单片机课程设计数据采集资料.docx
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单片机课程设计数据采集资料
单片机课程设计报告
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第一章课程设计内容与要求分析0
1.1．课程设计内容0
1.2．课程设计要求分析0
1.2.1系统单元电路组成0
第二章控制系统硬件设计0
2.1．系统框图0
2.2．设计原理0
2.3．芯片介绍0
2.4．相应的命令控制字格式4
2.5．硬件连接图0
第三章控制系统程序设计0
3.1．程序框图0
3.2．程序清单0
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。
Vcc：
+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
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
D7D6D5D4D3D2D1D0
EA
ES
ET1
EX1
ET0
EX0
1FHACH
ABHAAHA9HA8H
EA为开中断标
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