控制信號(hào),只需三條接口線,即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”和“信號(hào)地”。所以采用DB-9的9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。兩個(gè)DB-9的連接如圖3.6所示</p><p>　　圖3.6 兩個(gè)DB-9的連接圖</p><p>　?。?）傳輸電纜長(zhǎng)度

64、 由RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長(zhǎng)度應(yīng)為50英尺，其實(shí)這個(gè)4%的碼元畸變是很保守的，在實(shí)際應(yīng)用中，約有99%的用戶是按碼元畸變10-20%的范圍工作的，所以實(shí)際使用中最大距離會(huì)遠(yuǎn)超過(guò)50英尺。 </p><p>　?。?） 簡(jiǎn)介MAX232</p><p>　　MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路,使用+5v單電源供電，可以

65、實(shí)現(xiàn)TTL電平與RS-232C電平相互轉(zhuǎn)換的IC芯片。</p><p>　　MAX內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3.7所示</p><p>　　圖3.7 MAX232的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分：</p><p>　　第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，提供給RS

66、-232串口電平的需要。</p><p>　　第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT

67、送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。</p><p>　　第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）。</p><p>　　引腳結(jié)構(gòu)圖如圖3.8所示：</p><p>　　圖3.8 MAX232的引腳結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　其中引腳1-

68、6（C1+、V+、C1_、C2+、C2-、V-）用于電源電壓轉(zhuǎn)換，只要在外部接入相應(yīng)電解電容即可；引腳7-10和引腳11-14構(gòu)成兩組TTL信號(hào)電平與RS-232C信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換電路，對(duì)應(yīng)引腳可直接與單片機(jī)串行口的TTL電平引腳和PC的RS-232C電平引腳相連。</p><p>　　單片機(jī)與MAX232的連接如圖3.9所示</p><p>　　圖3.9 單片機(jī)與MAX232的連接圖<

69、;/p><p>　　3.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809</p><p>　　在我們所測(cè)控的信號(hào)中軍事連續(xù)變化的物理量，而要對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理,則需要將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，A/D轉(zhuǎn)換器就是為了將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)字量。</p><p>　　按模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的原理可以分為3種：雙積分式、逐次逼近式及并行式A/D轉(zhuǎn)換器。而該系統(tǒng)選用的是ADC0809，下

70、面就具體的介紹一下ADC0809的工作原理。</p><p><b>　　C0809的介紹</b></p><p>　　ADC0809是八通道的八位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。由單一的5V電源供電，片內(nèi)帶有鎖存功能的8選1的模擬開(kāi)關(guān)。由C、B、A的編碼來(lái)決定所選的模擬通道。轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us。轉(zhuǎn)換誤差為1/2LSB。</p><p>　　它的引腳

71、的排列及其功能，其引腳圖見(jiàn)3.10</p><p>　　圖3.10 ADC0809的引腳圖</p><p>　　IN7~IN0 ：八個(gè)通道的模擬輸入量。</p><p>　　ADDA、ADDB、ADDC：模擬通道地址線。當(dāng)CBA=000時(shí)，IN0輸入，當(dāng)CBA=111時(shí)，IN7輸入。</p><p>　　ALE：地址鎖存信號(hào)。</p&g

72、t;<p>　　START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，高電平有效。</p><p>　　D7~D0：數(shù)據(jù)輸出線。三態(tài)輸出，D7是最高位，D0是最低位。</p><p>　　OE：輸出允許信號(hào)，高電平有效。</p><p>　　CLK：時(shí)鐘信號(hào)，最高頻率為 640KHZ。</p><p>　　EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)。上升沿后高電平有效。&l

73、t;/p><p>　　Vcc：+5V電源。</p><p>　　Vref：參考電壓。</p><p>　　2、ADC0809時(shí)序圖及其接口電路</p><p>　　ADC0809的時(shí)序圖如圖3.11所示：</p><p>　　圖3.11 ADC0809的時(shí)序圖</p><p>　　其工作過(guò)程是：AL

