測控系統(tǒng)原理課程設(shè)計

1、摘要本系統(tǒng)以AT89C52為核心器件，設(shè)計一種函數(shù)信號發(fā)生器，AT89C52是一個低電壓高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes 的課反復(fù)擦寫的 Flash 只讀存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） 。 本系統(tǒng)大致可分為四個模塊， 單片機控制模塊（ AT89C52） ，波形輸出模塊（DAC0832 UA741）,顯示模塊（數(shù)碼管、電阻），按鍵模塊?？梢暂敵鋈遣ā⒄蜾忼X波、負向鋸齒波和方波，波形清晰，系統(tǒng)采用按鍵輸入，利用數(shù)碼管顯示電路輸出數(shù)字顯示的方案，其中： 0 為方波、 1 為正向鋸齒波、 2 為負向鋸齒波、 3 為三角波。 TOC o 1-5 h z

2、HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 第一章設(shè)計內(nèi)容及要求 2 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 第二章需求分析與設(shè)計思路 2第三章總體方案設(shè)計3硬件設(shè)計 3硬件設(shè)計系統(tǒng)總體框圖 3單片機控制系統(tǒng)電路 3波形輸出模塊電路 3顯示模塊 3按鍵模塊 3 HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 軟件設(shè)計 4第四章詳細設(shè)計4硬件電路原理圖 4 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 元件清單并說明元件選擇及參數(shù)選擇的依據(jù) 5仿

3、真運行結(jié)果 6 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 單片機片內(nèi)資源分配圖 7 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 軟件流程圖8程序清單及注釋 8第五章使用說明9 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 性能和功能介紹 9 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 各操作開關(guān)、按鈕、指示燈、顯示器等的作用介紹 9 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 使用操作步驟 9 H

4、YPERLINK l bookmark27 o Current Document 故障處理9 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 第六章設(shè)計體會9第七章參考文獻1010第一章 設(shè)計的內(nèi)容及要求運用所學(xué)單片機、模擬和數(shù)字電路、以及測控系統(tǒng)原理與設(shè)計等方面的知識，設(shè)計出一臺以AT89C52為核心的函數(shù)發(fā)生器，能分別產(chǎn)生三角波、正向鋸齒波、負向鋸齒波和方波，完成輸出信號的產(chǎn)生、顯示及鍵盤接口電路等部分的軟、硬件設(shè)計，要求采用DAC0832實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換，利用按鍵（自行定義）進行輸出波形選擇，同時將當前輸出波形代號顯示在LED上：0為方波、1為正向鋸齒波

5、、2為負向鋸齒波、3為三角波。要求：1、設(shè)計接口電路，將這些外設(shè)構(gòu)成一個簡單的單片機應(yīng)用系統(tǒng)。2、函數(shù)發(fā)生器要求如下：1 ） 1位數(shù)碼顯示2）輸出信號：05V。3）按鍵切換輸出波形。第二章需求分析與設(shè)計思路本次設(shè)計要求設(shè)計一臺以 AT89C52為核心函數(shù)信號發(fā)生器，由單片機完成人機界面、系統(tǒng)控制、信號的采集分析以及信號的處理和轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)采用按鍵輸入，利用數(shù)碼管顯示電路輸出數(shù)字顯示的方案。故將設(shè)計分解為四個模塊，單片機控制模塊（AT89C52 ,數(shù)模轉(zhuǎn)換放大（DAC0832 UA741）,顯示模塊（數(shù)碼管、電阻），按鍵模塊。波形的產(chǎn)生是通過 AT89C52 執(zhí)行某一波形發(fā)生程序，向D/A轉(zhuǎn)換器的

6、輸入端按一定的規(guī)律發(fā)生數(shù)據(jù)，從而在D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出端得到相應(yīng)的電壓波形。 在AT89C52的P1 口接4個按扭，通過軟件編程來選擇各種 波形、幅值電壓和頻率，另有口管腳接七段數(shù)碼管芯片，以驅(qū)動數(shù)碼管顯示電壓幅值和頻率，每種波形對應(yīng)一個按鈕。其中單片機控制電路主要是形成掃描碼，鍵值識別、鍵處理、參數(shù)設(shè)置；形成顯示段碼；產(chǎn)生定時中斷；形成波形的數(shù)字編碼，并輸出到D/A接口電路和顯示驅(qū)動電路。顯示電路則驅(qū)動1位七段數(shù)碼管顯示， 掃描按鈕。波形轉(zhuǎn)換電路將波形樣值的編 碼轉(zhuǎn)換成模擬值，完成單極性的波形輸出。 單片機向0832發(fā)送數(shù)字編碼，產(chǎn)生不同的輸出。先利用采樣定理對各波形進行抽樣，然后把各采樣值

