单片机课程设计数据采集资料Word下载.docx

单片机课程设计数据采集资料Word下载.docx

《单片机课程设计数据采集资料Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机课程设计数据采集资料Word下载.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第四章实验数据0

4.1．0通道数据分析表0

4.2．程序运行图0

单片机原理及应用课程设计总结0

参考文献0

附录一：

硬件图连接0

附录二：

程序清单2

附录三：

程序运行图7

单片机数据采集控制器

第一章课程设计内容与要求分析

1.1．课程设计内容

运用单片机原理及其应用等课程知识,根据题目要求进行软硬件系统的设计和调试,从而加深对本课程知识的理解,把学过的比较零碎的知识系统化，比较系统的学习开发单片机应用系统的基本步骤和基本方法，使学生应用知识能力、设计能力、调试能力以及报告撰写能力等有一定的提高。

1.2．课程设计要求分析

用8051单片机设计数据采集控制系统，基本要求如下：

1、可实现8路数据的采集，假设８路信号均为0-5V的电压信号；

2、采集数据可通过数码管显示，显示格式为：

[通道号]电压值，如[０１]４.5

3、可通过键盘设置采集方式；

（单点采集、多路巡测、采集时间间隔*）

4、具有异常数据声音报警功能：

对第一路数据可设置正常数据的上限值和下限值，当采集的数据出现异常，发出报警信号。

5、可输出8路顺序控制信号，设每路顺序控制信号为一位，顺序控制的流程为：

6、可输出频率为1kHZ的方波，三角波，正弦波*。

1.2.1系统单元电路组成

图一键盘扫描电路

图二ADC0809图三LCD显示

第二章控制系统硬件设计

2.1．系统框图

2.2．设计原理

数据采集系统，从严格的意义上来说，应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。

数据采集形同一般有数据输入通道，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。

输入通道要实现对被测对象的检测，采样和信号转换工作。

数据存储与管理要用数据存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。

数据处理就是从采集到原始数据中，删除有关干扰噪声，无关信息和必要的信息，提取出反应被测对象特征的重要信息。

另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；

或者吧数据恢复成原来物理量的形式，以可输出的形态在输出设备上输出，例如打印，显示，绘图等。

数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。

本课程设计以单片机AT89C51芯片为控制核心和数据采集电路、LED数码管显示电路以及供电系统四大部分构成数据采集和功能显示。

当有模拟信号输入时，单片机控制A/D转换器，把要输入的模拟信号转换成相应的数字信号存入到单片机的内存中，再控制LCD显示驱动器把内存中的数字信号显示出来。

通过键盘来改变LCD中显示的数据，把改变的数据通过控制D/A转换器输出成相应的模拟信号。

2.3．芯片介绍

（1）ADC0809芯片介绍

ADC0809是采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。

其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。

主要特性：

　　1）8路8位A／D转换器，即分辨率8位。

　　2）具有转换起停控制端。

　　3）转换时间为100μs

　　4）单个＋5V电源供电

　　5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。

　　6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度

　　7）低功耗，约15mW。

内部结构：

　　ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，内部结构如图13．22所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D/A转换、

外部特性（引脚功能）：

　　ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图13．23所示。

下面说明各引脚功能。

　　IN0～IN7：

8路模拟量输入端。

　　2-1～2-8：

8位数字量输出端。

ADDAADDBADDC:

