簡(jiǎn)易監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

1、 引言 監(jiān)控系統(tǒng)起始于20世紀(jì)50年代，1956年美國(guó)首先研究了用在軍事上的監(jiān)控系統(tǒng)，目標(biāo)是測(cè)試中不依靠相關(guān)的測(cè)試文件?？梢詽M足眾多傳統(tǒng)方法不能完成的數(shù)據(jù)采集和測(cè)試任務(wù)，因而得到了初步的認(rèn)可。大約在60年代后期，國(guó)外就有成套的監(jiān)控采集設(shè)備產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，此階段的監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng)多屬于專用的系統(tǒng)。20世紀(jì)70年代中后期，隨著微型機(jī)的發(fā)展，誕生了采集器、儀表同計(jì)算機(jī)溶為一體的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)。由于這種監(jiān)控系統(tǒng)的性能優(yōu)良，超過(guò)了傳統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)儀表和專用監(jiān)控系統(tǒng)，因此獲得了驚人的發(fā)展。20世紀(jì)80年代后期，監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)生了極大的變化，工業(yè)計(jì)算機(jī)。單片機(jī)和大規(guī)模集成電路的組合，用軟件管理，使系統(tǒng)的成本降低，體

2、積減小，功能成倍增加，數(shù)據(jù)處理能力大大加強(qiáng)。20世紀(jì)90年代至今，在國(guó)際上技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)在軍事、航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、工業(yè)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)成為一種專門的技術(shù),在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。由于串行總線技術(shù)的方向發(fā)展,可靠性不斷提高。監(jiān)控系統(tǒng)的物理層通信由于采用rs485、雙絞線、電力載波、無(wú)線和光纖，所以其技術(shù)得到了不斷發(fā)展和完善。其在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和控制等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。由于目前局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，一個(gè)工廠管理層局域網(wǎng)，車間層的局域網(wǎng)和底層的設(shè)備網(wǎng)已經(jīng)可以有效地連接在一起，可以有效地把多臺(tái)數(shù)據(jù)采集設(shè)備聯(lián)在一起，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。隨著

3、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和it技術(shù)的發(fā)展,推出了工業(yè)控制領(lǐng)域的開(kāi)放的tcp/ip以太網(wǎng)modbus tcp/ip，該技術(shù)采用it行業(yè)廣泛應(yīng)用的技術(shù)tcp/ip，底層協(xié)議采用開(kāi)放的modbus，將工業(yè)數(shù)據(jù)采集與控制網(wǎng)絡(luò)和it網(wǎng)絡(luò)融合為一體，使用戶徹底擺脫了各種行業(yè)的工業(yè)數(shù)據(jù)采集與控制網(wǎng)絡(luò)的束縛和限制，進(jìn)入了工業(yè)控制領(lǐng)域的新境界?；趖cp/ip協(xié)議，可以把數(shù)據(jù)采集與工控方案變得 “透明”使生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)采集與工廠的各種控制設(shè)備和計(jì)算機(jī)設(shè)備間實(shí)現(xiàn)透明傳輸數(shù)據(jù)。同時(shí)使用戶真正可以享受最新it技術(shù)帶來(lái)的各種好處，使企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)、erp系統(tǒng)、mes系統(tǒng)透明實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫的連接，也為制造業(yè)用戶未來(lái)的電子商務(wù)應(yīng)用提供了生產(chǎn)

4、控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。隨著國(guó)外微電子技術(shù)、計(jì)數(shù)機(jī)技術(shù)、測(cè)控技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，目前國(guó)外數(shù)據(jù)監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)較初期有了很大的發(fā)展。從近來(lái)國(guó)外公司展示的新產(chǎn)品可以看出，主要的發(fā)展可以概括為功能多樣，體積減小和使用方便等三個(gè)方面。上世紀(jì)80年代末到90年代初，我國(guó)一些儀器廠已研制出了多種監(jiān)控采集器，其中單通道的有sp201、sc247型,雙通道的有eg3300、ye938型，超小型的有911、902和901型。具有采集靜態(tài)信號(hào)的有smc-9012型，所配套的軟件包基本上包括了設(shè)備維修管理和基本頻譜分析兩大部分，能夠適應(yīng)機(jī)器設(shè)備的一般狀況監(jiān)測(cè)和故障診斷，基本已經(jīng)達(dá)到了國(guó)外數(shù)據(jù)采集器的初期水平。1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5、1.1 任務(wù)要求本課題主要實(shí)現(xiàn)多種電量的采集，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)rs232接口傳輸給后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)；并可接收后臺(tái)的命令等，執(zhí)行相應(yīng)的操作。以單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)前端數(shù)據(jù)采集，狀態(tài)輸入包括模擬量輸入，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)基于pc機(jī)實(shí)現(xiàn)。要求：前端數(shù)據(jù)采集和控制執(zhí)行單元。監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)：模擬量輸入，電壓范圍： 0v5v，分辨率：大于等于8位；開(kāi)發(fā)上位機(jī)軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)控。1.2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)以單片機(jī)at89s52為核心，外接 a/d轉(zhuǎn)換器 ad7862和 max232電平轉(zhuǎn)換電路,完成對(duì)一路模擬信號(hào)的a/d轉(zhuǎn)換、模擬量采集和與上位機(jī)(pc)的數(shù)據(jù)通訊，由上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示或處理。單片機(jī)at89s52內(nèi)含 8kb

6、程序存儲(chǔ)器flash r0m,不必外部擴(kuò)展 ；支持在線編程(isp)，既可免除芯片的插拔，又可在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)程序修改或升級(jí)；帶有全雙工串行通訊口，經(jīng) max232電平轉(zhuǎn)換后可實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)之間較遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通訊。電路的總體設(shè)計(jì)框圖如圖1.1所示。主控制器單片機(jī)at89s52 txd rxda/d轉(zhuǎn)換模塊通信模塊max232pc采樣rs232接口前臺(tái)采集系統(tǒng) 后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)圖1.1 簡(jiǎn)易監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)圖其中，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出指令，選擇工作模式，由單片機(jī)控制，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集相應(yīng)的模擬量，數(shù)據(jù)再分別經(jīng)過(guò)a/d轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行處理，處理之后上傳至主控制器單片機(jī)，與此同時(shí)，將數(shù)據(jù)上傳至后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)級(jí)即上位機(jī)上

