2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、<p>  智能儀表綜合訓(xùn)練課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>  題 目:數(shù)據(jù)采集器(LED顯示)</p><p><b>  學(xué)生姓名:</b></p><p><b>  學(xué) 號(hào):</b></p><p>  專 業(yè):測(cè)控技術(shù)與儀器</p><p>

2、;<b>  班 級(jí):</b></p><p><b>  指導(dǎo)教師:</b></p><p><b>  目 錄</b></p><p><b>  第1章 概述1</b></p><p>  1.1 研究背景及其目的意義1</p>

3、;<p>  1.2 該課題研究的主要內(nèi)容內(nèi)容1</p><p>  1.3 設(shè)計(jì)目的2</p><p>  第2章 總體方案設(shè)計(jì)3</p><p>  2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的概述3</p><p>  2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各個(gè)組成部分的設(shè)計(jì)3</p><p>  2.2.1 單片機(jī)的選擇3&

4、lt;/p><p>  2.2.2 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇4</p><p>  2.2.3 串行口的選擇4</p><p>  2.2.4 數(shù)據(jù)采集ADC0832的工作原理4</p><p>  2.2.5 顯示部分的設(shè)計(jì)6</p><p>  2.2.6 按鍵的設(shè)計(jì)7</p><p> 

5、 第3章 硬件設(shè)計(jì)與仿真9</p><p><b>  3.1硬件設(shè)計(jì)9</b></p><p>  3.1.1復(fù)位電路9</p><p>  3.1.2晶振電路9</p><p>  3.1.3 串口通信電路10</p><p><b>  3.2 仿真11</b&g

6、t;</p><p>  第四章 軟件設(shè)計(jì)13</p><p>  4.1簡(jiǎn)介Keil Uvision413</p><p>  4.1.1 keil C51 的概述13</p><p>  4.1.2 keil C51的優(yōu)點(diǎn)13</p><p>  4.2程序設(shè)計(jì)13</p><p>

7、;  第5章 調(diào)試與總結(jié)15</p><p>  5.1 硬件、軟件調(diào)試15</p><p><b>  5.2總結(jié)16</b></p><p><b>  參考文獻(xiàn)17</b></p><p>  附錄A:數(shù)據(jù)采集器硬件原理圖(總圖)18</p><p>  附錄

8、B:數(shù)據(jù)采集器源程序19</p><p><b>  第1章 概述</b></p><p>  1.1 研究背景及其目的意義</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)采集方面的技術(shù)也取得了

9、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>  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。國(guó)內(nèi)現(xiàn)在已有不少數(shù)據(jù)測(cè)量和采集的系統(tǒng),但很多系統(tǒng)存在功能單一、采集通道少、采集速率低、操作復(fù)雜、并且對(duì)測(cè)試環(huán)境要求較高等問(wèn)題。人們需要一種應(yīng)用

10、范圍廣、性價(jià)比高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 </p><p>  基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是將來(lái)自傳感器的信號(hào)通過(guò)放大、輸入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后由單片機(jī)采集,、后期處理與顯示,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)大、顯示直觀、界面友好、性價(jià)比高、應(yīng)用廣泛的特點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器、儀表、機(jī)電一體化、智能家居等諸多領(lǐng)域</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

11、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

12、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 該課題研究的主要內(nèi)容內(nèi)容</p><p>  本設(shè)計(jì)運(yùn)用單片機(jī)STC89C52進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的設(shè)計(jì),剛剛供電時(shí),用戶輸入四位密碼,如果輸入錯(cuò)誤,系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警,如果輸入正確,單片機(jī)就會(huì)讓電壓模擬量(0-5V)通過(guò)模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換芯片(ADC0832),送入單片機(jī),進(jìn)行數(shù)據(jù)處理之后,通過(guò)4個(gè)移位寄存器(74LS16

13、4),靜態(tài)顯示在LED數(shù)碼管或LCD顯示上。實(shí)驗(yàn)的模擬量數(shù)據(jù)是通過(guò)一個(gè)可調(diào)電位器輸出0-5V的模擬量,顯示是0-1000攝氏度的靜態(tài)顯示。該設(shè)計(jì)的預(yù)期結(jié)果就是設(shè)計(jì)出一套基于單片機(jī)控制的測(cè)溫?cái)?shù)字顯示系統(tǒng)并能proteus實(shí)現(xiàn)仿真。根據(jù)要求編寫出應(yīng)用程序,繪制出protel電路圖,動(dòng)手完成實(shí)物設(shè)計(jì)。</p><p><b>  1.3 設(shè)計(jì)目的</b></p><p> 

