单片机应用课程设计1doc.docx

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单片机应用课程设计1doc

单片机数据采集控制系统

目录

1、前言

单片机的应用介绍

1.1单片机系统组成

1.2通用外围电路

1.3实验模块电路

2、课程设计的目的和要求

2.1设计的目的

2.2设计的要求

3、总体设计

介绍系统框图及原理

4、硬件设计

4.1各种芯片的功能、引脚、相应的命令控制字格式的介绍

4.2绘出硬件接线图

5、软件设计

5.1程序流程图

5.2主程序、子程序、中断服务程序

6、实验数据

7、结束语

简述课程设计的收获、体会以及对本教学环节的意见和建议。

8、参考文献

前言

1.1、系统组成

Dais系列单片机微机仿真实验系统由管理CPU89C52系统单元、目标CPU8032/8052/196/KB/KC/8088/8086单元、接口实验单元和稳压电源（外接或内置）组成，通过RS232C串行接口与PC微机相连，系统硬件主要内容如下：

PU

理CPU89C52、目标CPU8032/8052/196KB/KC/8088

统存储器

控在89C52内EEPROM（8K）、RAM6264、RAM61256一片（32K）、BPRAM61256（32K）。

口芯片

及单元实验

251、8253、8255、8259、ADC0809、DAC0832、6264、164、74LS273、74LS244、电子发声单元，电机控制单元，开关及发光二极管、单脉冲触发器、继电器控制等

设接口

印接口，8279键盘接口，RS232C串口、51仿真接口

示器

位LED、二路双踪示波器

盘

2键自定义键盘

PROM编程器

EPROM2764/27128快速读出

统电源

5V/2A，±12V/0.5A

1.2、通用外围电路

1.逻辑电平开关电路

实验台上有9只开关K1~K9与之相对应的K1~K9引线孔为逻辑电平输出端。

对于卡式结构机型仅有8位开关，开关向上拨相应插孔输出高电平“1”，向下拨相应插孔输出低电平“0”。

对于一体化机型有9位开关，开关向上拨相应插孔输出低电平“0”，向下拨相应插孔输出高电平“1”。

2.发光二极管显示电路

实验系统上装有12只发光二极管及相应驱动电路。

L1~L12为相应发光二极管驱动信号输入端，该输入端为低电平“0”时发光二极管亮。

3.脉冲发生器电路

实验台上提供一4.9152MHz的脉冲源，见下图：

4.计数器电路

该电路由1片74LS393组成。

实验系统上为Tx：

T0~T7为分频输出插孔，T为脉冲输入端（已连脉冲源4.9152MHz）。

该计数器在上电时由RESET信号清零。

当脉冲输入为4.9152MHz时，T0~T7输出脉冲频率依次为2.4576MHz、1.2288MHz、614.4KHz、307.2KHz、153.6KHz、76.8KHz、38.4Hz、19.2Hz。

5.单脉冲电路

如图所示，采用RS触发器产生±单脉冲。

实验者每按一次AN按钮，即可以从两个插座上分别输出一个正脉冲SP及负脉冲/SP，供“中断”、“CLR”、定时器/计数器等实验使用。

6.电子音响及驱动电路

如图所示，音响电路的控制输入插孔为“SIN”，控制输入信号经放大后接喇叭。

7.模拟信号、基准电压产生电路

如图所示，系统中提供1路0~5V模拟电压信号，1路基准电压产生电路供A/D、D/A转换实验使用。

8.脉冲滤波电路

如图所示，FIN输入脉冲过滤波，可形成三角波输出。

9.译码电路

系统上配有带使能控制的三输入、八输出译码器LS138一片，其引脚用圆孔插座全部引出（指一体化机型）,使用时可根据教学需要自行定义Y0-Y7的寻址范围。

系统实验程序中对译码器的定义是：

使能控制端G的有效寻址范围为0FFE0H-0FFFFH,译码器输入控制端A、B、C受地址线A2、A3、A4控制，其译码输出端Y0-Y7的有效寻址范围分别为0FFE0H、0FFE4H、0FFE8H、0FFECH、0FFF0H、0FFF4H、0FFFE8H和0FFFCH。

因此在运行系统提供的实验程序前须按下图连接译码电路。

1.3、实验模块电路

本节中D0~D7对一体机而言，以排针引出，其余需外接的信号线用专用圆孔插座引出。

1.简单I/O口扩展并行输入输出电路

2.存贮器读写电路

3.A/D转换器电路

4.D/A转换器。

5.8255并行I/O口扩展电路（系统中作EPROM固化）。

6.键扫显示控制电路

2.1、课程设计的目的

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。

2.2、课程设计要求

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*。

3、总体设计

从A/D转换器入手，通过编程，实现硬件上的八路数据采集、采集数据显示、通过键盘设计采集、实现上下限的报警功能、八路顺序控制信号、输出频率和波形可设。

4、硬件设计

4.1各种芯片的功能、引脚、相应的命令控制字格式的介绍

1、MCS-51

芯片介绍：

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

2、74LS373

芯片介绍：

74LS373是带有三态门的八D锁存器，当使能信号线OE为低电平时，三态门处于导通状态，允许1Q-8Q输出到OUT1-OUT8，当OE端为高电平时，输出三态门断开，输出线OUT1-OUT8处于浮空状态。

G称为数据打入线，当74LS373用作地址锁存器时，首先应使三态门的使能信号OE为低电平，这时，当G端输入端为高电平时，锁存器输出（1Q-8Q）状态和输入端（1D-8D）状态相同；当G端从高电平返回到低电平（下降沿）时，输入端（1D-8D）的数据锁入1Q-8Q的八位锁存器中。

当用74LS373作为地址锁存器时，它们的G端可直接与单片机的锁存控制信号端ALE相连，在ALE下降沿进行地址锁存。

引脚说明如下：

D0～D7：

锁存器8位数据输入线Q0～Q7：

锁存器8位数据输出线GND：

接地引脚Vcc：

电源引脚，＋5V有效OE：

片选信号引脚G：

锁存控制信号输入引脚

3、74LS138

芯片介绍：

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

4、ADC0809

芯片介绍：

ADC0809是一种比较典型的8位8通道逐次逼近式A/D转换器，CMOS工艺，可实现8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道地址锁存用译码电路，其转换时间为100μs左右，采用双排28引脚封装，其引脚说明如下：

IN0～IN7：

8路模拟量输入通道

ADDA～ADDC：

地址线用于选择模拟量输入通道

ALE：

地址锁存允许信号

START：

转换启动信号

D0～D7：

数据输出线

OE：

输出允许信号，低电平允许转换结果输出

CLOCK：

时钟信号输入引脚，通常使用500KHz

EOC：

转换结束信号，为0代表正在转换，1代表转换结束

Vcc：

＋5V电压

VREF（＋）、VREF（－）：

参考电压

5、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

4.2绘出硬件接线图

A/D转换电路

D/A转换电路

键盘扫描电路

5.1程序流程图

主程序流程图

按键流程图

16进制转换为10进制流程图

5.2主程序、子程序、中断服务程序

6、实验数据

图

7、结束语、

通过此次课程设计，我了解了单片机系统开发、研制的过程，学会了硬件的画图和软件的编程。

通过基本技能的训练，例如组成系统、编程、调试、查阅资料、绘图、编写说明书等；使我理论联系实际，提高动手能力和分析问题、解决问题的能力。

在此基础上，我将学会正确地应用单片微机，培养解决工业控制、工业检测等领域具体问题的初步能力。

8、参考文献

《单片机原理及接口技术》机械工业出版社P108-111