7、進行編碼，的到的數(shù)字量存入各個波形表，執(zhí)行程序時通過查表方法依次取出， 經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后輸出就可以得到波形。 利用按鍵進 行輸出波形選擇，同時將當前輸出波形代號顯示在LED上：0為方波、1為正向鋸齒波、2為負向鋸齒波、3為三角波。第三章總體方案設(shè)計硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件總體框圖如下：單片機控制系統(tǒng)電路AT89C52 是片內(nèi)有ROM/EPROM單片機，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單、可靠。 其主要功能是形成掃描碼，鍵值識別、鍵處理、參數(shù)設(shè)置；形成顯示段碼；產(chǎn)生定時中斷； 形成波形的數(shù)字編碼，并輸出到D/A接口電路和顯示驅(qū)動電路。波形輸出模塊電路由于單片機采用編程方法產(chǎn)生四種波形、通過D/A轉(zhuǎn)換*II

8、塊DAC0832轉(zhuǎn)換成模擬量在經(jīng)過UA741進行放大之后輸出。DAC0832K片是一種具有兩個輸入數(shù)據(jù)寄存器的8位DAC它能直接與MCS5伸片機接口。目前生產(chǎn)的DAC芯片分為兩類，一類芯片內(nèi)部設(shè)子有數(shù)據(jù)寄存器，不需要外加電路就可以直接與微型計算機接口。 另一類芯片內(nèi)部沒有數(shù)據(jù)寄存器，輸出信號隨數(shù)據(jù)輸入線的狀態(tài)變化而變化，必須通過并口接口與微型計算機接口。DAC0832是具有20條引線的雙列直插式CMO器件，它內(nèi)部具有兩級數(shù)據(jù)寄存器，完成8位電流D/A轉(zhuǎn)換，故不需外加電路。單片機向0832發(fā)送數(shù)字編碼，產(chǎn)生不同的輸出。先利用采樣定理對各波形進行抽樣，然后把 各采樣值進行編碼。顯示模塊功能：驅(qū)動L

9、ED,數(shù)碼管顯示數(shù)。數(shù)碼管為共陰極，沒有譯碼器再加上單片機電流不是很大，我們不接電阻讓數(shù)碼管最亮。按鍵模塊需要選擇四種波， 所以選用四個按鍵。 選用獨立式鍵盤連接方式， 各按鍵相互獨立， 每個按鍵的“接零端”均接地，每個按鍵的“測試端”分別接入AT89C51的一根輸入線，即接方波輸入，接正向鋸齒波，接負向鋸齒波，接三角波。軟件設(shè)計軟件由主程序和產(chǎn)生波形的子程序組成，主要是產(chǎn)生各種波形的子程序的編程，通過編程可得到各種波形。周期的改變可采用插入延時子程序的方法來實現(xiàn)。并且，我們要選中DAC0832對它進行清零。利用按鍵來控制來控制不同波形的輸出。軟件結(jié)構(gòu)框圖如下第四章 詳細設(shè)計1 硬件電路原理圖

10、硬件電路原理圖如下所示連線步驟:日A l口.田，* 配如“ 口， w，i*:ap m.igP七&M FZJ0M1 FAEZFfnl r Ff MilA PZJMtS二li 酒 f| r | P-kjyw rn IMtT3.4/TiD*3JWTF33. I 苛加收 0X3 *IT*!在 F- 0W Z.ztiznn*7nNT1數(shù)碼管顯示為2時輸出負向鋸齒波feHH望|墨JVLHTULnPHIlAif盤UM-HF l t4T1gmpniTr-i割代J Ji-LI UiVTAlIrw*M FILEI 1 口？ TDjhM lUKAiM , m*A1Ert vu口“XI 陽4工：帆2 P2W-N “