14、 在智能儀表課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中,練習(xí)單片機(jī)、嵌入式設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù),實(shí)現(xiàn)智能儀表功能要求,具體如下:</p><p> ?、?熟練掌握C語(yǔ)言的相關(guān)編程知識(shí)</p><p> ?、?了解電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,鞏固和提高學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)</p><p> ?、?掌握ADC0832及其編程方法</p><p> ?、?增強(qiáng)對(duì)單片機(jī)的認(rèn)識(shí),掌握分析處

15、理問(wèn)題的方法,進(jìn)行調(diào)試、計(jì)算等基本技能的訓(xùn)練,達(dá)到具有一定程度的實(shí)際工作能力</p><p> ?、?學(xué)會(huì)用Protel99se進(jìn)行電路原理圖和PCB圖的繪制</p><p> ?、?學(xué)習(xí)用Proteus、Keil等軟件進(jìn)行電路程序設(shè)計(jì)和仿真</p><p> ?、?實(shí)踐嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程及相關(guān)技能</p><p> ?、?練習(xí)設(shè)計(jì)報(bào)告及科技

16、論文的寫作規(guī)范</p><p>  第2章 總體方案設(shè)計(jì)</p><p>  2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的概述</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>  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

17、需要考慮的指標(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,

18、A/D,單片機(jī)等組成。完成課程設(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>  2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各個(gè)組成部分的設(shè)計(jì)</p><p>  2.2.1 單片機(jī)的選擇</p><p>  AT89C52是一個(gè)低電壓,高性能CMOS 8位單片機(jī),片內(nèi)含

19、8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元,AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。</p><p>  AT89C52有40個(gè)引腳,32個(gè)外部雙向輸入/輸出(I/O)端口,同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口,3個(gè)16位可編程定時(shí)

20、計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口,2 個(gè)讀寫口線,AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程,也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起,特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。而本設(shè)計(jì)選用的是AT89C52.</p><p>  2.2.2 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇</p><p>  ADC0832 為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片,其最高分辨可達(dá)256級(jí),可以適應(yīng)

21、一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用,使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μS,據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn),以減少數(shù)據(jù)誤差,轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入,使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過(guò)DI 數(shù)據(jù)輸入端,可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。</p><p>  鑒于在價(jià)格、轉(zhuǎn)換速度等多種標(biāo)準(zhǔn)考量下,在本設(shè)計(jì)選用的是逐漸逼近式A/D轉(zhuǎn)換器——ADC0809.

22、</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> ?、?單一電源+5V供電</p><p&g

23、t; ?、?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 數(shù)據(jù)采集ADC0832的工作原理</p><p>  正常情況下ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線,分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)使用并與單片機(jī)的接口是雙向的,所以在I/O口資源緊張時(shí)可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入

24、端應(yīng)為高電平,此時(shí)芯片禁用,CLK 和DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí),須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作,同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘(CLK)輸入端輸入時(shí)鐘脈沖,DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第一個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平,表示啟始信號(hào)。在第二、三個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入兩位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。</p><p>  如

25、表2.1所示,當(dāng)此兩位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時(shí),只對(duì)CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時(shí),只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)兩位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時(shí),將CH0作為正輸入端IN+,CH1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)兩位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時(shí),將CH0作為負(fù)輸入端IN-,CH1 作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。到第三個(gè)脈沖的下降之后DI端的輸入電平就失去輸入作用,此后DO/DI端則開(kāi)始利用數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)脈沖

26、下降沿開(kāi)始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位Data7,隨后每一個(gè)脈沖的下降沿DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)Data0,一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開(kāi)始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù),即從第11個(gè)字節(jié)的下降沿輸出Data0。隨后輸出8位數(shù)據(jù),到第19 個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成,也標(biāo)志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將CS置高電平禁用芯片,直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。時(shí)序說(shuō)明請(qǐng)參照?qǐng)D2.2。</p><

27、;p>  表2.1 通道地址設(shè)置表</p><p>  作為單通道模擬信號(hào)輸入時(shí)ADC0832的輸入電壓是0—5V且8位分辨率時(shí)的電壓精度為19.53mV,即(5/256)V。如果作為由IN+與IN-輸入的輸入時(shí),可是將電壓值設(shè)定在某一個(gè)較大范圍之內(nèi),從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。但值得注意的是,在進(jìn)行IN+與IN-的輸入時(shí),如果IN-的電壓大于IN+的電壓則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為00H。</p>&l

