具有数模和模数转换功能的信号测控装置.docx

1、具有数模和模数转换功能的信号测控装置目录1 引言 21.1 设计目的 21.2 设计意义 22 系统硬件设计 22.1 单片机选型 22.2 A/D转换电路 32.3 D/A转换电路 32.4 稳压电源 52.5 调理电路 52.6 报警指示灯电路 62.7 键盘控制电路 62.7 LED显示电路 73 PROTUES仿真 74 总结 85 参考资料 8*附录* 91 引言1.1 设计目的 设计一个基于单片机的具有A/D和D/A功能的信号测控装置。要求该信号测控装置能够接入典型传感器、变送器信号，同时可输出标准电压/电流信号。并满足抗干扰、通用性、安全性、性价比等原则性要求。1.2 设计意义

2、通过设计此测控装置，加深对控制系统理解，将所学的知识灵活穿插并运用起来。2 系统硬件设计2.1 单片机选型 由于80C51单片机具有价格便宜，易上手，抗干扰能力强，稳定性好等优点，且满足我所设计系统的条件，所以此次设计选用80C51单片机作为处理核心。图 1 8051单片机最小系统2.2 A/D转换电路ADC0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A/D转换芯片，片内有模拟量通道选择开关及相应的通道锁存、译码电路，A/D转换后的数据由三态锁存器输出，由于片内没有时钟需外接时钟信号。通过P2.7来控制A/D是否开始工作。图2 A/D转换电路2.3 D/A转换电路DAC0832是8位D/A转换器，它

3、采用CMOS工艺制作，具有双缓冲器输入结构。DAC0832内部有两个寄存器，而这两个寄存器的控制信号有五个，输入寄存器由ILE、CS、WR1控制，DAC寄存器由WR2、Xref控制，用软件指令控制这五个控制端可实现三种工作方式：直通方式、单缓冲方式、双缓冲方式。直通方式是将两个寄存器的五个控制端预先置为有效，两个寄存器都开通只要有数字信号输入就立即进入D/A转换。单缓冲方式使DAC0832的两个输入寄存器中有一个处于直通方式，另一个处于受控方式，可以将WR2和Xfer相连在接到地上，并把WR1接到89C51的WR上，ILE接高电平，CS接高位地址或地址译码的输出端上。双缓冲方式把DAC0832

4、的输入寄存器和DAC寄存器都接成受控方式，这种方式可用于多路模拟量要求同时输出的情况下。三种工作方式区别是：直通方式不需要选通，直接D/A转换；单缓冲方式一次选通；双缓冲方式二次选通。 由于DAC0832是单路转换，为了使系统能有更好的控制性，我加了个多路开关CD4051，从而实现系统的多路控制！ CD4051是单8通道数字控制模拟电子开关，有三个二进控制输入端A、B、C和INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.520V的数字信号可控制峰值至20V的模拟信号。例如，若VDD+5V，VSS0，VEE-13.5V，则05V的数字信号可控制-13.54.5V的模拟信号。这些开关电路在

5、整个VDD-VSS和VDD-VEE电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。当INH输入端“1”时，所有的通道截止。三位二进制信号选通8通道中的一通道，可连接该输入端至输出。图3 CD4051引脚图图4 D/A转换电路2.4 稳压电源 为了使单片机能更稳定的工作，必须保证有一个稳定的电压输入。图5 稳压电源2.5 调理电路在工业控制中各类传感器常输出标准电流信号420mA，为此，常要先将其转换成10V的标准电压信号，以便送给各类设备进行处理。这种转换电路以4mA为满量程的0%对应-10V；12mA为50%对应0V；20mA为100%对应5V。参考电路见图6所示。图6 调理电路经对

