测控系统原理课程设计Word文档下载推荐.docx

1、硬件电路原理图4元件清单并说明元件选择及参数选择的依据5仿真运行结果6 单片机片内资源分配图 7 软件流程图 8 程序清单及注释8第五章 使用说明9性能和功能介绍 9各操作开关、按钮、指示灯、显示器等的作用介绍 9使用操作步骤 9故障处理 9第六章 设计体会9第七章 参考文献10附 录10第一章 设计的内容及要求运用所学单片机、模拟和数字电路、以及测控系统原理与设计等方面的知识，设计出一台以AT89C52为核心的函数发生器，能分别产生三角波、正向锯齿波、负向锯齿波和方波，完成输出信号的产生、显示及键盘接口电路等部分的软、硬件设计，要求采用DAC0832 实现D/A转换，利用按键（自行定义）进行

2、输出波形选择，同时将当前输出波形代号显示在LED上：要求：1、设计接口电路，将这些外设构成一个简单的单片机应用系统。2、函数发生器要求如下： 1）1位数码显示 2）输出信号：05V。3）按键切换输出波形。第二章 需求分析与设计思路本次设计要求设计一台以AT89C52为核心函数信号发生器，由单片机完成人机界面、系统控制、信号的采集分析以及信号的处理和转换，系统采用按键输入，利用数码管显示电路输出数字显示的方案。故将设计分解为四个模块，单片机控制模块（AT89C52），数模转换放大（DAC0832、UA741），显示模块（数码管、电阻），按键模块。波形的产生是通过AT89C52 执行某一波形发生程

3、序，向D/A转换器的输入端按一定的规律发生数据，从而在D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。在AT89C52的P1口接4个按扭,通过软件编程来选择各种波形、幅值电压和频率，另有口管脚接七段数码管芯片，以驱动数码管显示电压幅值和频率，每种波形对应一个按钮。其中单片机控制电路主要是形成扫描码，键值识别、键处理、参数设置；形成显示段码；产生定时中断；形成波形的数字编码，并输出到D/A接口电路和显示驱动电路。显示电路则驱动1位七段数码管显示，扫描按钮。波形转换电路将波形样值的编码转换成模拟值，完成单极性的波形输出。单片机向0832发送数字编码，产生不同的输出。先利用采样定理对各波形进行抽样，然后把

4、各采样值进行编码，的到的数字量存入各个波形表，执行程序时通过查表方法依次取出，经过D/A转换后输出就可以得到波形。利用按键进行输出波形选择，同时将当前输出波形代号显示在LED上：第三章 总体方案设计硬件设计系统硬件总体框图如下： 单片机控制系统电路 AT89C52是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单、可靠。其主要功能是形成扫描码，键值识别、键处理、参数设置；波形输出模块电路由于单片机采用编程方法产生四种波形、通过D/A转换模块DAC0832转换成模拟量在经过UA741进行放大之后输出。DAC0832芯片是一种具有两个输入数据寄存器的8位DAC，它能直接与MCS5

5、1单片机接口。目前生产的DAC芯片分为两类，一类芯片内部设子有数据寄存器，不需要外加电路就可以直接与微型计算机接口。另一类芯片内部没有数据寄存器，输出信号随数据输入线的状态变化而变化，必须通过并口接口与微型计算机接口。DAC0832是具有20条引线的双列直插式CMOS器件，它内部具有两级数据寄存器，完成8位电流D/A转换，故不需外加电路。先利用采样定理对各波形进行抽样，然后把各采样值进行编码。显示模块功能：驱动LED，数码管显示数。数码管为共阴极，没有译码器再加上单片机电流不是很大，我们不接电阻让数码管最亮。按键模块 需要选择四种波，所以选用四个按键。选用独立式键盘连接方式，各按键相互独立，每

6、个按键的“接零端”均接地，每个按键的“测试端”分别接入AT89C51的一根输入线，即接方波输入，接正向锯齿波，接负向锯齿波，接三角波。软件设计 软件由主程序和产生波形的子程序组成，主要是产生各种波形的子程序的编程，通过编程可得到各种波形。周期的改变可采用插入延时子程序的方法来实现。并且，我们要选中DAC0832,对它进行清零。利用按键来控制来控制不同波形的输出。软件结构框图如下第四章 详细设计41硬件电路原理图硬件电路原理图如下所示. 连线步骤：（1） 将AT89C52的口分别于四个控制不同波形输出的开关相连。 （2） 把D/A区0832片选CS信号线与XFER接至。（3） 与七段数码管相连（

