單片機(jī)課程設(shè)計(jì)-數(shù)據(jù)采集

第一章課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求分析第一章課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求分析111111單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告TOC\o"1-5"\h\z班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：撰寫日期：目錄目錄TOC\o"1-5"\h\z第一章課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求分析2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容2課程設(shè)計(jì)要求分析2系統(tǒng)單元電路組成2第二章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)0系統(tǒng)框圖0設(shè)計(jì)原理0芯片介紹0相應(yīng)的命令控制字格式4硬件連接圖0第三章控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)0程序框圖0程序清單0第四章實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)00通道數(shù)據(jù)分析表0程序運(yùn)行圖0單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)總結(jié)0參考文獻(xiàn)0附錄一：硬件圖連接0附錄二：程序清單2附錄三：程序運(yùn)行圖錯(cuò)誤！未定義書簽。第一章課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求分析第一章課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求分析單片機(jī)數(shù)據(jù)采集控制器第一章課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求分析1.1．課程設(shè)計(jì)內(nèi)容運(yùn)用單片機(jī)原理及其應(yīng)用等課程知識(shí),根據(jù)題目要求進(jìn)行軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試,從而加深對(duì)本課程知識(shí)的理解,把學(xué)過的比較零碎的知識(shí)系統(tǒng)化，比較系統(tǒng)的學(xué)習(xí)開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基本步驟和基本方法，使學(xué)生應(yīng)用知識(shí)能力、設(shè)計(jì)能力、調(diào)試能力以及報(bào)告撰寫能力等有一定的提高。1.2．課程設(shè)計(jì)要求分析用單片機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)，基本要求如下：i可實(shí)現(xiàn)路數(shù)據(jù)的采集，假設(shè)8路信號(hào)均為的電壓信號(hào)；2采集數(shù)據(jù)可通過數(shù)碼管顯示，顯示格式為：通道號(hào)電壓值，如0143可通過鍵盤設(shè)置采集方式；（單點(diǎn)采集、多路巡測、采集時(shí)間間隔）4具有異常數(shù)據(jù)聲音報(bào)警功能：對(duì)第一路數(shù)據(jù)可設(shè)置正常數(shù)據(jù)的上限值和下限值，當(dāng)采集的數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。5可輸出路順序控制信號(hào)，設(shè)每路順序控制信號(hào)為一位，順序控制的流程為:珊3秒延時(shí)3秒延時(shí)6秒延時(shí)1秒工序］>IJ?2?工后3?工序4?工作56可輸出頻率為的方波，三角波，正弦波*1.2.1系統(tǒng)單元電路組成T■.T■.4卜7,43”ST驍T圖仙門口FEMlE圖一鍵盤掃描電路*RB朝VRW圖三顯示工誨I工拿2寸Nr?專43”ST驍T圖仙門口FEMlE圖一鍵盤掃描電路*RB朝VRW圖三顯示工誨I工拿2寸Nr?專髀制制oilABCDEFGDP123458第二章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1．系統(tǒng)框圖管顯示噗塊4ABCOSO^微處理器AT89C51aDACCS3%器。255%鍵盤覆塊#2.21設(shè)計(jì)原理鍵盤覆塊#內(nèi)存儲(chǔ)器.應(yīng)該是用計(jì)算機(jī)控制的多路數(shù)據(jù)自動(dòng)

、處理、分析計(jì)算以及從檢測的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，從嚴(yán)格的意義上來說，檢測或巡回檢測，并且能夠?qū)?yīng)該是用計(jì)算機(jī)控制的多路數(shù)據(jù)自動(dòng)