3位地址输入线，用于选通8路模拟输入的一路

ALE：

地址锁存允许信号，输入，高电平有效。

　　START：

A／D转换启动信号，输入，高电平有效。

　　EOC：

A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。

OE：

数据输出允许信号，输入，高电平有效。

当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。

　　CLK：

时钟脉冲输入端。

要求时钟频率不高于640KHZ。

　　REF（+）、REF（-）：

基准电压。

　　Vcc：

电源，单一＋5V。

　　GND：

地。

　　ADC0809的工作过程是：

首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。

此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。

START上升沿将逐次逼近寄存器复位。

下降沿启动A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。

直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。

当OE输入高电平是，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上

（2）MCS-51

MCS-51系列单片机是美国Intel公司开发的8位单片机，又可以分为多个子系列。

MCS-51系列单片机共有40条引脚，包括32条I/O接口引脚、4条控制引脚、2条电源引脚、2条时钟引脚。

引脚说明：

P0.0～P0.7：

P0口8位口线，第一功能作为通用I/O接口，第二功能作为存储器扩展时的地址/数据复用口。

P1.0～P1.7：

P1口8位口线，通用I/O接口无第二功能。

P2.0～P2.7：

P2口8位口线，第一功能作为通用I/O接口，第二功能作为存储器扩展时传送高8位地址。

P3.0～P3.7：

P3口8位口线，第一功能作为通用I/O接口，第二功能作为为单片机的控制信号。

ALE/PROG：

地址锁存允许/编程脉冲输入信号线（输出信号）

PSEN：

片外程序存储器开发信号引脚（输出信号）

EA/Vpp：

片外程序存储器使用信号引脚/编程电源输入引脚

RST/VPD：

复位/备用电源引脚

（3）DAC0832

芯片介绍：

DAC0832是美国数据公司的8位D/A转化器，片内带数据锁存器，电流输出，输出电流稳定时间为1μm，功耗为20mW，其引脚说明如下：

D0～D7：

数据输入线，TTL电平

ILE：

数据锁存允许控制信号线

CS：

片选信号线，低电平有效

WR1：

数据锁存器写选通输入线，负脉冲有效

XFER：

数据传输控制信号输入线，低电平有效

WR2：

DAC寄存器写选通输入线，低电平有效

IOUT1：

电流输出线，当DAC寄存器为全1时电流最大

IOUT2：

电流输出线，其值与IOUT1之和为一常数

Rfb：

反馈信号输入线，调整Rfb端外接电阻值可以调整转换满量程精度

Vcc：

电源电压线，为＋5V～＋15范围

VREF：

基准电压输入线，范围为：

－10V～＋10V

AGND：

模拟地

DGND：

数字地

（4）74LS138

74LS138是一个3-8译码器，共16个引脚，其引脚说明如下：

A、B、C：

选择端即信号输入端

E1、E2、E3：

使能端，其中E1、E2低电平有效，E3高电平有效

Y0～Y7：

译码输出信号，始终只有一个为低电平

Vcc：

电源端，＋5V

GND：

线路地

（5）74LS273管脚功能：

74LS73中文资料:

是带有清除端的8D触发器，只有在清除端保持高电平时，才具有锁存功能，锁存控制端为11脚CLK，采用上升沿锁存。

CPU的ALE信号必须经过反相器反相之后才能与74LS273的控制端CLK端相连。

1）.1脚是复位CLR,低电平有效,当1脚是低电平时,输出脚2（Q0）、5（Q1）、6（Q2）、9（Q3）、12（Q4）、15（Q5）、16（Q6）、19（Q7）全部输出0,即全部复位;

（2）.当1脚为高电平时,11（CLK）脚是锁存控制端,并且是上升沿触发锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态,并且立即呈现在在输出脚2（Q0）、5（Q1）、6（Q2）、9（Q3）、12（Q4）、15（Q5）、16（Q6）、19（Q7）上.

第一脚WR：

主清除端，低电平触发，即当为低电平时，芯片被清除，输出全为0（低电平）；

CP（CLK）：

触发端，上升沿触发，即当CP从低到高电平时，D0~D7的数据通过芯片，为0时将数据锁存，D0~D7的数据不变

（6）74LS245

74LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备,用法很简单如上图,这里简单的给出一些资料，他是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。

74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。

当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。

当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由B向A传输；

（接收）

DIR=“1”，信号由A向B传输；

（发送）当/CE为高电平时，A、B均为高阻态。

（7）8255

芯片说明：

8255A是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯片,它具有3个8位的并行I/O口,具有三种工作方式,可通过程序改变其功能,因而使用灵活,通用性强,可作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。

8255有三种基本工作方式， 

三种工作方式由工作方式控制字决定,方式控制字由CPU通过输入/输出指令来提供.三个端口中PC口被分为两个部分,上半部分随PA口称为A组,下半部分随PB口称为B组.其中PA口可工作与方式0、1和2，而PB口只能工作在方式0和1。

8255共有40个引脚,采用双列直插式封装,各引脚功能如下：

D0--D7：

三态双向数据线,与单片机数据总线连接,用来传送数据信息。

CS：

片选信号线，低电平有效，表示芯片被选中。

RD：

读出信号线，低电平有效，控制数据的读出。

WR：

写入信号线，低电平有效，控制数据的写入。

+5V电源。

PA0--PA7：

A口输入/输出线。

PB0--PB7：

B口输入/输出线。

PC0--PC7：

C口输入/输出线。

RESET：

复位信号线。

A1、A0：

地址线，用来选择8255内部端口。

GND：

地线。

2.4．相应的命令控制字格式

其中定时/计数器工作方式控制字TMOD格式如下：

TMOD字节地址：

89H

D7D6D5D4D3D2D1D0

GATE

C/T

M1

M0

T1方式字

T0方式字

其中，M1、M0为方式选择，C/T为定时/计数选择，GATE为定时器/计数器工作方式选择

中断允许寄存器IE格式如下：

IE字节地址：

A8H

EA

ES

ET1

EX1

ET0

EX0

1FHACH

ABHAAHA9HA8H

EA为开中断标