多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的課程設(shè)計報告

1、多通道數(shù)據(jù)米集系統(tǒng)的課程設(shè)計報告姓名：學(xué)號：班級：指導(dǎo)老師：授課老師：時間：2014年1月14日目錄摘要1. 設(shè)計內(nèi)容與要求2. 系統(tǒng)分析3. 硬件設(shè)計4. 關(guān)鍵模塊設(shè)計與分析4.1.0809數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊427279顯示模塊437279鍵盤模塊5. 實驗電路6. 系統(tǒng)流程圖7. 實驗感想8. 參考文獻9. 程序代碼摘要模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器或簡稱ADC，通常是一個模擬信號轉(zhuǎn)變成 數(shù)字信號的電子元件。模數(shù)轉(zhuǎn)換器是工業(yè)測量和控制等領(lǐng)域中的重要 器件。按設(shè)計架構(gòu)將它們分為5種基本的類型：Sigma-deI型、ta型、 逐次逼近型、子范圍型、管線型。在這 5種類型ADC中，逐次逼近 型應(yīng)用廣泛高性價

2、比和低功耗等優(yōu)點是它在直流和低頻信號的測量 中有著較為突出的表現(xiàn)。本文探討了逐次逼近型 ADC0809的工作原 理及其特性并結(jié)合AT80C52單片機介紹了逐次逼近型 ADC0809在工 程中的實際應(yīng)用。Abstract: ADC A/D converter or ADC , usually refers to an analog sig nal into a digital sig nal of the electro nic eleme nt. ADC is the in dustrial measurement and control in areas such as an importa

3、nt device in. Accord ing to the desig n structure to divide them into 5 basic types: Type Sigma-delta , Successive approximation type, Line type. In these 5 types of ADC, successive approximation advantages make it in DC and low freque ncy sig nal measureme nt has a more promi nent performa nee. Thi

4、s paper discussesthe successiveapproximation ADC0809 work principle and characteristics of AT89C52 single chip microcomputer is introduced combined with successive approximation ADC0809 applicati on in practical engin eeri ng.3硬件系統(tǒng)設(shè)計3.1 AT89C52單片機簡介T/ T-l .0 匚 0hi IT c cT2 EK/P1 , 1 Ch PO, O / A.DOF

5、L 一 2 匚 PCI一 1 / ADIFl . 3 匚a PO. 2/ri. 4 匚=1 FQ.MOS1/P1. 5 匸=1 PO. 4/AD4-MI SD/P1. S 匚6 PO. 5/ABS呂匚K /FL. T匸=1 FID*ABBTi.3T 匚二i pg.產(chǎn)RUD / P 5 . Ci 匸h HA/VPPTJTE / F 51 匚ziINTO F3 ?匚 PESNINT1/P33 匸 F2. 7/Al 5TO/F?. 4 匸=1 P2” G/A145 匚=1 P2. 5/J11 3wb./ ps a 匸ZI P2. 4/AJL 2KD/P3 T C P2. a/ai 1KTAL2 匸=

6、1 F2. 2ZA1 KTjJlLI 匚=1 FE” 1 吁CrJFD 匸zi P 2. O/JLfiAT89C52是一個低電壓，高性能 CMOS 8位單片機，片內(nèi)含 8kbytes的可反復(fù)擦寫的 Flash只讀程序存儲器和 256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM ），器件采用ATMEL公司的高密度、 非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和 Flash存儲單元，功能強大的AT89C52單片機可為您提供許多較復(fù)雜系統(tǒng)控制應(yīng)用場合。AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O ）端口, 同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器

7、,2個全雙工 串行通信口， 2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進行編 程，但不可以在線編程（S系列的才支持在線編程 ）。其將通用的微 處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。兼容MCS52指令系統(tǒng)8k可反復(fù)擦寫（1000次）Flash RO（1.）32 個雙向 I/O 口 , 256x8bit 內(nèi)部 RAM（2 .）3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷（3.）時鐘頻率 0-24MHZ（4. ）2個串行中斷 ，可編程UART串行通道（5 . ）2個外部中斷源 ，共6個中斷源（6. ） 2個讀寫中斷口線，3級加密位（7.） 低功耗空閑和掉電