7、顯示。系統(tǒng)中，后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)只要完成人機(jī)交互的工作，單片機(jī)負(fù)責(zé)對(duì)其發(fā)出的指令進(jìn)行翻譯、執(zhí)行，這就減小了主控制單片機(jī)的工作量，也利于系統(tǒng)的擴(kuò)展（必要的時(shí)候，可以增加芯片），加強(qiáng)了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制力。除此之外，也更好的達(dá)到人機(jī)交互的目的。1.3 方案論證1.3.1微控制器的方案選擇常見(jiàn)的最小單片機(jī)系統(tǒng)芯片有：8031、8051、at89c51/52、at89s51/52等。而現(xiàn)在用at89c51/52和at89s52的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的頗多。方案一：選用at89c52。at89c52有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，

8、2個(gè)讀寫口線，at89c52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。方案二：選用at89s52。at89s52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8k bytes flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（i/o）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（wdt）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。綜上所述，趨于at89s52和at89c51/52的價(jià)格幾乎相同，而at89c51已經(jīng)停產(chǎn)，在市場(chǎng)不易買

9、到，at89s52卻是在市場(chǎng)流行的型號(hào)，很容易買到。而且at89s52是at89c51/52的增強(qiáng)型，功能更為強(qiáng)大。因此，在最小單片機(jī)系統(tǒng)芯片的選擇上，選擇的是at89s52更為貼切。1.3.2a/d轉(zhuǎn)換器的方案選擇 方案一：采用tlc0831，tlc0831是ti公司推出的8位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，該芯片工作電壓為5v，采用逐次逼近式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，具有串行控制功能。250khz的頻率下，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為32s。價(jià)格便宜，但是由于是串行輸入，在傳輸過(guò)程中速度將比并行的慢，繼而不考慮。方案二：采用ad574，ad574是美國(guó)ad公司生產(chǎn)的12位高速逐次逼近型模數(shù)變換器，片內(nèi)自備時(shí)鐘基準(zhǔn)源，變換時(shí)間快(25s)，

10、數(shù)字量輸出具有三態(tài)緩沖器，有著廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合，供電電源為1 5 v，邏輯電源為+5 v。供電電源不時(shí)5v在電路設(shè)計(jì)時(shí)還要外界15v電源，比較繁瑣，所以不選擇。方案三：mc14433，mc14433是采用coms工藝且具有零漂補(bǔ)償?shù)?（1/2）單片雙積分式a/d轉(zhuǎn)化器，電路需外加兩個(gè)電路和兩個(gè)電阻就能實(shí)現(xiàn)a/d轉(zhuǎn)換功能。其主要技術(shù)指標(biāo)為：轉(zhuǎn)換速率（310）hz，轉(zhuǎn)換精度1lb，模擬電壓范圍0v+-1.999v或0v+-1.999mv,輸入阻抗大于1000m歐姆。測(cè)量電壓過(guò)低，不選擇。方案四：采用adc0809，adc0809是8路8位逐次比較式a/d轉(zhuǎn)換器，它能分時(shí)地對(duì)8路模擬信號(hào)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換

11、，結(jié)果為8路二進(jìn)制數(shù)據(jù)。外部時(shí)鐘頻率clock決定了a/d轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)為640khz時(shí)，轉(zhuǎn)換一次所需的時(shí)間約需要100s時(shí)間。方案五：ad7862有4個(gè)模擬輸人端 ，分成 2個(gè)通道(a和 b)進(jìn)行測(cè)量。其內(nèi)部集成了兩個(gè)同時(shí)工作的 12位 ad轉(zhuǎn)換器，兩個(gè)同步跟蹤保持放大器分別與一個(gè) 2選 1電路連接，因此可以實(shí)現(xiàn) a、b兩組通道(v 。、va2和 v 、v )中任何一組的2路模擬輸入同時(shí)采樣。從而在兩個(gè)模擬輸入上保持了信號(hào)的相關(guān)相位信息，對(duì)高噪聲環(huán)境中的輸入噪聲抑制起到非常重要的作用。綜上所述，在考慮價(jià)格、轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間的基礎(chǔ)上，選擇adc7862作為a/d轉(zhuǎn)換器。1.3.

12、3通信接口部分的方案選擇方案一：采用rs-232-c通信接口。rs232接口電平比較高，傳輸速率一般為9.6 kbps（波特率），通信距離一般在20m以內(nèi)。本設(shè)計(jì)的門禁系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)只有幾個(gè)字節(jié)，rs232完全足以滿足傳輸?shù)乃俣?，而且其?yīng)用很成熟，成本很低。方案二：采用usb通信接口。usb即通用串行總線主要應(yīng)用在pc領(lǐng)域的接口技術(shù)，usb版本經(jīng)歷了多年的發(fā)展，到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展為2.0版本。usb具有傳輸速度快，使用方便，支持熱插拔，連接靈活，獨(dú)立供電等優(yōu)點(diǎn)。但是通信距離一般比較近，不滿足系統(tǒng)對(duì)距離的要求。綜上所述，選擇rs-232-c作為通信接口部分。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)硬件是一個(gè)系統(tǒng)的框架，在設(shè)

13、計(jì)時(shí)必須對(duì)電路的整體功能和作用具有深入的了解之后，才能設(shè)計(jì)出符合實(shí)際，功能嚴(yán)謹(jǐn)?shù)碾娐穲D。如之前所述，本系統(tǒng)硬件包含主控制器、a/d轉(zhuǎn)換模塊、通信模塊。本章著重介紹了各個(gè)模塊的工作原理，實(shí)施過(guò)程，和在電路設(shè)計(jì)之中遇到的問(wèn)題以及解決方法。根據(jù)之前優(yōu)選的方案，設(shè)計(jì)at89s52作為系統(tǒng)的主控制芯片，ad7862作為a/d轉(zhuǎn)換器， max232則作為電平轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信。2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)在介紹了簡(jiǎn)易監(jiān)控系統(tǒng)等部分的芯片選擇和介紹后，就進(jìn)行具體的硬件設(shè)計(jì)分析。設(shè)計(jì)的核心就是單片機(jī)的設(shè)計(jì)，首先要搭建單片機(jī)的最小系統(tǒng)，包括復(fù)位電路，時(shí)鐘電路等。2.1.1復(fù)位電路常用的復(fù)位電路有上電復(fù)位和按鈕

