测控系统原理课程设计Word文档下载推荐.docx
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硬件电路原理图……………………………………………………………4
元件清单并说明元件选择及参数选择的依据……………………………5
仿真运行结果………………………………………………………………6
单片机片内资源分配图…………………………………………………7
软件流程图………………………………………………………………8
程序清单及注释……………………………………………………………8
第五章使用说明………………………………………………………………9
性能和功能介绍…………………………………………………………9
各操作开关、按钮、指示灯、显示器等的作用介绍…………………9
使用操作步骤……………………………………………………………9
故障处理…………………………………………………………………9
第六章设计体会………………………………………………………………9
第七章参考文献………………………………………………………………10
附录……………………………………………………………………………10
第一章设计的内容及要求
运用所学单片机、模拟和数字电路、以及测控系统原理与设计等方面的知识，设计出一台以AT89C52为核心的函数发生器，能分别产生三角波、正向锯齿波、负向锯齿波和方波，完成输出信号的产生、显示及键盘接口电路等部分的软、硬件设计，要求采用DAC0832实现D/A转换，利用按键（自行定义）进行输出波形选择，同时将当前输出波形代号显示在LED上：
要求：
1、设计接口电路，将这些外设构成一个简单的单片机应用系统。
2、函数发生器要求如下：
1）1位数码显示
2）输出信号：
0~5V。
3）按键切换输出波形。
第二章需求分析与设计思路
本次设计要求设计一台以AT89C52为核心函数信号发生器，由单片机完成人机界面、系统控制、信号的采集分析以及信号的处理和转换，系统采用按键输入，利用数码管显示电路输出数字显示的方案。
故将设计分解为四个模块，单片机控制模块（AT89C52），数模转换放大（DAC0832、UA741），显示模块（数码管、电阻），按键模块。
波形的产生是通过AT89C52执行某一波形发生程序，向D/A转换器的输入端按一定的规律发生数据，从而在D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。
在AT89C52的P1口接4个按扭,通过软件编程来选择各种波形、幅值电压和频率，另有口管脚接七段数码管芯片，以驱动数码管显示电压幅值和频率，每种波形对应一个按钮。
其中单片机控制电路主要是形成扫描码，键值识别、键处理、参数设置；
形成显示段码；
产生定时中断；
形成波形的数字编码，并输出到D/A接口电路和显示驱动电路。
显示电路则驱动1位七段数码管显示，扫描按钮。
波形转换电路将波形样值的编码转换成模拟值，完成单极性的波形输出。
单片机向0832发送数字编码，产生不同的输出。
先利用采样定理对各波形进行抽样，然后把各采样值进行编码，的到的数字量存入各个波形表，执行程序时通过查表方法依次取出，经过D/A转换后输出就可以得到波形。
利用按键进行输出波形选择，同时将当前输出波形代号显示在LED上：
第三章总体方案设计
硬件设计
系统硬件总体框图如下：
单片机控制系统电路
AT89C52是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单、可靠。
其主要功能是形成扫描码，键值识别、键处理、参数设置；
波形输出模块电路
由于单片机采用编程方法产生四种波形、通过D/A转换模块DAC0832转换成模拟量在经过UA741进行放大之后输出。
DAC0832芯片是一种具有两个输入数据寄存器的8位DAC，它能直接与MCS51单片机接口。
目前生产的DAC芯片分为两类，一类芯片内部设子有数据寄存器，不需要外加电路就可以直接与微型计算机接口。
另一类芯片内部没有数据寄存器，输出信号随数据输入线的状态变化而变化，必须通过并口接口与微型计算机接口。
DAC0832是具有20条引线的双列直插式CMOS器件，它内部具有两级数据寄存器，完成8位电流D/A转换，故不需外加电路。
先利用采样定理对各波形进行抽样，然后把各采样值进行编码。
显示模块
功能：
驱动LED，数码管显示数。
数码管为共阴极，没有译码器再加上单片机电流不是很大，我们不接电阻让数码管最亮。
按键模块
需要选择四种波，所以选用四个按键。
选用独立式键盘连接方式，各按键相互独立，每个按键的“接零端”均接地，每个按键的“测试端”分别接入AT89C51的一根输入线，即接方波输入，接正向锯齿波，接负向锯齿波，接三角波。
