微机型实时检测报警系统的模拟设计文档格式.docx

1、在描述了外围硬件电路的同时，还做了大量的软件工作。关键词：单片机、a/d转换、显示、报警二、设计原理1、原理图2、功能模块说明（1）、模拟量根据设计的要求，我们通过8只电位器和一定的硬件电路连接，从而实现8通道的模拟量输入。我们可以将电位器理解为滑动变阻器，通过和5V电源的连接，就能够实现分压，其中有效部分的电压就能作为模拟量输入。（2）、AD转换由于51单片机大部分不带AD转换器，所以模拟量的采集就必须靠A/D来实现。下面，将对ad0809作一下介绍。（a）AD0809的逻辑结构 ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D转换器和一个三态

2、输出锁存器组成（见图1）。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。（b）AD0809的工作原理 IN0IN7：8条模拟量输入通道ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是05V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。地址输入和控制线：4条ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A， B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选

3、中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。CBA选择的通道IN01IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7数字量输出及控制线：11条ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE1，输出转换得到的数据；OE0，输出数据线呈高阻状态。D7D0为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线。因ADC0

4、809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，VREF（），VREF（）为参考电压输入。（c） ADC0809应用说明 （1）ADC0809内部带有输出锁存器，可以与AT89S51单片机直接相连。（2）初始化时，使ST和OE信号全为低电平。（3）送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。（4）在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。（5）是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。（6）当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给单片机了。（d）AD0809的应用 主要由AD转换器AD0809，频率发生器SUN7474，单片机AT89S

5、51及显示用数码管组成。AD0809的启动方式为脉冲启动方式，启动信号START启动后开始转换，EOC信号在START的下降沿10us后才变为无效的低电平。这要求查询程序待EOC无效后再开始查询，转换完成后，EOC输出高电平，再由OE变为高电平来输出转换数据。我们在设计程序时可以利用EOC信号来通知单片机（查询法或中断法）读入已转换的数据，也可以在启动AD0809后经适当的延时再读入已转换的数据。AT89S51的输出频为晶振频的1/6（2MHZ），AT89S1与SUN7474连接经与7474的ST脚提供AD0809的工作时钟。AD0809的工作频范围为10KHZ-1280KHZ,当频率范围为5

6、00KHZ时，其转换速度为128us。AD0809的数据输出公式为：Dout=Vin*255/5=Vin*51,其中Vin为输入模拟电压，Vout为输出数据。 由于温度的范围是0200,为了实现精度1,可令显示部分的输出公式ad_date=Dout*200/255,当输入为5V时,输出的显示值正好为200. （3）、按键按键主要是用来对通道号、温度范围的设定。通过多次的讨论，确定选用4个按钮。功能如下表：按钮编号按钮1按钮2按钮3按钮4功能按1下，设置通道设置温度的位号按第1下，设置百位值；按第2下，设置十位值；按第3下，设置个位值按一下加1按一下减1按2下，设置温度的上限值按3下，设置温度的

7、下限值按4下，退出所有设置通过4个按钮，就能实现对通道号和各通道所对应的温度范围的设置，从而实现人机交互。剩下的一个按钮，作为复位开关使用，复位电路如图:（4）、MCU根据实验的要求，选用AT89S51作为CPU.引脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口

8、，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时

9、，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选

10、通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部

11、执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。（5）、温度显示根据设计的要求，选用4个8段数

12、码管作为显示。由于单片机不能直接驱动数码管，所以需要加一个驱动电路，驱动端正好作为共阳数码管的公共端，并且用单片机的输出信号作为驱动的触发端，所以就能实现设计的要求。工作原理：LED84S显示器的C1-C8接口接收由P0.0-P0.7口输入显示信号；S1-S4接入单片机的P2.0-P2.3接口，对显示电路进行控制（5.1）。（6）、越限报警图一这部分只需要一根线来实现对蜂鸣器的控制即可，具体见接线图。图6.1图5.1三、硬件接线图 图中P2.4作为蜂鸣器的控制端，与图6.1的P3.7连接即可。其余的4个按钮其中一端直接与+5V的电源，令一端分别与P3.3、P.4、P3.6、P3.7相接即可。四

13、、程序框图五、程序#include#define uchar unsigned char #define uint unsigned intsbit st=P32;sbit oe=P31;sbit eoc=P30;uchar codetab=0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09; /数码管显示段码 uchar code td=0x00,0x10,0x20,0x30,0x40,0x50,0x60,0x70; /通道先择数组 uint ad_0809,ad_data1,ad_data2,ad_data3,ad_data0;uchar m

14、,number;uchar first_press_flag=0;uchar x8; /八通道数据待存数组void delaynms（uint x）; /延时程序void display（）; /显示程序void ad0809（）; /芯片启动程序void tongdao（）; /通道号void set（）; /用于设置通道号和相应温度范围void deal（）;/延时程序void delaynms（uint x）uchari;while（x-0）for（i=0;i125;i+）;void display（）uchar a;ad_data1=（ad_0809*200/255）/100; /读得

15、的数据乘以2再乘以98%除以100得百位ad_data2=（ad_0809*200/255）%100）/10; /读得的数据乘以2再乘以98%再分出十位ad_data3=（ad_0809*200/255）%100）%10）; /读得的数据乘以2再乘以98%再分出个位for（a=0;a=8）number=0; /八通道void set（）/*选择显示通道*/void mode1（void） uchar count=1; if（P34=0） delaynms（20）; /延时去抖 count-; if（count=0） count=0; if（P36=0） count+; if（count=9）

16、count=1; number=count; /改变通道 desplay（）; /显示通道/*设置最大值*/void mode2（void） cahr bit3=max/100; cahr bit2=max%100/10; cahr bit1=max%10; /初始最大温度 char count2=1; if（P37=0） /位数设置 if（count=4）switch（count）case 3: if（P34=0） /设置最高位 count2-; if（count2=-1） count2=9; count2+; if（count2=10） count2=0; count2=bit3case

17、2: if（P34=0） /设置2高位 if（coun2=-1） coun2t=0; count2=bit2 case 1: if（P34=0） /设置最低位 count2=bit2;max=100*bit3+100*bit2+bit1; /*设置最小值*/void mode3（void） char bit3=min/100; char bit2=min%100/10; char bit1=min%10; /初始最小温度min=100*bit3+100*bit2+bit1;/*中断选择模式*/void mode（void） interrupt 2 uchar L1=0,H1=0,L2=0,H2

18、=0,mode=0; uchar first_press_flag=0; while（P34&P36） ; /等待第一次按键 L1=0; first_press_flag=2; else if（P36=0） H1=1; /等待第二次按键 L2=0; H2=1;mode=first_press_flag*（L1+H1）+（L2+H2）; /计算模式switch（mode）case 0:mode1（）; /模式一处理函数 break;mode2（）; /模式二处理函数mode3（）; /模式三处理函数nop（）; /退出void deal（） if （minad_0809） P2.5=0;elseP2.5=!P2.4;main（）number=0;P1=0x00;while（1）ad0809（）; /调AD0809启动子程序ad_0809=xnumber; /把相关通道数据给ad_0809display（）;deal（）;六、附录元件清单表:名称数量At89S511块2ADC08091片3SUN74744LED84S1个512M晶振6常用电阻若干7常用电容8导线9按钮5个10三极管4个11蜂鸣器参考文献:电子技术基础 数字部分（第五版） 康华光单片机原理与工程应用 杨居义现代控制技术 于海生七、