14、電平復(fù)位，接法如圖2.1復(fù)位電路所示。（a） 上電復(fù)位電路 （b） 按鍵復(fù)位電路圖2.1 復(fù)位電路圖（a）為上電復(fù)位電路，它是利用電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在接電瞬間，rst端的電位與vcc相同，隨著充電電流的減少，rst的電位逐漸下降。只要保證rst為高電平的時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期，便能正常復(fù)位。圖（b）為按鍵復(fù)位電路。該電路除具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只需按圖（b）中的ret鍵，此時(shí)電源vcc經(jīng)電阻r1、r2分壓，在rst端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平。本系統(tǒng)采用的是按鍵復(fù)位電路。如圖2.2按鍵復(fù)位電路所示。圖2.2 按鍵復(fù)位電路2.1.2時(shí)鐘電路52單片機(jī)的時(shí)鐘有兩種方式，一種是片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式，但需在

15、18和19腳外接石英晶體和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10p-30p。另外一種是外部時(shí)鐘方式，即將xtal1接地，外部時(shí)鐘信號(hào)從xtal2腳輸入。時(shí)鐘xtal1腳，片內(nèi)振蕩電路的輸入端；時(shí)鐘xtal2腳，片內(nèi)振蕩電路的輸出端。在需要始終穩(wěn)定的情況下使用內(nèi)部振蕩產(chǎn)生時(shí)鐘，本系統(tǒng)采用片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式。如圖2.3片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式電路所示。為了得到?jīng)]有誤差的波特率，則采用11.0592mhz的晶振。 圖2.3 內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式電路2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路at89s52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k在系統(tǒng)可編程flash 存儲(chǔ)器，俗稱單片機(jī)。該器件采用atmel高密度非易失存儲(chǔ)器制造

16、技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atmel的at89s52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。圖2.4 at89s52外部封裝圖2.2.1at89s52主要特性（1）與mcs-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 （2）8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程flash存儲(chǔ)器 （3）1000次擦寫周期 （4）全靜態(tài)操作：0hz33hz （5）三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 （6）32個(gè)可編程i/o口線 （7）三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 （8）八個(gè)中斷源 （9）全雙工uart串行通道 （10）低功耗空閑和掉電模式 （11）掉電后中斷可

17、喚醒 （12）看門狗定時(shí)器 （13）雙數(shù)據(jù)指針 （14）掉電標(biāo)識(shí)符 2.2.2片內(nèi)并行i/o端口（1）p0 口：p0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向i/o口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯電平。對(duì)p0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下,p0具有內(nèi)部上拉電阻.在flash編程時(shí)，p0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 （2）p1口：p1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻8位雙向i/o 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl 邏輯電平。對(duì)p1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此

18、時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。此外，p1.0和p1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（p1.0/t2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（p1.1/t2ex），在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口接收低8位地址字節(jié)。引腳號(hào)第二功能: p1.0 t2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 p1.1 t2ex（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器t2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） p1.5 mosi（在系統(tǒng)編程用） p1.6 miso（在系統(tǒng)編程用） p1.7 sck（在系統(tǒng)編程用） （3）p2 口：p2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向i/o

19、 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl邏輯電平。對(duì)p2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行movx dptr）時(shí)，p2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，p2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如movx ri）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，p2口輸出p2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 （4）p3 口：p3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻8位雙向i/o 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl

20、邏輯電平。對(duì)p3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（iil）。p3口亦作為at89s52特殊功能（第二功能）使用。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p3口也接收一些控制信號(hào)。 端口引腳第二功能:p3.0 rxd(串行輸入口)p3.1 txd(串行輸出口)p3.2 into(外中斷0)p3.3 int1(外中斷1)p3.4 to(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)p3.5 t1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)p3.6 wr(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)p3.7 rd(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)此外，p3口還接收一些用于flash閃存編程和程序校驗(yàn)的控制

21、信號(hào)。rst復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，rst引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。ale/prog當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ale仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。對(duì)flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog）。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中的8eh單元的d0位置位，可禁止ale操作。該位置位后，只有一條movx和movc指令才能將ale激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片

22、機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ale禁止位無(wú)效。psen程序儲(chǔ)存允許（psen）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)at89c52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次psen有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過(guò)兩次psen信號(hào)。ea/vpp外部訪問(wèn)允許，欲使cpu僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000h-ffffh），ea端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位lb1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存ea端狀態(tài)。如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12v的編程允許電源vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用

23、12v編程電壓vpp。圖2.5為單片機(jī)的處理單元電路。單片機(jī)的串口發(fā)送管腳txd和接收管腳rxd經(jīng)過(guò) 232芯片的電平轉(zhuǎn)換通過(guò)9針插孔與 pc機(jī)的i/o口直接相連就可以了。單片機(jī)采用了最小系統(tǒng)，考慮到程序中的時(shí)序控制，在xtal1和xtal2腳接了11.0592mhz的晶振，這樣可以減小波特率的誤差。整個(gè)單片機(jī)的工作電壓為5v，單片機(jī)控制模塊是整個(gè)設(shè)計(jì)中最重要的模塊，它支持和完成了整個(gè)系統(tǒng)的工作。圖2.5 at89s52單片機(jī)最小系統(tǒng)2.3 a/d轉(zhuǎn)換部分在數(shù)據(jù)采集及轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，要從信號(hào)源中采集模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，以便輸入給上位機(jī)，這就要用到a/d轉(zhuǎn)換器。這需要考慮其運(yùn)轉(zhuǎn)速度、精度、價(jià)格