28、t;p>  圖2.2 ADC0832的工作時(shí)序圖</p><p>  2.2.5 顯示部分的設(shè)計(jì)</p><p>  74LS164 為 8 位移位寄存器,串行輸入數(shù)據(jù),然后并行輸出。當(dāng)清除端為低電平時(shí),輸出端(Q0~Q7)均為低電平。 串行數(shù)據(jù)輸入端(DSA,DSB)可控制數(shù)據(jù)。當(dāng) DSA、DSB任意一個(gè)為?低電平,則禁止新數(shù)據(jù)輸入,在時(shí)鐘端(CLOCK)脈沖上升沿作用下Q0 為低

29、電平。當(dāng)DSA、DSB 有一個(gè)為高電平,則另一個(gè)就允許輸入數(shù)據(jù),并在CP 上升沿作用下決定Q0 的狀態(tài)。時(shí)鐘 (CP) 每次由低變高時(shí),數(shù)據(jù)右移一位,輸入到 Q0, Q0 是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端(DSA和 DSB)的邏輯與,它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長(zhǎng)度。</p><p>  ⑴ 74LS164芯片引腳功能</p><p>  74LS164芯片引腳功能圖如圖2.3所示,各個(gè)引腳的用處

30、如下:① DSA:數(shù)據(jù)輸入 ② Q0~Q7:數(shù)據(jù)輸出 ③ DSB:數(shù)據(jù)輸入 ④ CP:時(shí)鐘輸入(低電平到高電平邊沿觸發(fā)) ⑤ :中央復(fù)位輸入(低電平有效)</p><p>  圖2.3 74LS164芯片引腳圖</p><p> ?、?74LS164如何驅(qū)動(dòng)四位共陰數(shù)碼管</p><p>  圖2.4 74LS164時(shí)序圖</p><p> 

31、 這里單片機(jī)的RXD、TXD都是當(dāng)作IO口使用的,每個(gè)74LS164在收到一個(gè)時(shí)鐘后,D0(DSA/DSB)、Q0~Q6順次移到Q0~Q7 中,而前三個(gè)芯片的Q7分別接到后三個(gè)的DSA/DSB端,由于它們的時(shí)鐘都是共用的,所以在時(shí)鐘輸入時(shí),前一個(gè)芯片的Q7就通過(guò)后一芯片的A/B端鎖存到其Q0了,而各芯片原來(lái)的Q0~Q6移到Q1~Q7。這樣只要連續(xù)發(fā)送32個(gè)時(shí)鐘就可以把32位數(shù)據(jù)分別移到4個(gè)芯片的32個(gè)輸出腳上。 </p>

32、<p>  圖2.5 共陰數(shù)碼管圖</p><p>  共陰極數(shù)碼管是把所有LED的陰極連接到共同接點(diǎn)com,而每個(gè)LED的陽(yáng)極分別為A、B、C、D、E、F、G及DP(小數(shù)點(diǎn)),如圖2.6所示。圖中的8個(gè)LED分別與上面那個(gè)圖中的A~DP各段相對(duì)應(yīng),通過(guò)控制各個(gè)LED的亮滅來(lái)顯示數(shù)字。</p><p>  圖2.6 共陰數(shù)碼管管腳圖</p><p>  

33、2.2.6 按鍵的設(shè)計(jì)</p><p>  鍵盤在單片機(jī)中是一種常見(jiàn)的輸入設(shè)備,用戶可以向通過(guò)鍵盤輸入數(shù)據(jù)或命令。鍵盤有兩種接口方法:一種是獨(dú)立按鍵;另一種是矩陣式按鍵。</p><p>  在本系統(tǒng)中,由于所需的按鍵較少,可采用獨(dú)立式鍵盤。每只按鍵接單片機(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2.7所示。4只按鍵分別在單片機(jī)的P1.4~P1.7I/O線上。無(wú)按鍵按下時(shí)

34、,P1.4~P1.7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,這四個(gè)獨(dú)立按鍵用來(lái)輸入用戶密碼。</p><p>  圖 2.7 獨(dú)立按鍵引腳圖</p><p><b>  硬件設(shè)計(jì)與仿真</b></p><p><b>  3.1硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><

