单片机课程设计数据采集资料.docx

1、单片机课程设计数据采集资料单片机课程设计报告 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 撰写日期： 目录目录第一章 课程设计内容与要求分析 01.1课程设计内容 01.2课程设计要求分析 01.2.1系统单元电路组成 0第二章 控制系统硬件设计 02.1系统框图 02.2设计原理 02.3芯片介绍 02.4相应的命令控制字格式 42.5硬件连接图 0第三章 控制系统程序设计 03.1程序框图 03.2程序清单 0第四章 实验数据 04.10通道数据分析表 04.2程序运行图 0单片机原理及应用课程设计总结 0参考文献 0附录一：硬件图连接 0附录二：程序清单 2附录三：程序运行图 7单片机数据

2、采集控制器第一章 课程设计内容与要求分析1.1课程设计内容 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。1.2课程设计要求分析用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 .53、 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

3、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*。1.2.1系统单元电路组成 图一 键盘扫描电路 图二 ADC0809 图三 LCD显示第二章 控制系统硬件设计2.1系统框图2.2设计原理数据采集系统，从严格的意义上来说，应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。数据采集形同一般有数据输入通道，数据存储与管理，

4、数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测，采样和信号转换工作。数据存储与管理要用数据存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。数据处理就是从采集到原始数据中，删除有关干扰噪声，无关信息和必要的信息，提取出反应被测对象特征的重要信息。另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；或者吧数据恢复成原来物理量的形式，以可输出的形态在输出设备上输出，例如打印，显示，绘图等。数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。 本课程设计以单片机AT89C51芯片为控制核心和数据采集电路、LED数码管显示电路以及供电系统四大部分构成数据采集和功能显示。当

5、有模拟信号输入时，单片机控制A/D转换器，把要输入的模拟信号转换成相应的数字信号存入到单片机的内存中，再控制LCD显示驱动器把内存中的数字信号显示出来。通过键盘来改变LCD中显示的数据，把改变的数据通过控制D/A转换器输出成相应的模拟信号。2.3芯片介绍（1）ADC0809芯片介绍ADC0809是采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。主要特性：1）8路8位AD转换器，即分辨率8位。 2）具有转换起停控制端。 3）转换时间为100s4）单个5V电源供电 5）模拟输入电压范围0

6、5V，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为-4085摄氏度 7）低功耗，约15mW。 内部结构 ： ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式AD转换器，内部结构如图1322所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型D/A转换、外部特性（引脚功能） ：ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图1323所示。下面说明各引脚功能。 IN0IN7：8路模拟量输入端。2-12-8：8位数字量输出端。ADDA ADDB ADDC:3位地址输入线，用于选通8路模拟输入的一路ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START： AD转换启动信号，输入，高电平有效。

7、 EOC： AD转换结束信号，输出，当AD转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当AD转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。 REF（+）、REF（-）：基准电压。 Vcc：电源，单一5V。 GND：地。 ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 AD转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到AD转换完成，E

8、OC变为高电平，指示AD转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平是，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上（2）MCS-51MCS-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： P0.0P0.7：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。 P1.0P1.7：P1口8位口线，通用I/O接口无第二功能。 P2.0P2.7：P2口8位口线，第一功能作为通用I/O接口，

9、第二功能作为存储器扩展时传送高8位地址。 P3.0P3.7：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（3）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1m，功耗为20mW，其引脚说明如下： D0D7：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

10、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5V15范围VREF：基准电压输入线，范围为：10V10VAGND：模拟地DGND：数字地（4）74LS13874LS138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

11、电平有效 Y0Y7：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（5）74LS273管脚功能：74LS73中文资料:是带有清除端的8D触发器，只有在清除端保持高电平时，才具有锁存功能，锁存控制端为11脚CLK，采用上升沿锁存。 CPU 的ALE信号必须经过反相器反相之后才能与74LS273的控制端CLK 端相连。1).1脚是复位CLR,低电平有效,当1脚是低电平时,输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部输出0,即全部复位;(2).当1脚为高电平时,11(CLK)脚是锁存控制端,并且是上升沿触发

12、锁存,当11脚有一个上升沿,立即锁存输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的电平状态,并且立即呈现在在输出脚2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)上.第一脚WR：主清除端，低电平触发，即当为低电平时，芯片被清除，输出全为0（低电平）；CP（CLK）：触发端，上升沿触发，即当CP从低到高电平时，D0D7的数据通过芯片，为0时将数据锁存，D0D7的数据不变（6）74LS24574LS245是我们常用的芯片，用来驱动led或者其他的设备,用法很简单如上图,这里简单的给出一些资料，他是8路同相三态双向总线收发器，可双向传输数据。74

13、LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时，必须接入74LS245等总线驱动器。当片选端/CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由 B 向 A 传输；（接收）DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；（发送）当/CE为高电平时，A、B均为高阻态。(7)8255芯片说明：8255A是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯片,它具有3个8位的并行I/O口,具有三种工作方式,可通过程序改变其功能,因而使用灵活,通用性强,可作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。8255有三种基本工作方式，三种工作方式由工作方式控制字

14、决定,方式控制字由CPU通过输入/输出指令来提供.三个端口中PC口被分为两个部分,上半部分随PA口称为A组,下半部分随PB口称为B组.其中PA口可工作与方式0、1和2，而PB口只能工作在方式0和1。8255共有40个引脚,采用双列直插式封装,各引脚功能如下：D0-D7：三态双向数据线,与单片机数据总线连接,用来传送数据信息。CS：片选信号线，低电平有效，表示芯片被选中。RD：读出信号线，低电平有效，控制数据的读出。WR：写入信号线，低电平有效，控制数据的写入。Vcc：+5V电源。PA0-PA7：A口输入/输出线。PB0-PB7：B口输入/输出线。PC0-PC7：C口输入/输出线。RESET：复位信号线。A1、A0：地址线，用来选择8255内部端口。GND：地线。 2.4相应的命令控制字格式其中定时/计数器工作方式控制字TMOD格式如下：TMOD 字节地址：89HD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0 T1方式字 T0方式字其中，M1、M0为方式选择，C/T为定时/计数选择，GATE为定时器/计数器工作方式选择中断允许寄存器IE格式如下：IE 字节地址：A8HD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0EAESET1EX1ET0EX01FH ACHABH AAH A9H A8HEA为开中断标