7、4） 将D/A区WR插孔连到CPU的WR。（5） 将电位器W2的输出Vref连到D/A区的Vref上，电位器W2的输入VIN连到+12V插孔，调节W2使Vref为+5V。（6） 用8芯排线将D/A区D0D7与BUS2区XD0 - XD7相连。（7） 将0832的IOUT1与示波器的探头相连另一极接地。（8）运算放大器U3的输出端VOUT直接反馈到Rfb端，产生单极性的模拟输出电压。42元件清单并说明元件选择及参数选择的依据（1）元件清单如下所示：AT89C521片BUTTON4个7SEG-COM-CAT-GRN1个POTDAC0832RESUA741OSCILLOSCOPE（2）参数选择的依据

8、： 该函数发生器采用AT89C52单片机作为控制核心，外围采用模拟/数字转换电路（DAC0832）、运放电路（UA741）,按键和LED显示电路。其价格低、性能好、操作方便、体积小等优点。由于采用了UA741运算放大器，使其电路更加具有较高的稳定性、性能比高。此电路清晰，出现故障容易查找错误，操作简单、方便。DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。43仿真运行结果数码管显示为0时输出方波数码管显示为1时输出正向锯齿波数码管显示为2时输出负向锯齿波数码管显示为3时输出为三角波单片机

9、片内资源分配表 端口用途按键输入、数码管显示 P0、P2地址总线线P0数据总线写控制线 软件流程图程序清单及注释（见附录） 第五章 使用说明性能和功能介绍该函数发生器具有价格低、性能好、操作方便、体积小等优点。各操作开关、按钮、指示灯、显示器等的作用介绍按钮的作用就是对输出波形进行选择，四个按钮相互独立，显示器的作用就是输出波形代号：使用操作步骤故障处理在软件设计时，开始不能实现各个波之间的切换，或者无法出现波形，后来得知切换时需要先松开上次按下的键，确保每个按键的独立性。第六章 设计体会通过这次设计，我的理论知识掌握的更扎实，动手能力明显提高。同时，通过网上搜索等多方面的查询资料，我学到了许

10、多书本上没有的知识。本次设计要求设计一台以AT89C52为核心函数信号发生器，采用DAC0832 实现D/A转换，因此我复习了DAC0832与AT89C51的接口电路，对DAC0832的各引脚及其工作方式有了深入的理解，特别是其单缓冲双极性电压输出的工作方式。还复习了按键及LED的显示。无论在程序设计方面还是实践动手能力都得到了一个非常大的锻炼，并对硬件知识的了解以及安装调试能力也得到了一个很大的提升。第七章 参考文献1.单片微机测控系统设计大全 王福瑞等 北京航空航天大学出版社，19992现代测控技术与系统 韩九强 清华大学出版社 3智能仪器 程德福,林君主编 机械工业出版社 2005年2月

11、4测控仪器设计 浦昭邦,王宝光主编 机械工业出版社 20015MCS-51单片机应用系统设计 何立民 北京：北京航空航天大学出版社,1990.6.单片机原理及应用M 张毅刚，彭喜元等 北京：高等教育出版社，2004.7.单片机原理实验指导书 南昌: 华东交通大学出版社,2004 C51帮助文档. 附 录程序清单及注释： ORG 0000HLJMP 1000H ORG 1000H xuanze: JNB , SJ /选择不同的波形输出并跳到相应的函数 JNB , JCB JNB , JCB2 JNB , FB MOV P3,#0C0H /未按键时，数码管不显示 CLR SJMP xuanzeSJ: JB , ENDSJ /三角波函数START: MOV DPTR, #7FFFH /将D/A转换器的端口地址给了DPTR MOV A, #00H MOV P3,#0CFH /数码管显示3 SETB UP: MOVX DPTR, A /上升沿函