35、b>  3.1.1復(fù)位電路</b></p><p>  復(fù)位電路如圖3.1所示, 51單片機(jī)是高電平復(fù)位,所以先看給單片機(jī)加5V電源(上電)啟動(dòng)時(shí)的情況:這時(shí)電容充電相當(dāng)于短路(電容特性:通交流,隔直流,上電瞬間相當(dāng)于交流),你可以認(rèn)為RST上的電壓就是VCC,這是單片機(jī)就是復(fù)位狀態(tài)。隨著時(shí)間推移電容兩端電壓升高,即造成RST上的電壓降低,當(dāng)?shù)椭灵撝惦妷簳r(shí),即完成復(fù)位過(guò)程。</p>

36、<p>  如果按下SW(按鍵復(fù)位中的帽子按鍵),的確就是按鈕把C短路了,這時(shí)電容放電,兩端電壓都是VCC,即RST引腳電壓為VCC,如果超過(guò)規(guī)定的復(fù)位時(shí)間,單片機(jī)就復(fù)位了。當(dāng)按鈕彈起后,RST引腳的電壓為0,單片機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)。51單片機(jī)復(fù)位要求是:RST上加高電平時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期,你用的12MHz晶振,所以一個(gè)機(jī)器周期就是1us,要復(fù)位就加2us的高電平即可。</p><p>  圖 3.1復(fù)

37、位電路圖</p><p><b>  3.1.2晶振電路</b></p><p>  單片內(nèi)部有單獨(dú)的振蕩電路部份,只不過(guò)為了得到穩(wěn)定精準(zhǔn)的頻率,一般情況下需要外接一個(gè)晶振,它是一個(gè)被動(dòng)器件,外接上就可以了,與內(nèi)部電路相連就可以正常工作,產(chǎn)生外接晶振標(biāo)定頻率的震蕩頻率,提供給單片內(nèi)部時(shí)序。用示波器測(cè)量晶振的兩腳,都可以看到正弦波形。</p><p&

38、gt;  理論上來(lái)說(shuō),振蕩頻率越高表示單片機(jī)運(yùn)行速度越快,但同時(shí)對(duì)存儲(chǔ)器的速度和印刷電路板的要求也就越高。如同木桶原理。同時(shí)單片機(jī)性能的好壞,不僅與CPU運(yùn)算速度有關(guān),而且與存儲(chǔ)器的速度、外設(shè)速度等都有很大關(guān)系。因此一般選用6~12MHZ。并聯(lián)諧振電路對(duì)電容的值沒(méi)有嚴(yán)格要求,但會(huì)影響振蕩器的穩(wěn)定、振蕩器頻率高低、起振快速性等。所以一般C1、C2選值20~100pF,在60~70pF時(shí)振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。陶瓷封裝電容可以進(jìn)一步提高溫

39、度穩(wěn)定性。</p><p><b>  圖3.2晶振電路圖</b></p><p>  3.1.3 串口通信電路</p><p>  我們?cè)趹?yīng)用單片機(jī)的串口和PC進(jìn)行串行通信時(shí),通常都需要進(jìn)行兩種不同的電平之間的轉(zhuǎn)換,大家都知道單片機(jī)實(shí)用的是TTL電平(+5V為高電平,低電平為0V),而計(jì)算機(jī)的串口為RS-232C電平,其中高電平為-12V,低

40、電平為+12V。這里要強(qiáng)調(diào)的是,RS-232C電平為負(fù)邏輯電平。我們平時(shí)用得比較多的電平轉(zhuǎn)換芯片是美信公司生產(chǎn)的MAX232芯片,該芯片可以直接完成以上兩種電平的轉(zhuǎn)換。為了更能豐富大家知識(shí),我們也可以在沒(méi)有MAX232的場(chǎng)合使用分立元件來(lái)完成TTL到RS-232電平的轉(zhuǎn)換。</p><p>  如圖3.3所示, MAX232的11腳T 1IN接單片機(jī) TXD端P3.1,TTL電平從單片機(jī)的TXD端發(fā)出,經(jīng)過(guò)MAX

41、232轉(zhuǎn)換 為RS-232電平后從MAX232的14腳T1OUT發(fā)出,再連接到系統(tǒng)板上的串口座的第2腳RXD,至此計(jì)算機(jī)端接收到數(shù)據(jù)。PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)從PC機(jī)串口座上的第3腳TXD端發(fā)出數(shù)據(jù),再逆向流向單片機(jī)的RXD端P3.0接收數(shù)據(jù)。</p><p>  圖3.3 串口通信電路圖</p><p><b>  3.2 仿真</b></p><p&g