6、图6电路分析，可知流过反馈电阻Rf的电流为(Vo-VN)/Rf与VN/R1(VN-Vf)/R5相等，由此，可推出输出电压Vo的表达式：Vo=(1+Rf/R1+Rf/R5)VN-(R4/R5)Vf。由于VNVpIiR4，上式中的VN即可用IiR4替换，若R4200，R118k，Rf7.14k，R543k，并调整Vf7.53V，输出电压Vo的表达式可写成如下的形式:当输入420mA电流信号时，对应输出05V的电压信号。2.6 报警指示灯电路 当系统正常运行时，绿灯亮。当传感器所采集的信息通过单片机处理，如果超过设置的上限值或低于下限值时，蜂鸣器进行报警，红灯亮起。其电路图如图7所示。图7 报警电路

7、2.7 键盘控制电路 加入键盘是为了便于人机互动，方便工作人员即时调整工况，调节系统的允许工作范围。具体如图8.图8 键盘控制电路 其中，S2是用于进入键盘调节模式和退出键盘调节模式；S3是用于增加上限值；S4用于减小上限值；S5用于增加下限值；S6用于减小下限值。2.7 LED显示电路加入LED显示是为了便于人机互动，方便工作人员及时了解此时工况。其具体电路如图9。图9 LED显示电路3 PROTUES仿真 为了证明所设计系统的可靠性，我用PROTUES进行仿真。当系统正常运行时，如图10。.图10 正常状态 当系统出现异常时，如图11.图11 异常状态 具体程序看附录。4 总结 通过连续三

8、天的课程设计，使我受益匪浅。首先是发现问题和解决问题的能力有了提高！由于一开始对编程环境的不熟悉，导致经常犯了一些常识错误，给整个进程带来了不少麻烦，但在老师的指导帮助下问题得到了解决！其次是对80C51单片机的掌握又有了提高，通过此次课程设计，使我更加熟练的掌握了单片机的运用，在以后的学习道路上能更加轻松！最后是对PROTEL,PROTUES等软件的运用更加熟练！5 参考资料1 孙育才.单片机微型计算机及其应用.南京：东南大学出版社，2004.6*附录*程序org 0000hajmp startorg 0003hajmp wb0org 0013hajmp wb1start: SETB EA

9、SETB EX0 setb ex1 setb p1.0 CLR P1.1 mov 54h,#0c8h ;设置上下限值 mov 55h,#32h MOV DPTR,#7F00H MOVX DPTR,A AJMP $wb1:clr EA ；键盘控制程序 clr ex0 LCALL DELLAY LCALL DELLAY LCALL DELLAY CLR P1.0 CLR P1.1 key:jnb p1.2,key0 jnb p1.3,key1 jnb p1.4,key2 jnb p1.5,key3 jnb p3.3,key4 ajmp key key0: INC 54H LCALL DELLAY

10、LCALL DELLAY RET key1:dec 54h LCALL DELLAY LCALL DELLAY RET key2:inc 55h LCALL DELLAY LCALL DELLAY RET key3:dec 55h LCALL DELLAY LCALL DELLAY RETkey4: setb EA setb ex0 LCALL DELLAY LCALL DELLAY retiwb0: CLR EX0 NOP NOP MOV DPTR,#7F00H ；A/D转换 MOVX A,DPTR LCALL CHULI LCALL DISP LCALL DELLAY cjne a,54h

11、,next1 ；判断系统是否异常next1:jc next2 cpl P1.1 cpl P1.0next2:cjne a,55h,next3next3:jnc next4 cpl P1.1 cpl P1.0next4:MOV DPTR,#07F00H MOVX DPTR,A nop nop SETB EX0 RETICHULI: MOV B,#100 DIV AB MOV 50H,a ；LED显示程序 mov a,b mov b,#10 div ab mov 51h,a mov 52h,b retDISP: MOV R0,#52H MOV R7,#03H NEXT: MOV A,R0 MOV DPTR,#DDSEG MOVC A,A+DPTR MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI deC R0 DJNZ R7,NEXT RETDELLAY: MOV R4,#255NEXT12: MOV R5,#255NEXT11: NOP NOP NOP DJNZ R5,NEXT11 DJNZ R4,NEXT12 RETDDSEG: DB 03H,9FH,25H,0DH,99H,49H,41H,1FH,01H,09H end