基于dsp的多通道数据采集系统设计本科学位论文.docx

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基于dsp的多通道数据采集系统设计本科学位论文

毕业设计（论文）

题目名称：

基于DSP的多通道数据

采集系统设计

学院：

电气信息工程学院

专业/班级：

电子信息工程11101班

学生：

刘同胜

学号：

43811125

指导教师：

赵艳丽

摘要

微波炉是一种利用2450兆赫的电磁波来烹饪食品的厨房器具。

其工作的核心是其控制部分，本设计就是对微波炉的电脑控制系统的一个尝试，设计给出了系统软、硬件的组成和实现方法。

结合实际要求，叙述了控制器电路的工作真理和微波炉的工作过程。

设计具有操作简便，运行稳定，定时时间和功率控制比较精确的特点。

它以STC公司生产的8位单片机STC90C516RD+为控制核心；以DS18B20作为温度传感器，用于实时测量微波炉内食物的温度；独立式键盘调整输入，用来设定温度、定时时间等工作参数；用1602LCD液晶屏来显示时间和温度。

通过本设计能实现对微波炉的智能化控制，是微波炉的应用功能更强大，使用方便。

单片机最小系统以STC90C516RD+为核心,外加时钟和复位电路,电路结构简单,抗干扰能力强,成本相对较低,非常符合本设计的所有要求。

STC90C516RD+单片机系列是在STC系列的基础上发展起来的,是当前8位单片机的典型代表,采用CHMOS工艺,即互补金属氧化物的HMOS工艺,CHMOS是CMOS和HMOS的结合,具有HMOS高速度和高密度的特点,还具有CMOS低功耗的特点。

关键词：

微波炉，单片机，LCD液晶显示

Abstract

Microwaveisakindofuse2450MHZelectromagneticwavetocookingfoodkitchenappliance.Theworkisthecoreoftheconteolpart,Thisdesignisacomputercontrolsystemofmicrowaveattempttodesignhardwareandsoftwarecompositionandimplementationofthesystemweregiven.Controllercircuitworkincombinationwithactualrequirements,thetruthandtheworkingprocessofthemicrowaveoven.Designiseasyoperation,stablerunning,timeandthecharacteristicsofthepowercontrolmoreprecisetiming.ItisholdbySTCcompanyproducesthe8-bitmicrocontrollerSTC90C516RD+asthecore;DS18B20astemperaturesensor,usedforreal-timemeasurementofthetemperatureofthefoodinthemicrowaveoven;Independenttypekeyboardadjustinput,whichisusedtosettheworkparameterssuchastemperature,timetime;Use1602LCDscreentodisplaythetimeandtemperature.Throughthisdesigncanrealizetheintelligentcontrolofthemicrowaveoven,microwaveovenistheapplicationoffunctionmorepowerful,easytouse.

SinglechipmicrocomputerminimumsystemSTC90C516RD+asthecore,andtheclockandresetcircuit,thecircuitstructureissimple,stronganti-interferenceability,relativelylowcost,veryaccordwithallrequirementsofthisdesign.STC90C516RD+MCUseriesisdevelopedonthebasisofholdinSTCseries,isthetypicalrepresentativeof8-bitMCU,usingCHMOSprocess,namelythecomplementarymetaloxideHMOScraft,CHMOSisacombinationofCMOSandHMOS,hasthecharacteristicsofHMOShighspeedandhighdensity,alsohasthecharacteristicsoftheCMOSlowpowerconsumption.