74、E的上升沿將A、B、C端選擇的通道地址鎖存到8位A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端。START的下降驗(yàn)啟動(dòng)8位A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始使EOC端輸出低電平。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，EOC輸出高電平。該信號(hào)通?？勺鳛橹袛嗌暾?qǐng)信號(hào)。OE為讀出數(shù)據(jù)允許信號(hào)。OE端為高電平時(shí)，可以讀出轉(zhuǎn)換的數(shù)字量。硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)時(shí)序關(guān)系及軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　ADC0809與AT89C52單片機(jī)的接口方式，如圖3.12所示：

75、</p><p>　　圖3.12 ADC0809與單片機(jī)的連接圖</p><p>　　由于ADC0809具有輸出3態(tài)鎖存器，其八位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連。地址譯碼引腳A、B、C分別與地址總線低三位A0、A1、A2相連，以選通IN0~IN7中的一個(gè)通道。在啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，由單片機(jī)的P3.4控制A/D轉(zhuǎn)換器的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動(dòng)，由于ALE和START連在一起，因此AD0809在鎖存

76、通道的同時(shí)，也啟動(dòng)了A/D轉(zhuǎn)換器。在讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，用低電平的讀信號(hào)RD，產(chǎn)生的正脈沖作為OE信號(hào)，用以打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器。將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。而低電平的寫信號(hào)WR則表示轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)。</p><p><b>　　第四章 軟件部分</b></p><p>　　4.1 簡(jiǎn)介KeilUvision2</p><p>　　Keil提供了包括C編譯器

77、、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（UVISION）將這些組合在一起。</p><p>　　Keil有以下幾個(gè)特點(diǎn)：</p><p>　　全功能的源代碼編輯器；</p><p>　　器件庫(kù)用來(lái)配置開(kāi)發(fā)工具設(shè)置；</p><p>　　項(xiàng)目管理器用來(lái)創(chuàng)建和維護(hù)用戶的項(xiàng)目；</p>

78、;<p>　　集成的MAKE工具可以匯編、編譯和連接用戶嵌入式應(yīng)用；</p><p>　　所有開(kāi)發(fā)工具的設(shè)置都是對(duì)話框形式的；</p><p>　　真正的源代碼級(jí)的對(duì)CPU和外圍器件的調(diào)試器；</p><p>　　高級(jí)GDI(AGDI)接口用來(lái)在目標(biāo)硬件上進(jìn)行軟件調(diào)試以及和Monitor-51進(jìn)行通信</p><p><b

79、>　　其使用的過(guò)程為:</b></p><p>　　首先打開(kāi)KeilUvision2，在KEIL系統(tǒng)中，每做個(gè)獨(dú)立的程序，都視為工程。首先從菜單中的工程中“新建工程”，建立我們將要做的工程項(xiàng)目：</p><p>　　接下來(lái)Keil環(huán)境要求我們?yōu)?2工程選擇一個(gè)單片機(jī)型號(hào)；我們選擇Ateml公司的89C51（雖然我使用的是AT89S52，但由于89S51與89C51內(nèi)外部的

80、結(jié)構(gòu)完全一樣，所以這里仍然用“89C51”）。“確定”后工程就算建立好了。</p><p>　　立了工程項(xiàng)目以后現(xiàn)在就要為工程添加程序，點(diǎn)擊“文件”中的新建，新建一個(gè)空白文檔；這個(gè)空白文檔就是我們編寫單片機(jī)程序的場(chǎng)所。在這里可以進(jìn)行編輯、修改等操作。根據(jù)題意，在文檔中寫入代碼，寫完后再檢查一下，然后保存，然后再將保存好的文檔添加到工程中，具體做法如下：</p><p>　　程序文件添加完畢

81、后，對(duì)其進(jìn)行編譯當(dāng)前程序、編譯修改過(guò)的文件并生成應(yīng)用程序、重新編譯所有文件并生成應(yīng)用程序后，再點(diǎn)擊TARGET，則其頁(yè)面為：</p><p>　　再點(diǎn)擊圖案上的Output鍵</p><p>　　接下來(lái)就是點(diǎn)擊上圖中的select folder for objects鍵，得到下圖將其產(chǎn)生的HEX文件存儲(chǔ)在E盤zh文件夾中。</p><p>　　最后一步就是利用STC