8、模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能AT89C52為40腳雙列直插封裝的 8位通用微處理器，采 用工業(yè)標準的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52相同，其主要用于會聚調(diào)整時的功能控制。功能包括對會聚 主IC內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM及外部接口等功能部件的初始化， 會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號IR的接收解碼及 與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1 （19腳）和XTAL2（18腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz晶振。RST/Vp d （9腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC （40腳）和VSS （ 20腳）為供電端口，分別接 +5V電源的正 負端。

9、P0P3為可編程通用I/O腳，其功能用途由軟件定義， 在本設(shè)計中，P0端口 （3239腳）被定義為N1功能控制端口， 分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13腳定義為IR輸入端，10 腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS （18腳）和SCLS （19腳）端口， 12腳、27腳及28腳定義為握手信號功能端口，連接主板 CPU的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式 的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進入的控制功能。AT89C52 編程方法如下:1 .在地址線上加上要編程單元的地址信號。2 .在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。3.激活相應(yīng)的控制信號。4 .在高電壓編程方式時，將EA/Vpp端加上+12V 編程

10、電壓。5. 每對Flash存儲陣列寫入一個字節(jié)或每寫入一個程序加密位，加上一個 ALE/PROG 編程脈沖。每個字節(jié)寫入周期是自身定時的，通常約為 1.5ms。重復(fù)1 5步驟，改變編程單元的 地址和寫入的數(shù)據(jù)，直到全部文件編程結(jié)束。3.2 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片實驗使用 ADC00809模數(shù)轉(zhuǎn)換器，ADC0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換芯片。片內(nèi)有模擬量通道選擇開關(guān)及相應(yīng)的通道鎖存、譯碼電路，A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)由三態(tài)鎖器輸出。由于片內(nèi)沒有時鐘需外接時鐘信號。芯片的引腳如圖5-1，各引腳功 能如下：IN0IN7:八路模擬信號輸入端。ADD-A、ADD-B ADD-C:三位地

11、址碼輸入端。N3N2FN-4IN-IIN-5IN4TX-6ADD-AINJAD*D=BSTARTEOCALEDID7OtD6CLOCKD戈W8refi-)DOGNDrdt-)DID234gTo TT12 B T726圖1.1ADC0809引腳圖CLOCK外部時鐘輸入端。CLOCK入頻率范圍在10-1280KHZ 典型值為640KHz此時A/D轉(zhuǎn)換時間為100卩S。51單片機ALE直接 或分頻后可與 CLOCK!連。本實驗CLOCK!號由CPLD Lattice3128分 頻產(chǎn)生(12MHz晶振12分頻)。D0D7:數(shù)字量輸出端。OE ( ENABLE： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出允許端。當(dāng)OE為高電平

12、時，允許A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果從D0-D7輸出ALE地址鎖存允許信號輸入端。八路模擬通道地址由A、B、C輸入，在ALE信號有效時將地址鎖存。START 啟動A/D轉(zhuǎn)換信號輸入端。當(dāng)START端輸入一個正脈沖時，將進行 A/D轉(zhuǎn)換。EOCA/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC輸出高電平。Vref(+)、Vref(-):正負基準電壓輸入端?；鶞收妷旱牡湫椭禐閳D1.2ADC0809時序圖3.2 HD7279A芯片介紹HD7279A是一片具串行接口的，可同時驅(qū)動 8位共陰式數(shù)碼管的 智能顯示驅(qū)動芯片，該芯片同時還可以連接多達 64鍵的鍵盤矩陣， 單片即可完成LED顯示，鍵盤接口的全部功能。DI

13、P/SQICVDD匚VOD匚NCVSSNCCSCLKDATA*KEYSOSFSESCsc)HD7279AnnnnnnnnnnnnnRESET RC XKO DIG7 DIGS DIGS DIG4DIG31主要特性(1) .串行接口，無需外圍元件可直接驅(qū)動 LED(2) 各位獨立控制譯碼/不譯碼及消隱和閃爍屬性。(3) .(循環(huán))左移/ (循環(huán))右移指令。(4) .具有段尋址指令，方便控制獨立 LED(5) .64鍵鍵盤控制器，內(nèi)含去抖動電路。2. 引腳說明：VDD:正電源VSS:地CS:片選CLK:時鐘輸入端DATA:串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端CLK0:振蕩輸出端RES:復(fù)位端KEY:按鍵有效輸出端