软件设计
软件由主程序和产生波形的子程序组成，主要是产生各种波形的子程序的编程，通过编程可得到各种波形。
周期的改变可采用插入延时子程序的方法来实现。
并且，我们要选中DAC0832,对它进行清零。
利用按键来控制来控制不同波形的输出。
软件结构框图如下
第四章详细设计
4．1硬件电路原理图
①硬件电路原理图如下所示
.②连线步骤：
（1）将AT89C52的—口分别于四个控制不同波形输出的开关相连。
（2）把D/A区0832片选CS信号线与XFER接至。
（3）—与七段数码管相连
（4）将D/A区WR插孔连到CPU的WR。
（5）将电位器W2的输出Vref连到D/A区的Vref上，电位器W2的输入VIN连到+12V插孔，调节W2使Vref为+5V。
（6）用8芯排线将D/A区D0—D7与BUS2区XD0--XD7相连。
（7）将0832的IOUT1与示波器的探头相连另一极接地。
（8）运算放大器U3的输出端VOUT直接反馈到Rfb端，产生单极性的模拟输出电压。
4．2元件清单并说明元件选择及参数选择的依据
（1）元件清单如下所示：
AT89C52
1片
BUTTON
4个
7SEG-COM-CAT-GRN
1个
POT
DAC0832
RES
UA741
OSCILLOSCOPE
（2）参数选择的依据：
该函数发生器采用AT89C52单片机作为控制核心，外围采用模拟/数字转换电路（DAC0832）、运放电路（UA741）,按键和LED显示电路。
其价格低、性能好、操作方便、体积小等优点。
由于采用了UA741运算放大器，使其电路更加具有较高的稳定性、性能比高。
此电路清晰，出现故障容易查找错误，操作简单、方便。
DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。
与微处理器完全兼容。
这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。
4．3仿真运行结果
①数码管显示为0时输出方波
②数码管显示为1时输出正向锯齿波
③数码管显示为2时输出负向锯齿波
④数码管显示为3时输出为三角波
单片机片内资源分配表
端口
用途
~
按键输入
~、
数码管显示
P0、P2
地址总线线
P0
数据总线
写控制线
软件流程图
程序清单及注释（见附录）
第五章使用说明
性能和功能介绍
该函数发生器具有价格低、性能好、操作方便、体积小等优点。
各操作开关、按钮、指示灯、显示器等的作用介绍
按钮的作用就是对输出波形进行选择，四个按钮相互独立，显示器的作用就是输出波形代号：
使用操作步骤
故障处理
在软件设计时，开始不能实现各个波之间的切换，或者无法出现波形，后来得知切换时需要先松开上次按下的键，确保每个按键的独立性。
第六章设计体会
通过这次设计，我的理论知识掌握的更扎实，动手能力明显提高。
同时，通过网上搜索等多方面的查询资料，我学到了许多书本上没有的知识。
本次设计要求设计一台以AT89C52为核心函数信号发生器，采用DAC0832实现D/A转换，因此我复习了DAC0832与AT89C51的接口电路，对DAC0832的各引脚及其工作方式有了深入的理解，特别是其单缓冲双极性电压输出的工作方式。
还复习了按键及LED的显示。
无论在程序设计方面还是实践动手能力都得到了一个非常大的锻炼，并对硬件知识的了解以及安装调试能力也得到了一个很大的提升。
第七章参考文献
1.《单片微机测控系统设计大全》王福瑞等北京航空航天大学出版社，1999
2．《现代测控技术与系统》韩九强清华大学出版社
3．《智能仪器》程德福,林君主编机械工业出版社2005年2月
4．《测控仪器设计》浦昭邦,王宝光主编机械工业出版社2001
5．《MCS-51单片机应用系统设计》何立民北京：
北京航空航天大学出版社,1990.
6.《单片机原理及应用[M]》张毅刚，彭喜元等北京：
高等教育出版社，2004.
7.《单片机原理实验指导书》南昌:
华东交通大学出版社,2004
C51帮助文档.
附录
程序清单及注释：
ORG0000H
LJMP1000H
ORG1000H
xuanze:
JNB,SJ//选择不同的波形输出并跳到相应的函数
JNB,JCB
JNB,JCB2
JNB,FB
MOVP3,#0C0H//未按键时，数码管不显示
CLR
SJMPxuanze
SJ:
JB,ENDSJ//三角波函数
START:
MOVDPTR,#7FFFH//将D/A转换器的端口地址给了DPTR
MOVA,#00H
MOVP3,#0CFH//数码管显示3
SETB
UP:
MOVX@DPTR,A//上升沿函
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