24、?；诒敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)要求監(jiān)控的電壓范圍：0v+24v 或 0v+5v，分辨率：大于或者等于8位，參考了一些芯片，決定選用ad7862作為轉(zhuǎn)換器。2.3.1ad7862芯片的主要特點(diǎn)及引腳ad7862是ad公司推出的12位ad轉(zhuǎn)換芯片 ,具有以下主要特點(diǎn):（1） 4通道模擬輸入,2路同時(shí)轉(zhuǎn)換(內(nèi)置2個(gè)可同時(shí)工作的12位集成ad轉(zhuǎn)換器) ；（2）4s轉(zhuǎn)換時(shí)間 ,250ksps采樣速率；（3）可選擇模擬量輸入范圍:10v(ad7862 - 10) ,5v(ad7862 - 3) ,02.5v(ad7862 - 2)；（4）高速12位并行總線輸出；（5）內(nèi)部提供+2.5v參考電壓或者由外部提供參考電壓；

25、（6）單一電源+5vad7862 的引腳封裝如圖2.6所示。 圖2.6 ad7862引腳圖ad7862內(nèi)部集成兩個(gè)可以同時(shí)工作的12位ad轉(zhuǎn)換器 ,兩個(gè)同步跟蹤/保持放大器分別與一個(gè) 2選1電路連接,因此可以實(shí)現(xiàn)ab兩組通道(va1、va2與vb1、vb2)中任何一組的2路模擬輸入同時(shí)采樣。模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以在4s內(nèi)完成轉(zhuǎn)換。圖2.7為ad7862高速采樣讀取典型工作時(shí)序圖2.7 ad7862高速采樣讀取典型工作時(shí)序單片機(jī)是電路的核心，完成對(duì)ad7862工作模式、時(shí)序的控制和一路數(shù)據(jù)的讀取,以及送數(shù)據(jù)到pc機(jī)所有的功能。ad7862負(fù)責(zé)對(duì)輸入的一路信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)化，通過(guò)內(nèi)部的數(shù)據(jù)鎖存器將轉(zhuǎn)換后的數(shù)

26、字信號(hào)保存好，等待單片機(jī)讀取。ad7862和單片機(jī)的連接如圖2.8所示 。圖2.8 ad7862模數(shù)轉(zhuǎn)換部分2.4 通信接口部分的設(shè)計(jì)2.4.1max232芯片介紹單片機(jī)和pc通信時(shí)需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，常用的是max232, max232a內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.9所示具有雙充電泵電壓變化器。把+5v變換成+-10v，作為充電器的電源，具有兩路發(fā)送器及兩路接收器，使用方便。 圖2.9 max232內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.4.2關(guān)于rs232總線rs232是異步串行通訊中應(yīng)用廣的標(biāo)準(zhǔn)接口。rs232的最初制定是為了促進(jìn)使用公共電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。rs232標(biāo)準(zhǔn)適用于dce和dte之間的串行二進(jìn)制通訊。最高數(shù)據(jù)速率

27、為19.2kb/s。如果不增加其他設(shè)備，rs232標(biāo)準(zhǔn)的電纜長(zhǎng)度最大為15m。rs232使用的是負(fù)邏輯、要求高、低兩信號(hào)有較大幅度，其負(fù)載為37k時(shí)，驅(qū)動(dòng)器的電平：邏輯0：+15+15v；邏輯1：-5-15v；接收器的輸入檢測(cè)電平為：邏輯0：+3v；邏輯1: -3 v。系統(tǒng)采用 max232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。max232與單片機(jī)的連接如圖2.10所示圖2.10 max232與同單片機(jī)的連接圖rs232信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在 +5v到 +15v之間，負(fù)電平在-5v到-l5v之間，當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上為ttl電平，從開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從ttl電平到 r

28、s232電平再返回ttl電平。單片機(jī)與 pc機(jī)通過(guò)串口進(jìn)行通信，對(duì)于硬件來(lái)說(shuō)，只需把單片機(jī)的串口發(fā)送管腳txd和接收管腳rxd經(jīng)過(guò) 232芯片的電平轉(zhuǎn)換通過(guò)9針插孔與 pc機(jī)的i/o口直接相連就可以了。單片機(jī)串口為ttl電平，pc機(jī)串口為232電平，故需要電平轉(zhuǎn)換電路。2.5 電路板的制作每次實(shí)訓(xùn)，基本都設(shè)計(jì)到電路板的制作，由于我們電子信息工程專業(yè)修過(guò)protel這門課程，所以對(duì)于電路板的制作是比較簡(jiǎn)單的。本次電路板的制作，也許是畢業(yè)之前最后的一次，所以我對(duì)這次非常珍惜，也正是因?yàn)楸敬萎呍O(shè)，才使我在踏入社會(huì)工作之前，更加深入了對(duì)電路板的制作過(guò)程。2.5.1原理圖設(shè)計(jì)使用protel進(jìn)行電路板設(shè)

29、計(jì)的第一步便是設(shè)計(jì)原理圖，原理圖決定了整個(gè)電路的基本功能，也是接下來(lái)生成網(wǎng)絡(luò)表和設(shè)計(jì)印刷電路板的基礎(chǔ)。（1）在protel 99的初始界面下新建一個(gè)設(shè)計(jì)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)用來(lái)管理項(xiàng)目。 （2）進(jìn)入設(shè)計(jì)庫(kù)文件中的文件夾document。（3）在document 文件夾中新建原理圖文件和印制板文件。（4）打開(kāi)原理圖文件。（5）添加原理圖文件庫(kù)。（6）放置電路所需的各種元件，圖件，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)等元器件。（7）對(duì)原圖元件進(jìn)行布局，布線，構(gòu)成一個(gè)完整的原理圖。 （8）編輯和調(diào)整。然后進(jìn)行輸出存檔。（9）打印或建立報(bào)表。2.5.2pcb設(shè)計(jì)用pcb系統(tǒng)設(shè)計(jì)pcb板分以下幾個(gè)步驟：（1）有關(guān)參數(shù)的設(shè)置。這一步主要設(shè)定