14、SG-SA:段g段a驅(qū)動輸出DIG0-7:數(shù)位0-7驅(qū)動輸出DP:小數(shù)點驅(qū)動輸出RC： RC振蕩器連接端3. HD7279A硬件電路：UHD7279AHD727BA Typical Application CrcurtSEG 畫 EZTGU5(1) .HD7279A應(yīng)連接共陰式數(shù)碼管。應(yīng)用中，無需用到的鍵盤和數(shù)碼管可以不連接。(3) .應(yīng)用中，串入DP及SA-SG連接的8只電阻為200歐。(4) 應(yīng)用中，8只下拉電阻和8只鍵盤連接位選線DIG0-DIG7的電 阻，應(yīng)遵從一定的比例關(guān)系，典型值為 10倍，下拉電阻的取值范圍是 10K 100K,位選電阻的取值圍是 1K10K。(5) .HD727

15、9A需要一外接的RC振蕩電路以供系統(tǒng)工作，其典型 值分別為 R= 1.5KQ, C= 15pF。(6) .HD7279A的RESET復(fù)位端在一般應(yīng)用情況下，可以直接與 正電源連接，在需要較高可靠性的情況下，可以連接一外部的復(fù)位電 路，或直接由MCU (單片機)控制。在上電或 RESET端由低電平變 為高電平后，HD7279A大約需要經(jīng)過18-25MS的時間才會進入正常 工作狀態(tài)。4. 控制指令HD7279A的控制指令分為二大類一一純指令和帶有數(shù)據(jù)的指令。主要控制指令如下：A.純指令(1).復(fù)位(清除)指令A(yù)4HD7D6D5D4D3D2D1D010100100當(dāng)HD7279A收到該指令后，將所有

16、的顯示清除，所有設(shè)置的字 符消隱、閃爍等屬性也被一起清除。執(zhí)行該指令后，芯片所處的狀態(tài) 與系統(tǒng)上電后所處的狀態(tài)一樣。(2).左移指令A(yù)1HD7D6D5D4D3D2D1D010100001例如，原顯示為4252LP39其中第2位和第4位L為閃爍顯示。執(zhí)行了左移指令后，顯示變?yōu)椋?52LP39第2位和第4位P為閃爍顯示。(3).右移指令A(yù)OHD7D6D5D4D3D2D1D010100000與左移指令類似，但所做移動為自左向右移動，移動后，最左邊一一位為空B.帶有數(shù)據(jù)的指令(1).下載數(shù)據(jù)且按方式0譯碼DDDDDDDDDDDDDDDD765432107654321010000a2a1a0DPXXXd

17、3d2d1dC命令由二字節(jié)組成，前半部分為指令，其中a2, al, a0為位地址d0-d3為數(shù)據(jù)，收到此指令時，按以下規(guī)則進行譯碼。曲40（十此進制）d3d2ddO7段顯示00H00000OIH0001102H0010203 H0011304H0100405H010150110607H()1117OKH1000a09H10019OAH1010OBH10I1EOCH1100HODH1101LOEH1110POFHP 1111空（無品示i小數(shù)點的顯示由DP位控制：DP=1時，小數(shù)點顯示， DP=O時，小數(shù)點不顯示。（2）.下載數(shù)據(jù)且按方式1譯碼DDDDDDDDDDDDDDDD76543210765

18、4321011001a2a1a0DPXXXd3d2d1d0此指令與上一條指令其本相同，所不同的是譯碼方式d3-dO(十六進制)1312d1dO7段顯示00H0Q00001H0001102H0010203H00113Mil0I00405H0101506H01106(J7H0117100080911I0019I010A(JBHI011b(JCH1I00CI1 101dOEU1110EOFH1111F(3).下載數(shù)據(jù)但不譯碼DDDDDDDDDDDDDDDD765432107654321010010a2ala0DPABCDEFG其中，a2, al, a0為位地址，A G和DP為顯示數(shù)據(jù)，分別對應(yīng) 7段