82、-ISP將HEX文件燒錄到單片機(jī)里。</p><p>　　4.2 主機(jī)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　本軟件系統(tǒng)有一個(gè)主程序，五個(gè)子程序，五個(gè)子程序分別為向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序putc_to_serialport（）、鍵盤掃描子程序Keys_Scan()、LED數(shù)據(jù)顯示子程序Display_Result(int d)、延時(shí)子程序Delay()、主機(jī)串口接受中斷子程序Serial_INT() i

83、nterrupt 4。</p><p><b>　?。?）主程序</b></p><p>　　主程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行初始化，主要是進(jìn)行定時(shí)/計(jì)數(shù)的初始化，然后調(diào)用鍵盤掃描程序Keys_Scan()，再根據(jù)按下的鍵來(lái)調(diào)用向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序putc_to_serialport（）將相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送給串行口。當(dāng)沒(méi)有鍵按下時(shí)，則送一個(gè)數(shù)F給LED顯示器。其流程圖見(jiàn)圖4.1</

84、p><p>　?。?）向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序putc_to_serialport（）</p><p>　　該程序首先將數(shù)據(jù)發(fā)送到串行口，當(dāng)T1=0時(shí)，表明傳送結(jié)束。其流程圖如4.2所示</p><p>　?。?）鍵盤掃描子程序Keys_Scan()</p><p>　　該程序是先將行選好，然后再選定列就可以確定到具體的哪一個(gè)按鍵。其流程圖如圖4.3

85、所示</p><p>　?。?）LED顯示程序Display_Result(int d)</p><p>　　該子程序用的數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示方式。先將單片機(jī)的P2.7口選通進(jìn)行位選,然后將位選的值發(fā)送給單片機(jī)P1口。接著將單片機(jī)的P2.6口選通進(jìn)行段選，然后將要顯示的數(shù)字的值發(fā)送給P0口。然后調(diào)用延時(shí)，接著將P2.7、P2.6口置0，下面是重復(fù)上面的過(guò)程，直到要顯示的數(shù)字全部顯示在數(shù)碼上。其流

86、程圖如4.4所示。</p><p>　?。?）主機(jī)串口接受中斷子程序Serial_INT() interrupt 4。</p><p>　　當(dāng)RI =1時(shí)，接受串口過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，并對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行X*05H/0FFH的處理，接下來(lái)用處理過(guò)的數(shù)據(jù)調(diào)用LED顯示程序Display_Result(int d)。如圖4.4所示</p><p><b>　　圖4.1主程序

87、</b></p><p>　　圖4.2 向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序putc_to_serialport（）</p><p>　　圖4.3鍵盤掃描子程序Keys_Scan()</p><p>　　圖4.4 LED顯示程序Display_Result(int d)</p><p>　　圖4.5 主機(jī)串口接受中斷子程序Serial_INT(

88、) interrupt 4</p><p>　　4.3 從機(jī)部分程序設(shè)計(jì)</p><p>　　該部分的程序包括一個(gè)主程序、三個(gè)子程序，三個(gè)子程序分別為從機(jī)串口接受中斷函數(shù)Serial_INT() interrupt 4、向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序putc_to_SerialPort(uchar c)和模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序ADCON。</p><p><b>　?。?）

89、主程序</b></p><p>　　主程序是進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，由于主從兩個(gè)單片機(jī)要進(jìn)行通信，所以兩個(gè)單片機(jī)的初始化應(yīng)該是相同的，并調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換。其流程圖如圖4.6所示</p><p>　?。?）從機(jī)串口接受中斷函數(shù)Serial_INT() interrupt 4</p><p>　　因?yàn)榘l(fā)送完成和接受到新字節(jié)都會(huì)觸發(fā)串口中斷，因此串口中斷程序里用if(