30、自動(dòng)布參數(shù)、自動(dòng)布線參數(shù)、板面參數(shù)等。（2）pcb板尺寸設(shè)計(jì)。在禁止布線層上，沿設(shè)計(jì)的pcb邊畫邊框線，即指定自動(dòng)布局的范圍。這一步為自動(dòng)布局打基礎(chǔ)。同時(shí)，在上層板面（即元器件面）沿禁止布線層的邊框圖線放置銅線，這是pcb板最后成型所必須的。（3）布局。就是根據(jù)原理圖上元器件之間的連接關(guān)系，并考慮電磁兼容性以及元器件的安裝空間和散熱等，總是將元器件放置在pcb電路板上適當(dāng)?shù)奈恢?。布局的好壞直接影響pcb板的電氣性能和布局的功能，是pcb板設(shè)計(jì)過(guò)程中最費(fèi)時(shí)、最繁瑣的。在本次設(shè)計(jì)中，采用的是手工布局，首先載入sch生成的網(wǎng)絡(luò)表，通過(guò)手工移動(dòng)元器件pcb板上的排列位置實(shí)現(xiàn)布局。移動(dòng)元器件最好打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)

31、連接顯示，這樣能觀察到相鄰元器件連線的疏密。（4）布線。布線就是在元器件引腳之間放置覆銅連線的過(guò)程，這一過(guò)程可以通過(guò)手工完成，也可以自動(dòng)進(jìn)行。在設(shè)計(jì)應(yīng)用中把自動(dòng)布線和手動(dòng)布線相結(jié)合起來(lái)應(yīng)用，在設(shè)計(jì)好布線參數(shù)，定義布線規(guī)則的基礎(chǔ)上在加以手動(dòng)調(diào)整。根據(jù)板子的形狀，為最少干擾，最好在板子的上下層進(jìn)行覆銅。注意：在覆銅時(shí)的選項(xiàng)中不要忘記選擇的網(wǎng)絡(luò)為gnd(地)。布好pcb圖，檢查無(wú)誤后，將pcb圖打印到轉(zhuǎn)印紙上，然后熨到電路板上，腐蝕，打孔。熨板前，把銅板用砂紙去掉表面被氧化的部分。腐蝕時(shí)，用三氯化鐵加適量的開(kāi)水配成三氯化鐵溶液進(jìn)行腐蝕，這樣腐蝕會(huì)比較快，腐蝕完后用水把電路板清洗，接著便開(kāi)始打孔，打完

32、孔后，將其放在一邊晾干。同時(shí)，測(cè)量部分器件是否有損壞，等電路板晾干后，就要把器件按pcb圖來(lái)安裝好。然后就可以開(kāi)始焊接了。焊接時(shí)要防止虛焊和未連接上，所以在焊好后，再用萬(wàn)用表測(cè)量元件和線路是否連接好。檢測(cè)完畢后，硬件電路板裝配便完成了。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件是整個(gè)系統(tǒng)的核心。在保證硬件的設(shè)計(jì)正確性之后，軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試就變成一個(gè)尤為關(guān)鍵的步驟。軟件應(yīng)該采用分模塊的設(shè)計(jì)調(diào)試方法，各個(gè)模塊逐一調(diào)試，這樣 做的好處是不會(huì)相互干擾，以及條確保條理清晰。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程如下圖3.1所示 經(jīng)rs232傳至pc機(jī)并顯示noyes開(kāi)始初始化flag=1啟動(dòng)ad發(fā)送數(shù)據(jù)至單片機(jī)圖3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖3.1

33、系統(tǒng)編程語(yǔ)言和編程工具在這次對(duì)軟件程序的編程時(shí)，我采用的是keil 作為編程語(yǔ)言軟件平臺(tái)，采用的單片機(jī)的c語(yǔ)言，它符合ansi標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)的軟件需要硬件配合以達(dá)到水溫的檢測(cè)、對(duì)時(shí)間、水溫的設(shè)定、定時(shí)、顯示、計(jì)算、報(bào)警、控制輸出等功能。c51是使用在單片機(jī)上的c編程語(yǔ)言。與標(biāo)準(zhǔn) c語(yǔ)言相同，它也是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，支持當(dāng)前程序設(shè)計(jì)中廣泛采用的由頂向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)，可以容易地實(shí)現(xiàn)程序結(jié)構(gòu)模塊化，用c51編寫系統(tǒng)程序，會(huì)大大縮短開(kāi)發(fā)周期，且明顯地增加軟件的可讀性，使程序易于維護(hù)和擴(kuò)展，并且具有很強(qiáng)的移植性。因此，使用c51進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢(shì)。目前，8051上的c

34、語(yǔ)言的代碼長(zhǎng)度，己經(jīng)做到了匯編水平的1.21.5倍。對(duì)于4k字節(jié)以上的程序，c語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)更能得到發(fā)揮。而在開(kāi)發(fā)速度、軟件質(zhì)量、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)确矫鎐語(yǔ)言的完美絕非匯編語(yǔ)言編程所可比擬的。使用單片機(jī)c語(yǔ)言有以下優(yōu)越性:(1) 不同函數(shù)的數(shù)據(jù)實(shí)行覆蓋，有效利用片上有限的ram空間；(2) 具有堅(jiān)固性:c語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了許多專業(yè)性的處理，避免了運(yùn)行中間數(shù)據(jù)被破壞；(3) 提供了復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型(結(jié)構(gòu)、枚舉、指針等)，極大地增強(qiáng)了程序處理能力和靈活性；(4) 提供 auto, static, const等存儲(chǔ)類型和專門針對(duì) 8051單片機(jī)的data, idata, pdata, xdata, code等存儲(chǔ)類