19、LED數(shù)碼管的各段。當(dāng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)位為 時，該段點亮，否則不 亮。此指令靈活，通過造字形表，可以顯示用戶所需的字符。DDDDDDDDDDDDDDDD765432107654321010001000d8d7d6d5d4d3d2d1此命令控制各個數(shù)碼管的閃爍屬性，d1 d8分別對應(yīng)數(shù)碼管1-80二閃爍，仁不閃爍。開機后，缺省的狀態(tài)為各位均不閃爍。(5).讀鍵盤數(shù)據(jù)指令15HDDDDDDDDDDDDDDDD765432107654321000010101d7d6d5d4d3d2d1d0該指令從HD7279A讀出當(dāng)前的按鍵代碼。前一個字節(jié)015H為指 令代碼，而后一個字節(jié) d0-d7則為HD7279A返

20、回的按鍵代碼，其范 圍是00H-3FH (無鍵按下時為FFH)當(dāng)HD7279A檢測到有效的按鍵時，KEY引腳從高電平變?yōu)榈碗娖剑?并一直保持到按鍵結(jié)束。在此期間，如果HD7279A接收到讀鍵盤數(shù)據(jù)指令，則輸出當(dāng)前按鍵的鍵盤碼；如果在收到讀鍵盤指令 時沒有有效按鍵，HD779A將輸出FFH5. 串行接口的時序圖。A、HD7279A的指令結(jié)構(gòu)類型：8個CLK脈沖。(2)、帶有數(shù)據(jù)的指令，寬度為16個BIT，即微處理器需發(fā)送16個CLK脈沖。(3) 、讀取鍵盤數(shù)據(jù)指令，寬度為16個BIT,前8個為微處理器發(fā)送 到HD7279A的指令，后8個BIT為HD7279A返回的鍵盤代碼。執(zhí)行 此指令時，HD7

21、279A的DATA端在第9個CLK脈沖的上升沿變?yōu)檩敵?狀態(tài)，并與第16個 脈沖的下降沿恢復(fù)為輸入狀態(tài)，等待接收下一個 指令。B、串行接口的時序圖:(1).純指令CLKnrLnrirLnDATAT1=50us; T2=8us; T3=8us(2).帶數(shù)據(jù)指令DATA8 指令(高先在比)8位數(shù)據(jù)(高位在前)T4=25ust rsa-77M1rsCLKDATAx/7讀鍵盤指令（8位，高立在初 HD7279A檢出的鍵盤代礙（池 高位在前）T5=25us; T6=8us; T7=8us5、頭驗電路MERDFOC強WiritQCwYKA ILQA 用Q “g倔L p DOR Afi第AlA2S ALEE

22、QC712ctg：33 b72-6TW f242-1 鍛】KJTFV CADIkA .WO-B ADQTtfVJlB pALEBMBLI $R7 L FTW 皆9叮L-.HMS*ETFU3-517:止數(shù)字顯示電路部分電路SEG 雲(yún) EZT6U57.實驗體會在本次課程設(shè)計中，我們通過專業(yè)課的學(xué)習(xí)，進一步深入了解了51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理，把理論與實際相結(jié)合，使我對單片 機的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了更濃厚的興趣。其中，在 ADC0809以及HD7279A的 學(xué)習(xí)中，提高了查閱資料、分析資料的能力。8.參考資料單片微型計算機原理、接口及應(yīng)用（第 3版）北京郵電大學(xué)出版社徐惠民安德寧丁玉珍單片機原理實驗指導(dǎo)書

23、丁易新編ADHEXDATA050HDBUFDATA060HBIT_COUNT DATA070HTIMERDATA072HTIMER1DATA073HTIMER2DATA074HDATA INDATA020HDATA_OUT DATA 021HCLKBITP1.6DATBITP1.7ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPITROUORG0100HMAIN:；開外中斷0SETB EXOSETB EA ;開總中斷MOV R0,#00AAA:LCALLZHUANINC ROCJNE R0,#6,AAALJMP MAINZHUAN:DISPLAY:ANLMOVCALLMOVCALLMO