90、RI)來(lái)表示接受中斷，然后將RI清0。再判斷接受到的數(shù)據(jù)第4位是否為1，如果為1，則按照主機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的通道進(jìn)行采集，如果為0，則調(diào)用循環(huán)采集程序。如圖4.7所示</p><p>　　(3)模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序ADCON</p><p>　　先要選通ADC0809，又因?yàn)锳DC0809具有8個(gè)通道，利用For循環(huán)進(jìn)行8次采集,接下來(lái)選擇轉(zhuǎn)換通道，F(xiàn)8H~FFH用以選擇輸入模擬信號(hào)的通道IN0~IN

91、7的選擇，首先從第一個(gè)通道開(kāi)始，然后執(zhí)行一條讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的指令，再將轉(zhuǎn)換得到的結(jié)果送給串行口，再依次循環(huán)，將通道號(hào)自增1，直到8個(gè)通道全部轉(zhuǎn)換完。其流程圖如圖4.8所示</p><p>　　(4)向串口發(fā)送數(shù)據(jù)子程序putc_to_SerialPort(uchar c)</p><p>　　程序首先將數(shù)據(jù)發(fā)送到串行口，當(dāng)T1=0時(shí)，表明傳送結(jié)束。如圖4.2所示</p><

92、;p><b>　　圖4.6 主程序</b></p><p>　　圖4.7 從機(jī)串口接受中斷函數(shù)Serial_INT() interrupt 4</p><p>　　圖4.8模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序ADCON</p><p><b>　　第五章 調(diào)試結(jié)果</b></p><p>　　這個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)主從式的

93、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)調(diào)試以程序?yàn)橹?，硬件調(diào)試應(yīng)先檢測(cè)電路的焊接是否正確，然后用外用表檢測(cè)或通電檢測(cè)其是否有短路或斷路。軟件調(diào)試包括調(diào)試程序和對(duì)硬件準(zhǔn)確性的調(diào)試。</p><p>　　在整個(gè)系統(tǒng)中，主機(jī)用到了9個(gè)按鍵，按鍵0按下后，發(fā)送一個(gè)00H的數(shù)據(jù)給從機(jī)，而從機(jī)接收到這個(gè)信號(hào)就開(kāi)始調(diào)用一個(gè)循環(huán)采集方式，然后從機(jī)采集完數(shù)據(jù)后再將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)和采集線路的通道號(hào)發(fā)送給主機(jī)并用LED數(shù)據(jù)顯示器顯示出來(lái)；按鍵1-8用于選擇

94、采集方式，分別送相應(yīng)的采集線路的通道號(hào)給從機(jī)，然后再將從機(jī)轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)和采集線路的通道號(hào)發(fā)送給主機(jī)并用LED數(shù)據(jù)顯示器顯示出來(lái)；當(dāng)主機(jī)沒(méi)有按鍵按下時(shí)，則發(fā)送一個(gè)數(shù)0給LED。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)主要完成了基于AT89S51單片機(jī)控制的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括：多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及

95、前置放大電路的設(shè)計(jì)，采樣保持電路的設(shè)計(jì)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)。多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及前置放大電路的設(shè)計(jì)中重點(diǎn)介紹了多路開(kāi)關(guān)的選擇、AD521放大倍數(shù)的計(jì)算以及多路開(kāi)關(guān)CD4051和放大器AD521硬件連接電路。采樣保持電路的設(shè)計(jì)中重點(diǎn)介紹了采樣保持電路的原理和主要參數(shù)以及采樣保持器的選擇和連接電路。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)中重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)A/D通道的選擇和A/D轉(zhuǎn)換器的各項(xiàng)誤差分析以及A/D轉(zhuǎn)換器AD574的介紹、輸入方式和連接電路

96、。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)中重點(diǎn)介紹了D/A通道的選擇，D/A轉(zhuǎn)換器的選擇以及D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832的介紹、連接電路和DAC0832的輸出方式。硬件設(shè)計(jì)中還介紹了單片機(jī)的選擇，單片機(jī)AT89S51的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括編譯器的選擇，各部分的流程圖以及程序的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中還分析了系統(tǒng)的性能及誤差。 </p><p>　　當(dāng)然，因?yàn)闀r(shí)間緊湊以及自己的知識(shí)水平有限等原因，本次設(shè)計(jì)也留下了一點(diǎn)遺憾。