35、型，自動(dòng)為變量合理地分配地址；(5) 提供small, compact, large等編譯模式，以適應(yīng)片上存儲(chǔ)器的大；(6) 中斷服務(wù)程序的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和恢復(fù)，中斷向量表的填寫都由編譯器代；(7) 頭文件中定義宏、說(shuō)明復(fù)雜數(shù)據(jù)類型和函數(shù)原型，利于程序的移植和支持單片機(jī)的系列化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)；(8) 可方便地接受多種實(shí)用程序的服務(wù)，如片上資源的初始化有專門的實(shí)用程序自動(dòng)生成。 由此可見(jiàn)，采用c語(yǔ)言來(lái)解決單片機(jī)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)問(wèn)題要比采用匯編語(yǔ)言編程容易得多和有效得多。3.2 下位機(jī)模塊程序前面提到，模擬量的采集和處理是整個(gè)系統(tǒng)中很重要的一個(gè)部分，本系統(tǒng)選擇ad7862的va1通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。采集信號(hào)由函

36、數(shù)信號(hào)發(fā)生器提供，當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束后,數(shù)據(jù)存放在輸出鎖存器中。然后將讀取的數(shù)據(jù)結(jié)果通過(guò) 12 位數(shù)據(jù)總線一次讀出 。12位數(shù)據(jù)總線接至單片機(jī)的po口和p1口。首先，選擇模擬輸入通道。ad7862通過(guò)多路選擇控制信號(hào)a0可以對(duì)輸入擬通道進(jìn)行選擇。當(dāng) a0=0 時(shí),ad7862將對(duì)a組兩路信號(hào)va1、va2同時(shí)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換;當(dāng)a0=1 時(shí),對(duì)b組兩路信號(hào)vb1、vb2同時(shí)轉(zhuǎn)換。結(jié)合cs和rd信號(hào),ad7862可以有不同的輸入和讀取模式。對(duì)于本系統(tǒng)，只選擇a組信號(hào)中的va1通道進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，db0-db7為低8位數(shù)字量輸出端，db8-db11為高4位數(shù)字量輸出端。其次，ad模數(shù)轉(zhuǎn)換。多路選擇信號(hào)a0控

37、制模擬信號(hào)的輸入,數(shù)字信號(hào)的讀取操作由cs和rd控制。當(dāng)片選信號(hào)cs有效時(shí),rd為低電平時(shí)可以從12位數(shù)據(jù)總線一次讀取轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)結(jié)果。在convst下降沿脈沖下,跟蹤/保持器保持輸入信號(hào),并且開(kāi)始信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,這時(shí),busy腳電平抬高表示正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在經(jīng)歷 4s以后,轉(zhuǎn)換完成,busy腳電平變低,數(shù)據(jù)存放在輸出鎖存器中。圖3.2為ad轉(zhuǎn)換流程圖選擇va1通道模數(shù)轉(zhuǎn)換將輸出數(shù)據(jù)送至單片機(jī)開(kāi)始初始化送pc機(jī)顯示并儲(chǔ)存圖3.2 ad轉(zhuǎn)換流程圖3.3 上位機(jī)模塊程序上位機(jī)程序采用visual c+設(shè)計(jì)，利用ni控件，極大地方便了上位機(jī)的串口編程?？刂平缑媸且圆ㄐ蔚姆绞絹?lái)顯示：還可以對(duì)采集回來(lái)的數(shù)

38、據(jù)通過(guò)處理再加以顯示。具體顯示數(shù)據(jù)的方法要根據(jù)采集量的性質(zhì)以及采集系統(tǒng)的目的來(lái)決定。3.3.1上位機(jī)編程語(yǔ)言和編程工具上位機(jī)是指：人可以直接發(fā)出操控命令的計(jì)算機(jī)，一般是pc，屏幕上顯示各種信號(hào)變化（液壓，水位，溫度等）。下位機(jī)是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的的計(jì)算機(jī)，一般是plc/單片機(jī)之類的。上位機(jī)發(fā)出的命令首先給下位機(jī)，下位機(jī)再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時(shí)序信號(hào)直接控制相應(yīng)設(shè)備。下位機(jī)不時(shí)讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)（一般模擬量），轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)反饋給上位機(jī)。簡(jiǎn)言之如此，真實(shí)情況千差萬(wàn)別不離其宗。上下位機(jī)都需要編程，都有專門的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。 visual c+是一個(gè)功能強(qiáng)大的可視化軟件開(kāi)發(fā)工具。自1993年micr

39、osoft公司推出visual c+1.0后，隨著其新版本的不斷問(wèn)世，visual c+已成為專業(yè)程序員進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的首選工具。 雖然微軟公司推出了visual c+.net(visual c+7.0)，但它的應(yīng)用的很大的局限性，只適用于windows 2000,windows xp和windows nt4.0。所以實(shí)際中，更多的是以visual c+6.0為平臺(tái)。 visual c+6.0不僅是一個(gè)c+編譯器，而且是一個(gè)基于windows操作系統(tǒng)的可視化集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。visual c+6.0由許多組件組成，包括編輯器、調(diào)試器以及程序向?qū)ppwizard、類向?qū)lass wizard等開(kāi)發(fā)

40、工具。 這些組件通過(guò)一個(gè)名為developer studio的組件集成為和諧的開(kāi)發(fā)環(huán)境。3.3.2上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程從理論上來(lái)講，mfc也不是專用于visual c+，borland c+，c+builder和symantec c+同樣可以處理mfc。同時(shí)，用visual c+編寫代碼也并不意味著一定要用mfc，只要愿意，用visual c+來(lái)編寫sdk程序，或者使用stl，atl，一樣沒(méi)有限制。不過(guò)，visual c+本來(lái)就是為mfc打造的，visual c+中的許多特征和語(yǔ)言擴(kuò)展也是為mfc而設(shè)計(jì)的，所以用visual c+而不用mfc就等于拋棄了visual c+中很大的一部分功能。但是