11、Miilfe單片機片內(nèi)資源分配表端口用途端口用途按鍵輸入、數(shù)碼管顯示P0、P2地址總線線P0數(shù)據(jù)總線寫控制線軟件流程圖程序清單及注釋（見附錄）第五章使用說明性能和功能介紹該函數(shù)發(fā)生器具有價格低、性能好、操作方便、體積小等優(yōu)點。由于采用了UA741運算放大器，使其電路更加具有較高的穩(wěn)定性、性能比高。此電路清晰，出現(xiàn)故障容易查找錯誤，操作簡單、方便。各操作開關(guān)、按鈕、指示燈、顯示器等的作用介紹按鈕的作用就是對輸出波形進行選擇，四個按鈕相互獨立，顯示器的作用就是輸出波形代號：。為方波、1為正向鋸齒波、2為負向鋸齒波、3為三角波。使用操作步驟故障處理在軟件設(shè)計時，開始不能實現(xiàn)各個波之間的切換，或者無法

12、出現(xiàn)波形， 后來得知切換時需要先松開上次按下的鍵，確保每個按鍵的獨立性。第六章設(shè)計體會通過這次設(shè)計，我的理論知識掌握的更扎實，動手能力明顯提高。同時，通過網(wǎng)上搜索等多方面的查詢資料，我學(xué)到了許多書本上沒有的知識。本次設(shè)計要求設(shè)計一臺以AT89C52為核心函數(shù)信號發(fā)生器，采用DAC0832實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換，因此我復(fù)習(xí)了 DAC0832與AT89C51的接口電路，對DAC0832的各引腳及其工作方式有了深入的理解，特別是其單緩沖雙極性電壓輸出的工作方式。還復(fù)習(xí)了按鍵及LED的顯示。無論在程序設(shè)計方面還是實踐動并對硬件知識的了解以及安裝調(diào)試能力也得到了一個很手能力都得到了一個非常大的鍛煉， 大的提升。

13、第七章 參考文獻. 單片微機測控系統(tǒng)設(shè)計大全 王福瑞等 北京航空航天大學(xué)出版社， 1999 現(xiàn)代測控技術(shù)與系統(tǒng)韓九強 清華大學(xué)出版社 智能儀器程德福 , 林君主編 機械工業(yè)出版社 2005 年 2 月 測控儀器設(shè)計浦昭邦 , 王寶光主編機械工業(yè)出版社2001.MCS-51單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計何立民北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990. 單片機原理及應(yīng)用 M 張毅剛，彭喜元等北京：高等教育出版社， 2004. 單片機原理實驗指導(dǎo)書 南昌 : 華東交通大學(xué)出版社 ,2004C51 幫助文檔 .附錄程序清單及注釋：ORG 0000HLJMP 1000HORG 1000Hxuanze:JNB, SJ

14、/選擇不同的波形輸出并跳到相應(yīng)的函數(shù)JNB, JCBJNB, JCB2JNB, FBMOV P3,#0C0H/ 未按鍵時，數(shù)碼管不顯示CLRSJ: JB , ENDSJ /三角波函數(shù)START: MOV DPTR, #7FFFH / 將 D/A 轉(zhuǎn)換器的端口地址給了 DPTRMOV A, #00HMOV P3,#0CFH/數(shù)碼管顯示3SETBUP: MOVX DPTR, A/上升沿函數(shù)；將 00H給了 D/A轉(zhuǎn)換器INC AJB , ENDSJ /判斷是否結(jié)束三角波的輸出JNZ UPDOWN: DEC A/下降沿函數(shù)MOVX DPTR, AJB , ENDSJJNZ DOWNSJMP UP/重

15、復(fù)輸出三角波ENDSJ: LJMP xuanze/結(jié)束三角波函數(shù)并返回到 xuanze 函數(shù)JCB: JB , ENDJCB /正向鋸齒波函數(shù)START1: MOV DPTR, #7FFFH / 初始化MOV A, #00HMOV P3,#0C6H/ 數(shù)碼管顯示1CLRLOOP: MOVX DPTR,AINC AJB , ENDJCBJCB2: JB , ENDJCB2 /START2: MOV DPTR, #7FFFHMOV A, #00HMOV P3,#0DBHSETBLOOP2: MOVX DPTR, ADEC AJB , ENDJCB2SJMP LOOP2ENDJCB2: LJMP xuanzeFB: JB , ENDFB /MOV P3,#0FFHCLRLOOP3: MOV A,#00HMOV DPTR,#7FFFHMOVX DPTR,AACALL D