42、t;  為了使設(shè)計(jì)達(dá)到我們預(yù)期的效果,所以我們現(xiàn)在Proteus仿真軟件的幫助下進(jìn)行一次仿真測(cè)試。。它還可以與keil進(jìn)行聯(lián)調(diào),可以更方便的調(diào)試程序錯(cuò)誤。</p><p>  ProteusISIS 是英國(guó) Labcenter 公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。 它運(yùn)行于 Windows 操作系統(tǒng)上,可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路,該軟件的特點(diǎn)是:</p><p>  

43、(1) 現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。(2)支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有:68000 系列、8051 系列、 AVR 系列、PIC12 系列、PIC16 系列、PIC18 系列、Z80 系列、HC11 系列以及各種外圍芯 片。 (3)提供軟件調(diào)試功能。</p><p>  如圖3.4所示,程序剛剛運(yùn)行時(shí),數(shù)碼管顯示AAAA,單片機(jī)不采集數(shù)據(jù),整個(gè)系統(tǒng)被鎖死。</p>

44、<p>  圖3.4 系統(tǒng)鎖死圖</p><p>  如圖3.5所示,程序設(shè)置正確密碼為2255,用戶通過(guò)按鍵輸入密碼,當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤時(shí),系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警。當(dāng)密碼輸入正確時(shí),系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)入采集狀態(tài)。</p><p>  圖3.5 密碼打開(kāi)圖</p><p>  如圖3.6所示,系統(tǒng)進(jìn)入采集狀態(tài)后,實(shí)際輸入電壓為3.05V,此時(shí),此時(shí)系統(tǒng)采集后,通過(guò)AD轉(zhuǎn)化,

45、在數(shù)碼管上顯示為3.046V,如圖3.7,實(shí)際輸入電壓和采集后的顯示電壓基本是一致,說(shuō)明此時(shí),AD采集是沒(méi)有什么問(wèn)題的,完全可以正常工作。 </p><p>  圖3.6 實(shí)際輸入電壓 圖3.7 采集顯示電壓</p><p>  實(shí)驗(yàn)的模擬量數(shù)據(jù)是通過(guò)一個(gè)可調(diào)電位器輸出0-5V的模擬量,顯示是0-1000℃的靜態(tài)顯示。通過(guò)按鍵切換顯示

46、界面,此時(shí)顯示的溫度為609℃,符合標(biāo)度變換規(guī)律,如圖3.8所示。</p><p><b>  圖3.8 溫度顯示</b></p><p><b>  軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>  4.1簡(jiǎn)介Keil Uvision4</p><p>  4.1.1 keil C51 的概述</p&g

47、t;<p>  Keil提供了包括C編譯器、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 C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具,全Windows界面。另外重要的一點(diǎn),只要看一下編譯后生成的匯編代碼,就能體會(huì)到Keil的優(yōu)勢(shì)。下面詳細(xì)介紹Keil C51開(kāi)發(fā)系統(tǒng)各部分功能和

48、使用。</p><p>  C51工具包的整體結(jié)構(gòu),μVision與Ishell分別是C51 for Windows 和for Dos 的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE),可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。開(kāi)發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.obj)。目標(biāo)文件可由LIB51 創(chuàng)建生成庫(kù)文件,也可以與庫(kù)文件一起經(jīng)L51 連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)

49、文件(.abs)。abs文件由OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的hex 文件,以供調(diào)試器dScope51 或tScope51 使用進(jìn)行源代碼級(jí)調(diào)試,也可由仿真器使用直接對(duì)目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試,也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。</p><p>  4.1.2 keil C51的優(yōu)點(diǎn)</p><p> ?、?Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高,多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊,容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟

50、件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 </p><p> ?、?與匯編相比,C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì),因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開(kāi)發(fā),體會(huì)更加深刻。</p><p><b>  4.2程序設(shè)計(jì)</b></p><p>  軟件設(shè)計(jì)主要分為密碼輸入、報(bào)警、AD采集、數(shù)碼管顯示、標(biāo)度變換這五個(gè)部分,各個(gè)模塊相互嵌

51、套,組成了整個(gè)系統(tǒng)。各個(gè)部分以STC89C52為核心,來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)。</p><p>  程序剛剛運(yùn)行時(shí),單片機(jī)不采集數(shù)據(jù),整個(gè)系統(tǒng)被鎖死,當(dāng)用戶將密碼輸入正確后,方可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。AD采集模塊是我們軟件編程的核心,由于ADC0832在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)需要有CLK信號(hào),而此時(shí)的ADC0832的CLK是接在AT89C52單片機(jī)的P3.6端口上,也就是要求從P3.6輸出CLK信號(hào)供ADC0832使用。因此產(chǎn)生CLK