41、，visual c+也不等于mfc。首先，打開(kāi)vc，點(diǎn)擊new，再點(diǎn)擊，之后ok以后進(jìn)入如下界面：圖3.3 mfc appwizard-step 1點(diǎn)擊finish即可，進(jìn)入編程并添加文件如下：圖3.4 監(jiān)控系統(tǒng)classes點(diǎn)擊運(yùn)行即可。對(duì)于電子信息工程專業(yè)的我們，對(duì)于上位機(jī)沒(méi)接觸過(guò)，但通過(guò)段時(shí)間的學(xué)習(xí)，我清楚了上位機(jī)只是一個(gè)操作步驟，一些程序的編寫只是固定模式，而要真正掌握上位機(jī)，則需要更加深入的了解和學(xué)習(xí)。4 調(diào)試過(guò)程4.1 硬件調(diào)試硬件調(diào)試對(duì)于整個(gè)硬件電路來(lái)說(shuō)是非常重要的，通過(guò)對(duì)硬件電路的調(diào)試過(guò)程，才能檢查出電路是否存在各類問(wèn)題。調(diào)試步驟如下：(1) 首先，在未接通電源的情況下，將組裝

42、好電路仔細(xì)檢查，如管腳是否都已焊接完畢，是否存在斷線等情況。(2) 在接電源時(shí)，得特別注意正負(fù)極是否接反。檢查完畢后接通電源。電源接通后，觀察電路板是否出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，如元器件發(fā)燙，發(fā)出聲響等。然后，測(cè)量下各個(gè)芯片的電壓是否在誤差范圍之內(nèi)，電壓正確才能確保電路的正常工作。(3) 對(duì)電路板的各個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試。按照各個(gè)性能的指標(biāo)來(lái)判斷電路的各個(gè)模塊是否運(yùn)作正常。首先，測(cè)試單片機(jī)與pc連接是否正常，串口通信是整個(gè)系統(tǒng)的眼睛，只有在通信成功的情況下，才能檢測(cè)其他功能是否能正確工作。檢驗(yàn)是否可與pc正常通訊，使用串口調(diào)試助手進(jìn)行調(diào)試。接好串口線后，打開(kāi)計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)串口調(diào)試助手；若在同一計(jì)算機(jī)上，則將先啟動(dòng)

43、的串口號(hào)設(shè)置為com2，再次啟動(dòng)串口調(diào)試助手（等于在同一計(jì)算機(jī)上啟動(dòng)兩個(gè)程序）,并將串口號(hào)設(shè)置為com1，實(shí)際設(shè)置時(shí)，串口號(hào)要根據(jù)自己在計(jì)算機(jī)配置設(shè)定相應(yīng)的串口號(hào)。通信雙方的串口參數(shù)要一致。下面，在單片機(jī)中燒入程序一段測(cè)試程序，具體功能是使串口不停地輸出 “12345678abcdefg”連接好電路，上電之后,串口調(diào)試助手顯示：12345678abcdefg證明通信成功！其次，測(cè)試a/d轉(zhuǎn)化模塊結(jié)果是否正常，a/d轉(zhuǎn)化是一個(gè)比較重要的模塊，本系統(tǒng)中設(shè)置要求a/d轉(zhuǎn)換0v+5v電壓，測(cè)試電壓即可。經(jīng)測(cè)試，電壓為4.97-4.99之間，誤差范圍在要求之內(nèi)。(4)對(duì)整體電路進(jìn)行觀察，檢測(cè)電路性能參數(shù)

44、及數(shù)據(jù)是否符合設(shè)計(jì)要求，如下位機(jī)的輸入數(shù)據(jù)在上位機(jī)中顯示的波形是否對(duì)應(yīng)等。4.2 軟件調(diào)試?yán)胟eil 8.02完成程序編寫操作后可進(jìn)入建立目標(biāo)文件。通常先點(diǎn)編譯當(dāng)前文件“translate current file”，再建立目標(biāo)文件“build target”；或直接點(diǎn)重建目標(biāo)文件“rebuild all target files”。即可生成我們需要的后綴名為hex的十六進(jìn)制文件。編譯或匯編的結(jié)果上面提示“0個(gè)錯(cuò)誤、2個(gè)報(bào)警”。如果在編譯、連接中出現(xiàn)錯(cuò)誤，則可按照提示進(jìn)行檢查。這個(gè). hex文件就是我們要下載到單片機(jī)中的程序文件。軟件調(diào)試應(yīng)該采用分模塊的調(diào)試方法，各個(gè)模塊逐一調(diào)試，這樣不會(huì)相

45、互干擾，檢測(cè)錯(cuò)誤也相對(duì)簡(jiǎn)單。在對(duì)程序的調(diào)試時(shí)，使用keil對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，由于keil有一個(gè)功能是顯示串口輸出的內(nèi)容，所以在這里比較方便。首先生成工程，選擇合適的單片機(jī)，將程序?qū)懭胲浖?，在運(yùn)行無(wú)誤之后，點(diǎn)擊調(diào)試進(jìn)入調(diào)試模式。對(duì)于單片機(jī)c語(yǔ)言的調(diào)試，如果出現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤，c語(yǔ)言軟件會(huì)提示出來(lái)。頭文件在c語(yǔ)言程序中是非常重要的，因此，對(duì)于軟件調(diào)試首先得檢測(cè)頭文件是否正確。然后檢查程序的初始化。再進(jìn)行分模塊檢測(cè)。首先檢測(cè)主函數(shù)是否正確，一開(kāi)始，將中斷允許位寫錯(cuò)了，應(yīng)該先讓cpu關(guān)閉所有中斷，等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換發(fā)送完后再讓cpu允許所有中斷。再對(duì)ad7862的讀寫，發(fā)送等進(jìn)行調(diào)試，在調(diào)試時(shí)，應(yīng)該注意高低位數(shù)據(jù)存放