97、比如不能對(duì)所設(shè)計(jì)的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試及仿真，因而也就沒(méi)能做出實(shí)物出來(lái)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)階段所學(xué)知識(shí)的一個(gè)總結(jié)。由于本身知識(shí)水平以及時(shí)間有限，可能有很多問(wèn)題還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，希望老師和同學(xué)給予指出</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　從論文選題到搜集資料，從寫稿到反復(fù)修改，期間經(jīng)歷了喜悅、聒噪、痛苦和彷徨，在寫作論文的過(guò)程中心情是如此復(fù)雜。如今，伴隨著

98、這篇畢業(yè)論文的最終成稿，復(fù)雜的心情煙消云散，自己甚至還有一點(diǎn)成就感。這篇畢業(yè)論文的就是我的舞臺(tái)，以下的言語(yǔ)便是有點(diǎn)成就感后在舞臺(tái)上發(fā)表的發(fā)自肺腑的誠(chéng)摯謝意與感想。</p><p>　　研究及學(xué)位論文是在我的導(dǎo)師**老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。*老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向*老師致

99、以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。我還要感謝在一起愉快的度過(guò)畢業(yè)論文小組的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。</p><p>　　在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們!</p><p>　　最后

100、，再次對(duì)關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 嚴(yán)潔.單片機(jī)原理及其接口技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2010，65-105</p><p>　　[2] 范紅剛.51單片機(jī)自學(xué)筆記.北京航空航天大學(xué)出版社，2009</p><p>　　[3] 高云.基于

101、MSP430的溫室多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).農(nóng)機(jī)化研究，2009，No.8</p><p>　　[4] 常鐵原，王欣，陳文軍. 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì).電子技術(shù)應(yīng)用，2008，No.11</p><p>　　[5] 葉紅海，李麗敏.基于單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).2008，No.4</p><p>　　[6] 彭偉.單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)100例.電子工業(yè)出版社

102、，2009，46-48，104-110</p><p>　　[7] 楊居義，楊曉琴，王益斌等.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).清華大學(xué)出版社，2009，135-141</p><p>　　[8] 劉剛，秦永左，朱杰斌.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京大學(xué)出版社，2006，76-98，134-155</p><p>　　[9] 林祝亮，武林，楊金華.基于雙單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).儀器

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105、 82(2007)1359-1364.</p><p><b>　　附錄1</b></p><p><b>　　系統(tǒng)硬件圖</b></p><p><b>　　附錄2</b></p><p><b>　　主機(jī)部分程序</b></p><

106、p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit k1=P3^4;</p><p>　　sbit smgd=P2^6;</p><p&

107、gt;　　sbit smgk=P2^7;</p><p>　　uchar Pre_KeyNo=16,KeyNo=16;</p><p>　　uchar code LEDData[]={0X3F,0X06,0X5B,0X4F,0X66,0X6D,0X7D,0X07, 0X7F,0X6F,0X77,0X7C,0X39,0X5E,0X79, 0X71}</p><p>　

108、　/*****延時(shí)子程序*****/</p><p>　　void Delay(uint x)</p><p>　　{ uchar i;</p><p>　　while(x--)</p><p>　　for(i=0;i<120;i++);</p><p><b>　　}</b></p&

109、gt;<p>　　/**************LED顯示子程序***************/</p><p>　　void Display_Result(int d)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　smgk=1; </p><p>&

110、lt;b>　　P0=0X7C;</b></p><p><b>　　smgd=1;</b></p><p>　　P0=LEDData[d/100]; //顯示百位</p><p><b>　　Delay(5);</b></p><p><b>　　smgd=0;

111、</b></p><p><b>　　smgk=0;</b></p><p><b>　　smgk=1;</b></p><p>　　P0=0X7D; </p><p><b>　　smgd=1;</b></p><p>　　P0=

112、LEDData[d/10%10]; //顯示十位</p><p><b>　　Delay(5);</b></p><p><b>　　smgd=0;</b></p><p><b>　　smgk=0;</b></p><p><b>　　P0=0x7E;</