52、信號(hào)的方法就得用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)了;由于ADC0832的參考電壓VREF=V,所以轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理。在數(shù)碼管上顯示出電壓值,實(shí)際顯示的電壓值的關(guān)系為V=D/256×VREF。最后進(jìn)行標(biāo)度變換,將采集來(lái)的電壓轉(zhuǎn)化成實(shí)際的溫度。整個(gè)程序流程圖如圖4.1所示。</p><p>  圖4.1 程序流程圖</p><p><b>  調(diào)試與總結(jié)</b></

53、p><p>  5.1 硬件、軟件調(diào)試</p><p>  單片機(jī)系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能分開(kāi)的,許多硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試中被發(fā)現(xiàn)和糾正的。但通常是先排除明顯的硬件故障以后,再和軟件結(jié)合起來(lái)調(diào)試以進(jìn)一步排除故障??梢?jiàn)硬件的調(diào)試是基礎(chǔ),如果硬件調(diào)試不通過(guò),軟件設(shè)計(jì)則無(wú)從做起。</p><p>  硬件的調(diào)試主要是把電路各種參數(shù)調(diào)整到符合設(shè)計(jì)要求。先排除硬件電路故障,

54、包括設(shè)計(jì)性錯(cuò)誤和工藝性故障。一般原則是先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)。利用萬(wàn)用表檢查電路中的各器件以及引腳是否連接正確,是否有短路故障。先將單片機(jī)AT89C52芯片取下,對(duì)電路板進(jìn)行通電檢查,通過(guò)觀察看是否有異常,然后用萬(wàn)用表測(cè)試各電源電壓,這些都沒(méi)有問(wèn)題后,接上仿真機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試觀察各個(gè)接口線路是否正常。</p><p>  軟件調(diào)試經(jīng)過(guò)Keil軟件編譯通過(guò)后,在Proteus 8.0編輯環(huán)境中繪制仿真電路圖,將編譯好的“1.h

55、ex”文件加載到AT89C52里,然后啟動(dòng)仿真,就可以看到仿真效果。仿真成功后,可以做出實(shí)物,用實(shí)物來(lái)最終驗(yàn)證。調(diào)試結(jié)果圖5.1、5.2所示。</p><p><b>  圖5.1 電壓顯示</b></p><p><b>  圖5.2數(shù)據(jù)采集</b></p><p><b>  5.2總結(jié)</b>&

56、lt;/p><p>  本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集,在達(dá)到設(shè)計(jì)要求的同時(shí)也具備一定的擴(kuò)展性,通過(guò)簡(jiǎn)單的軟件修改,即可實(shí)現(xiàn)采集電壓和標(biāo)度變換的功能。本次設(shè)計(jì)使我更加深刻的認(rèn)知到智能儀表控制的在現(xiàn)代儀表控制中的實(shí)用性,重要性。在以后的學(xué)習(xí)中我將加大智能儀表設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)。在課設(shè)中認(rèn)知到了整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單可靠、操作靈活、功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高,較好地滿足現(xiàn)代生產(chǎn)和科研的需要。</p><p><b&

57、gt;  參考文獻(xiàn)</b></p><p>  [1] 周堅(jiān). 單片機(jī)C語(yǔ)言輕松入門[M]. 北京:北京航天航空大學(xué)出版社,2006.</p><p>  [2] 江太輝.51系列單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:華南理工大學(xué)出版社,2004年.</p><p>  [3] 張國(guó)雄.測(cè)控電路[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2001.</p>&l

58、t;p>  [4] 郭天祥.新概念51單片機(jī)c語(yǔ)言教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.</p><p>  [5] 熊壯,張全和.程序設(shè)計(jì)技術(shù)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2006.</p><p>  [6] 夏雪生.微機(jī)化儀器設(shè)計(jì)[M].北京:科學(xué)出版社,1988年.</p><p>  [7] 趙新民.智能儀器原理與設(shè)計(jì)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)

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60、t;  [11] 方承遠(yuǎn).工廠電氣控制技術(shù)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.</p><p>  [12] 張迎新.單片機(jī)初級(jí)教程[M].北京:北京航天航空大學(xué)出版社,2000年.</p><p>  [13] 徐愛(ài)鈞.智能化測(cè)量控制儀表原理與設(shè)計(jì)[M].北京:北京航天航空大學(xué)出版社, </p><p><b>  2004年. </b>

61、;</p><p>  [14] 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京:北京航天航空大學(xué)出版社,2005年.</p><p>  [15] 張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社.2004.</p><p>  附錄A:數(shù)據(jù)采集器硬件原理圖(總圖)</p><p>  附圖1 數(shù)據(jù)采集器硬件原理圖</p>&l

