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