46、的i/o是否與硬件對(duì)應(yīng)。然后根據(jù)軟件的步驟來(lái)檢查。再檢測(cè)上位機(jī)的程序是否正確，通過(guò)這一系列的檢測(cè)，然后確定是否能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。5 運(yùn)行結(jié)果及誤差分析輸入波形由函數(shù)信號(hào)發(fā)生器提供，上位機(jī)在pc上顯示，整個(gè)系統(tǒng)連接如圖5.1圖5.1 整個(gè)系統(tǒng)連接圖（1）在輸入端，通過(guò)示波器輸入5v的方波，在上位機(jī)上顯示的波形如圖5.2。圖5.2 上位機(jī)方波顯示（2）在輸入端，通過(guò)示波器輸入5v的正弦波，在上位機(jī)上顯示的波形如圖5.3。圖5.3 上位機(jī)正弦波顯示（3）在輸入端，通過(guò)示波器輸入5v的三角波，在上位機(jī)上顯示的波形如圖5.4。圖5.4 上位機(jī)三角波顯示 經(jīng)測(cè)試，波形在振幅為4v，頻率為4hz，顯示波形最佳

47、。振幅越小，頻率越小，上位機(jī)顯示的波形越失真。6 結(jié)論本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是簡(jiǎn)易監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要研究的是一個(gè)類似于示波器的課題，以單片機(jī)芯片為核心的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有對(duì)波形的實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制功能。同時(shí)這個(gè)系統(tǒng)可以代替實(shí)驗(yàn)室里所用的示波器，成本低，具有一定的研究意義。為了完成畢設(shè)課題，首先廣泛在查閱監(jiān)控系統(tǒng)理論和方法的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析畢設(shè)總體要求和技術(shù)指標(biāo)，確定了系統(tǒng)總體方案，深入研究和選擇了各種芯片和器件，決定制作一個(gè)示波器的整體項(xiàng)目，對(duì)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的波形實(shí)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，完成了監(jiān)控系統(tǒng)的硬件電路的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試，其次在軟件程序設(shè)計(jì)上，深入研究了單片機(jī)c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)和使用，通過(guò)使用keil c51進(jìn)行

48、編譯調(diào)試，并對(duì)其使用過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。另外，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)精確性也做了深入的調(diào)查研究，確定選用更加精確的ad7862作為主要的ad轉(zhuǎn)換芯片，從而提高系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，最后，對(duì)畢設(shè)課題的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、系統(tǒng)誤差和抗干擾措施進(jìn)行了分析。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)至少三個(gè)多月的時(shí)間，從一開(kāi)始的確定課題，到后來(lái)的資料查找、理論學(xué)習(xí)，再有就是近來(lái)的調(diào)試和測(cè)試過(guò)程，這一切都使我的理論知識(shí)和動(dòng)手能力有了進(jìn)一步提高。通過(guò)本次畢設(shè)，對(duì)整個(gè)大學(xué)的課程有了更深刻的認(rèn)識(shí)，這不僅需要學(xué)習(xí)智能儀器的知識(shí)，還要用到微機(jī)控制原理以及單片機(jī)編程原理，充分的體現(xiàn)了課程的承前啟后的作用，并且無(wú)論自己的理論知識(shí)有多么地扎實(shí)，在實(shí)際操作中還

49、是存在一定的困難，畫好原理圖是最重要的一步，如果原理圖錯(cuò)了就不能做出理想的結(jié)果。由于芯片比較簡(jiǎn)單，主要在調(diào)試的過(guò)程中出現(xiàn)了一點(diǎn)問(wèn)題，采集到的數(shù)據(jù)非常不穩(wěn)定，上位機(jī)的波形不夠穩(wěn)定，讓我們更加深刻的體會(huì)到在畢設(shè)的每一個(gè)過(guò)程中一定要細(xì)心，不能有半點(diǎn)馬虎，要多觀察，一點(diǎn)小小的失誤都有可能使得實(shí)訓(xùn)不成功，要有認(rèn)真的態(tài)度。這次實(shí)訓(xùn)也讓我們明白了要獨(dú)立完成，勤學(xué)多問(wèn)，只有通過(guò)個(gè)人的努力，獨(dú)立完成整個(gè)畢設(shè)，才能加深對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)及掌握。理論知識(shí)是為實(shí)踐做指導(dǎo)的只有學(xué)好了理論才能熟練的運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中，而在實(shí)踐中遇到的困難又能幫助我們加深理論知識(shí)的學(xué)習(xí)讓我們明白自己的不足，從而更加的努力學(xué)習(xí)。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì),

50、我從中獲益匪淺。從最開(kāi)始的選題到查找資料，從對(duì)題目的研究設(shè)定到pcb電路板的制作，從電路板的調(diào)試到失敗后再一次全部重新開(kāi)始。這一個(gè)充滿挑戰(zhàn)伴隨挫折，充滿熱情伴隨打擊的過(guò)程中，我感觸頗深，它已不僅是一個(gè)對(duì)我四年學(xué)習(xí)知識(shí)情況和我的應(yīng)用動(dòng)手能力的檢驗(yàn)，而且還是對(duì)我的鉆研精神，面對(duì)困難的心態(tài)，做事的毅力和耐心的考驗(yàn)。我在這個(gè)過(guò)程中深刻的感受到了做畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義所在。謝 辭首先，我要真誠(chéng)地感謝我的指導(dǎo)老師朱愛(ài)軍老師，老師的虛心指導(dǎo)和關(guān)懷幫助我完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，老師淵博的知識(shí)、對(duì)待科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)以及平易近人的態(tài)度給我留下了深刻的印象，使我受益非淺，受用終生。起初，我基礎(chǔ)一般，并對(duì)這個(gè)課題沒(méi)有什么大體的認(rèn)識(shí)，是老師的細(xì)心講解給我提供了很大的幫助，使我找到了努力的方向。當(dāng)遇到問(wèn)題的時(shí)候，老師給了我許多的鼓勵(lì)，讓我能最終堅(jiān)持下去。到后來(lái)的調(diào)試、試驗(yàn)，老師也給我提出了很多寶貴建議和意見(jiàn)，讓我少走了很多彎路。再次感謝老師，使我能順利完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)，還要感謝全體電子工程系的老師，四年來(lái)，是你們使我有了很大的進(jìn)步，是你們使我由衷地?zé)釔?ài)起了我所學(xué)習(xí)的專業(yè)?；叵肫鹨婚T門專業(yè)課，點(diǎn)點(diǎn)滴滴，是知識(shí)的積累，直到最后讓我有能力完成這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此，我向