62、t;p>  附圖2 數(shù)據(jù)采集器硬件PCB圖</p><p>  附錄B:數(shù)據(jù)采集器源程序</p><p>  #include <reg52.h></p><p>  #include <intrins.h></p><p>  #define uchar unsigned char</p><

63、;p>  #define uint unsigned int</p><p>  uchar code LED[]={0x3F,0x06,0x5b,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0X6F,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};</p><p>  int point[]={0x80,0x7f,0x7f,0x7f};</p&

64、gt;<p>  int disp_buffer[4];</p><p><b>  int ad;</b></p><p>  int d1[4];</p><p>  sbit clk_adc0832=P3^6; </p><p>  sbit cs_adc0832=P2^0;</p>

65、<p>  sbit di_adc0832=P3^7;</p><p>  sbit do_adc0832=P3^7;</p><p>  sbit CLK=P1^1;</p><p>  sbit DIN=P1^0;</p><p>  sbit KEY1=P1^4;</p><p>  sbit

66、 KEY2=P1^5;</p><p>  sbit KEY3=P1^6;</p><p>  sbit KEY4=P1^7;</p><p>  //sbit fmq=P2^7;</p><p>  #define pulse0832() clk_adc0832=1;clk_adc0832=0</p><p>  /

67、/ÑÓʱº¯Êý</p><p>  void delay( int z)</p><p><b>  {</b></p><p><b>  int i,j;</b></p><p>  for(i=z;i>0

68、;i--)</p><p>  for(j=110;j>0;j--);</p><p><b>  }</b></p><p>  //0832²É¼¯º¯Êý</p><p>  uchar getvalue0832()&

69、lt;/p><p><b>  {</b></p><p>  uchar i,dat1=0,dat2=0;</p><p>  cs_adc0832=0;</p><p>  di_adc0832=1; </p><p>  pulse0832();</p><p>  di

70、_adc0832=1;</p><p>  pulse0832();</p><p>  di_adc0832=0;</p><p>  pulse0832();</p><p>  di_adc0832=1;</p><p>  for(i=0;i<8;i++) </p><p

71、><b>  {</b></p><p>  pulse0832();</p><p><b>  dat1<<=1;</b></p><p>  if(do_adc0832)</p><p>  dat1|=0x01;</p><p><b>

72、  }</b></p><p>  for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>  {</b></p><p><b>  dat2>>=1;</b></p><p>  if(do_adc0832) dat2|=0x80;</p>

73、<p>  pulse0832();</p><p><b>  }</b></p><p>  cs_adc0832=1; </p><p>  return(dat1==dat2) ? dat1:0;</p><p><b>  }</b></p&

74、gt;<p>  void write(int x)</p><p><b>  {</b></p><p><b>  int i;</b></p><p>  for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>  {</b></p>

75、<p><b>  CLK=0;</b></p><p>  DIN= x&0x80;</p><p><b>  CLK=1;</b></p><p><b>  x<<=1;</b></p><p><b>  }</b>

76、;</p><p><b>  }</b></p><p>  void write1(unsigned long int x)</p><p><b>  {</b></p><p><b>  int i,j;</b></p><p>  unsig

77、ned long int y;</p><p>  for(j=0;j<4;j++)</p><p><b>  {</b></p><p><b>  if(j)</b></p><p><b>  x>>=8;</b></p><p&g

78、t;<b>  y=x; </b></p><p>  for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>  {</b></p><p><b>  CLK=0;</b></p><p>  DIN= y&0x80;</p><p>

79、;<b>  CLK=1;</b></p><p><b>  y<<=1;</b></p><p><b>  }</b></p><p><b>  }</b></p><p><b>  }</b></p>

80、;<p>  void Hex2Bcd() </p><p><b>  { </b></p><p><b>  int i;</b></p><p>  float temp;</p><p>  i=getvalue0832(); </p><

81、;p>  temp=i*0.01953125; </p><p>  ad=(int)(temp*200);</p><p>  d1[0]=(uchar)(temp); </p><p>  temp=temp-d1[0]; </p><p>  temp=temp*10;</p><p>  d

82、1[1]=(uchar)(temp);</p><p>  temp=temp-d1[1]; </p><p>  temp=temp*10;</p><p>  d1[2]=(uchar)(temp);</p><p>  temp=temp-d1[2]; </p><p>  temp=temp*10;