Keyworks:

Microwaveoven,Single-ChipMicrocomputer ，LCDliquidcrystaldisplay

1绪论

1.1引言

在生活和生产的各个领域中，凡是自动控制要求的地方都会有单片机的身影出现；从简单到复杂，从空中、地面到地下，凡是能想象到的地方几乎都有使用单片机的需求。

现在尽管单片机的应用已经很普遍了，但仍有很多可以使用单片机控制而尚未实现的项目，因此，单片机的应用大有想象和扩展空间。

单片机的应用有利于产品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高劳动效率，减轻劳动强度，提高产品质量，改善劳动环境，减少能源和材料消耗，保证安全等。

由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，是自动化控制具有计算准确、性能稳定、携带方便等优点。

单片机应用的意义局不仅限于它的广阔范围以及所带来的经济效益，更重要的意义还在于：

单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。

从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能使用单片机通过软件（编程序）方法实现了。

这种以软件取代硬件并提高系统性能的控制系统“软化”技术，称之为为控制技术。

微控制技术是一种全新的概念，是对传统控制技术的一次革命。

随着单片机应用的推广普及，微控制技术必将不断发展、日益完善和更加充实。

传统的微波炉由于由于技术原因产生设定误差，由于定时的不准确造成加热的过快或过慢，严重的影响了食物的口感。

而基于单片机的微波炉控制系统设计，则利用单片机的多功能控制特点，对微波炉进行控制设计，改变微波炉对时间的控制，准确的定时控制，对微波炉来说有很大的市场潜力

本文设计一个基于单片机的微波炉系统设计，它具有三个模块：

时钟显示、定时、设定温度、温度传感器和计时功能。

设定温度值、测量的温度和时间用1602LCD显示，直观明了。

1.2课题背景

随着科学技术的进步，电子技术、传感器技术以及材料技术近年来得到了很大的发展。

国内外微波炉研发机构和生产工厂，为了满足微波炉消费者的使用要求，将各种先进的现代技术应用于微波炉。

单片机诞生于20世纪70年代，象Fairchild公司研制的F8单片微型计算机。

20世纪70年代微电子技术正处于发展阶段，集成电路属于中规模发展时期，各种新材料新工艺尚未成熟，单片机仍处在初级的发展阶段，元件集成规模还比较小，功能比较简单。

现在可以说单片机是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。

纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：

1.低功耗CMOS化MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS（互补金属氧化物半导体工艺）。

象80C51就采用了HMOS（即高密度金属氧化物半导体工艺）和CHMOS（互补高密度金属氧化物半导体工艺）。

CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。

所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。

2.微型单片化现在常规的单片机普遍都是将中央处理器（CPU）、随机存取数据存储（RAM）、只读程序存储器（ROM）、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW（脉宽调制电路）、WDT（看门狗）、有些单片机将LCD（液晶）驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。

甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。

此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。

现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD（表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。

3.主流与多品种共存现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。

所以C8051为核心的单片机占据了半壁江山。

而Microchip公司的PIC精简指令集（RISC）也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。

此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。

在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。

1.3本文研究内容及重点

本文主要研究的是微波炉的控制系统，确定微波炉系统的整体方案，编写程序来实现微波炉控制系统的基本功能。

主要工作是掌握单片机应用技术，显示技术，以及电子技术等的相关知识，制作设计一个微波炉的控制器电路，使其具有三档微波加热功能，分别表示微波加热为大火、中火、小火，模拟仿真中用不同颜色LED模拟。

实现工作步骤：

复位待机——〉检测显示电路——〉设置输出功能和定时器初值——〉启动定时和开始工作——〉结束加热、音响提示。

在上电或手动按复位键时，控制器输出的微波功率控制信号为0，微波加热处于待机状态，时间显示电路显示为00-00-00。

具有8位时间预置电路，按键启动时间设置，最大预设数为23小时59分59秒。

设定时间初值后，按档位选择键，启动相应的微波加热；另一方面使计时电路以秒为单位作倒计时。

当计时到时间小于20s时，则断开微波加热器，并给出声音提示，即扬声器输出提示音。

设计中具体的问题有：

（1）如何进行时间设置（时、分、秒）和时钟倒计时功能；

（2）如何设计智能火力控制

（3）如何设计显示模块显示时间；

（4）如何设计按键设置；

（5）如何设计音响提示声音；

（6）如何设计微波炉工作或者停止

1.4本文结构

本文主要是以微波炉的控制系统设计为研究对象，以单片机的应用为主要前提，对微波炉系统的基本功能进行主要的设计及研究。

全文主要分为四个章节，各个章节主要内容如下