24、VCALLP2,#00HDATA_0UT,#10100100BSENDDATA_OUT,#11001000BSENDDATA_OUT,DBUFSEND;CS7279有 效;A4H,復(fù)位命令;譯碼方式0,0位顯示CLRASETBP1.7MOVR0,#DBUFMOVDPH,#02fH;A/DMOVDPL,R0NOPNOPNOPMOVXDPTR,A；啟動轉(zhuǎn)換JNBP1.7,$NOPNOPNOPMOVXA,DPTR；讀入結(jié)果NOPNOPNOPMOVR7,AMOVADHEX,ACALLMUL500;ADHEX*500256CALLHB2;轉(zhuǎn)換成bedCALLTODISP;拆開顯示NOPCALLDISPL

25、AYCALLDELAY2SRETMOV DATA OUT,#11OO1OO1B;譯碼方式 0,1 位顯示CALL SENDMOV DATA_OUT,DBUF+1CALL SENDMOV DATA OUT,#11001010B;譯碼方式 0,2 位顯示CALL SENDMOV DATA_OUT,DBUF+2CALL SENDMOV DATA OUT,#11001110B;譯碼方式0,5位顯示通道號CALL SENDMOV DATA_OUT,R0CALL SENDMOV P2,#0FFH; CS7279無 效RETSEND:MOV BIT_COUNT,#8;發(fā)送字符子程序ANL P2,#00HCA

26、LL LONG DELAYSEND_LOOP:MOV C,DATA_OUT.7MOV DAT,CSETB CLKMOV A,DATA_OUT RL AMOV DATA_OUT,A CALL SHORT_DELAY CLR CLKCALL SHORT_DELAYDJNZ BIT_COUNT,SEND_LOOPCLR DATRETDELAY:MOVTIMER,#4AA0:MOVTIMER1,#0AA1:MOVTIMER2,#0AA2:DJNZTIMER2,AA2DJNZTIMER1,AA1DJNZTIMER,AA0RET/*功能：單字節(jié)二進制無符號數(shù)乘 500(1f4H=100H+0f4H) 入口

27、條件：被乘數(shù)在R7中。；出口信息：乘積在 R4、R5、R6中(R6低八位)。*/MUL500:MOVA,#0f4H 計算 R3乘 R7MOVB,R7MULABMOVR5,B;暫存部分積MOVR6,AMOVA,R7ADDA,BMOVR5,ACLRARLCAMOVR4,ACLRCMOVA,R6SUBBA,#80HJCRETURNCLRCMOVA,R5ADDA,#1MOVR5,AMOVA,R4ADDCA,#0MOVR4,ARETURN: RET/*功能：雙字節(jié)十六進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成雙字節(jié) BCD碼整數(shù) 入口條件：待轉(zhuǎn)換的雙字節(jié)十六進制整數(shù)在 R6 R7中。 出口信息：轉(zhuǎn)換后的三字節(jié) BCD碼整數(shù)在R3、

28、R4、R5中。*/HB2:MOVA,R4MOVR6,AMOVA,R5MOVR7,ACLR A; BCD碼初始化MOV R3,AMOV R4,AMOV R5,AMOV R2,#10H 轉(zhuǎn)換雙字節(jié)十六進制整數(shù)HB3:MOV A,R7 ;從高端移出待轉(zhuǎn)換數(shù)的一位到 CY中RLC AMOV R7,AMOV A,R6RLC AMOV R6,AMOV A,R5; bed碼帶進位自身相加，相當(dāng)于乘 2ADDC A,R5DA A十進制調(diào)整MOV R5,AMOV A,R4ADDC A,R4DA AMOV R4,AMOV A,R3ADDC A,R3MOV R3,A ;雙字節(jié)十六進制數(shù)的萬位數(shù)不超過 6,不用調(diào)整DJNZ R2,HB3 ;處理完 16bitRETTODISP:MOV A,R4O