83、</p><p>  d1[3]=(uchar)(temp); </p><p><b>  }</b></p><p>  void display1() </p><p><b>  {</b></p><p>  disp_buffer[0]=LED[d1[0]

84、] | point[0];</p><p>  disp_buffer[1]=LED[d1[1]] & point[1];</p><p>  disp_buffer[2]=LED[d1[2]] & point[2];</p><p>  disp_buffer[3]=LED[d1[3]] & point[3];</p><

85、;p><b>  }</b></p><p>  void display(int z)</p><p><b>  {</b></p><p>  int i,d[4];</p><p>  d[0]= z%10;</p><p>  d[1]=z%100/10 ;&

86、lt;/p><p>  d[2]=z%1000/100 ;</p><p>  d[3]=z%10000/1000 ;</p><p>  for(i=3;i>=0;i--)</p><p><b>  {</b></p><p>  write(LED[d[i]]) ;</p>

87、<p><b>  }</b></p><p><b>  }</b></p><p>  void disp_led(void)</p><p><b>  {</b></p><p><b>  int i;</b></p>

88、;<p>  for(i=0;i<=3;i++)</p><p><b>  {</b></p><p>  write(disp_buffer[i]) ;</p><p><b>  }</b></p><p><b>  }</b></p>

89、<p>  void main() </p><p><b>  {</b></p><p>  uchar num,bt,ct,m,kk;</p><p>  int password;</p><p><b>  while(1)</b></p><p&

90、gt;<b>  {</b></p><p>  if(KEY1==0)</p><p><b>  {</b></p><p>  while(!KEY1);</p><p>  display(0);</p><p><b>  bt=1;</b>&

91、lt;/p><p><b>  ct=0;</b></p><p><b>  }</b></p><p><b>  if(bt==1)</b></p><p><b>  {</b></p><p>  if(KEY2==0)&l

92、t;/p><p><b>  {</b></p><p>  if(num==1)</p><p><b>  {</b></p><p>  if(num==2)</p><p><b>  {</b></p><p>  if(K

93、EY3==0)</p><p><b>  {</b></p><p>  while(!KEY3); </p><p>  password=password+100;</p><p>  m=(password-100)%1000/100;</p><p><b>  if

94、(m>=9)</b></p><p>  password=password-1000;</p><p>  display(password);</p><p><b>  }</b></p><p><b>  }</b></p><p>  if(nu

95、m==3)</p><p><b>  {</b></p><p>  if(KEY3==0)</p><p><b>  {</b></p><p>  while(!KEY3); </p><p>  password=password+10;</p&g

96、t;<p>  m=(password-10)%100/10;</p><p><b>  if(m>=9)</b></p><p>  password=password-100;</p><p>  display(password);</p><p><b>  }</b>

97、</p><p><b>  }</b></p><p>  if(num==4)</p><p><b>  {</b></p><p>  if(KEY3==0)</p><p><b>  {</b></p><p>  w

98、hile(!KEY3);</p><p>  password=password+1;</p><p>  m=(password-1)%10;</p><p><b>  if(m>=9)</b></p><p>  password=password-10;</p><p>  di

99、splay(password);</p><p><b>  }</b></p><p><b>  }</b></p><p>  delay(50);</p><p><b>  }</b></p><p>  if(KEY4==0)</p&g

100、t;<p><b>  {</b></p><p>  while(!KEY4);</p><p>  if(password==2255)</p><p><b>  ct=1;</b></p><p><b>  else</b></p><

101、;p><b>  {</b></p><p>  KEY4=0;delay(3000);KEY4=1;</p><p><b>  }</b></p><p><b>  bt=0;</b></p><p><b>  num=0;</b></

102、p><p>  password=0;</p><p>  // fmq=1; </p><p><b>  }</b></p><p><b>  if(ct==1)</b></p><p>  {//display(getvalue0832());</p>&

103、lt;p>  if(KEY2==0) </p><p>  {while(!KEY2);</p><p><b>  kk++;</b></p><p><b>  if(kk==2)</b></p><p><b>  kk=0;</b></p><

104、;p><b>  } </b></p><p>  if(kk==0) </p><p><b>  { </b></p><p>  Hex2Bcd();</p><p>  display1();</p><p>  disp_led(); //&

105、#207;ÔʾÕæʵµçѹ</p><p>  delay(50); </p><p><b>  }</b></p><p>  if(kk==1) </p><p><b>  {

106、 </b></p><p>  Hex2Bcd();</p><p>  display(ad); //ÏÔʾζÈ</p><p>  delay(50); </p><p><b>  }</b></p>

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