、處理、分析計(jì)算以及從檢測的數(shù)據(jù)第二章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)第二章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)第二章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)第二章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集形同一般有數(shù)據(jù)輸入通道，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)輸出及顯示這五個(gè)部分組成。輸入通道要實(shí)現(xiàn)對(duì)被測對(duì)象的檢測，采樣和信號(hào)轉(zhuǎn)換工作。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理要用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器把采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，并進(jìn)行管理和調(diào)用。數(shù)據(jù)處理就是從采集到原始數(shù)據(jù)中，刪除有關(guān)干擾噪聲，無關(guān)信息和必要的信息，提取出反應(yīng)被測對(duì)象特征的重要信息。另外，就是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以便于檢索；或者吧數(shù)據(jù)恢復(fù)成原來物理量的形式，以可輸出的形態(tài)在輸出設(shè)備上輸出，例如打印，顯示，繪圖等。數(shù)據(jù)輸出及顯示就是把數(shù)據(jù)以適當(dāng)?shù)男问竭M(jìn)行輸出和顯示。本課程設(shè)計(jì)以單片機(jī)芯片為控制核心和數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)碼管顯示電路以及供電系統(tǒng)四大部分構(gòu)成數(shù)據(jù)采集和功能顯示。當(dāng)有模擬信號(hào)輸入時(shí)，單片機(jī)控制轉(zhuǎn)換器，把要輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)存入到單片機(jī)的內(nèi)存中，再控制顯示驅(qū)動(dòng)器把內(nèi)存中的數(shù)字信號(hào)顯示出來。通過鍵盤來改變中顯示的數(shù)據(jù)，把改變的數(shù)據(jù)通過控制轉(zhuǎn)換器輸出成相應(yīng)的模擬信號(hào)。2.3?...（）芯片介紹S7ARTEOC0ECLOCK%慈SNDD.AI'DCALE二;%"?-叫IN.—INAIIS7ARTEOC0ECLOCK%慈SNDD.AI'DCALE二;%"?-叫IN.—INAII仙主要特性：）路位/轉(zhuǎn)換器，即分辨率位。2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。）轉(zhuǎn)換時(shí)間為四）單個(gè)+電源供電）模擬輸入電壓范圍?+，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。）工作溫度范圍為?+攝氏度）低功耗，約內(nèi)部結(jié)構(gòu)：是單片型逐次逼近式/轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示，它由路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、位開關(guān)樹型轉(zhuǎn)換、外部特性（引腳功能）：芯片有條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖.所示。下面說1明各引腳功能。?N路模擬量輸入端。?-位數(shù)字量輸出端。位地址輸入線，用于選通路模擬輸入的一路L地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。A/轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。o/轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)/轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平(轉(zhuǎn)換期間一直為低電平)。：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)/轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。:時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于。()、()：基準(zhǔn)電壓。:電源，單一+V:地。的工作過程是：首先輸入位地址，并使E將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通路模擬輸入之一到比較器。上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng)/轉(zhuǎn)換，之后輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到/轉(zhuǎn)換完成，變?yōu)楦唠娖?，指?轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)輸入高電平是，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上(2)MCS-51系列單片機(jī)是美國公司開發(fā)的位單片機(jī)，又可以分為多個(gè)子系列。系列單片機(jī)共有條引一一腳，包括條接口引腳、——條控制引腳、條電源引腳、條二6時(shí)鐘引腳：一一引腳說明：——?：口位口線，第一二3功能作為通用接口，第二功能一—一作為存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)的地址數(shù)據(jù)復(fù)一用口。TOC\o"1-5"\h\z——_一°一—一?：口位口線，通用—接口無第二功能?！??：口位口線，第一-5R一一功能作為通用接口，第二功能——1第二章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)第二章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)第二章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)第二章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1111作為存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)傳送高8位地址。?.口位口線，第一功能作為通用接口，第二功能作為為單片機(jī)的控制信號(hào)。:地址鎖存允許編程脈沖輸入信號(hào)線（輸出信號(hào)）:片外程序存儲(chǔ)器開發(fā)信號(hào)引腳（輸出信號(hào)）：片外程序存儲(chǔ)器使用信號(hào)引腳編程電源輸入引腳/復(fù)位備用電源引腳芯片介紹：是美國數(shù)據(jù)公司的CS芯片介紹：是美國數(shù)據(jù)公司的CS1、'20Vcc蝌R1219ILEAGND318科R2D3417XFERD2516D4D1615D5DO114D6VREF813D7Rfb912I0UT1DGND101110UT2DAC0832：反饋信號(hào)輸入線，調(diào)整：電源電壓線，為+?+位轉(zhuǎn)化器，片內(nèi)帶數(shù)據(jù)鎖存器，電流輸出，輸出電流穩(wěn)定時(shí)間為N，功耗為，其引腳說明如下：?7數(shù)據(jù)輸入線，電平：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)線：片選信號(hào)線，低電平有效：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖有效：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效：寄存器寫選通輸入線，低電平有效:電流輸出線，當(dāng)寄存器為全OUT11時(shí)電流最大：電流輸出線，其值與I之和為一常數(shù)端外接電阻值可以調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度5范圍:基準(zhǔn)電壓輸入線，范圍為：一?十F:模擬地：數(shù)字地

是1一3個(gè)83-譯8碼器，共16個(gè)引腳，其引腳說明如下：A、bc選擇端即信號(hào)輸入端11GVccB215Y0、23使能端，其中、低電平4—314Y1Y2有效，高電平有效E2——E3512Y3Y4?：譯碼輸出信號(hào)，始終只有一個(gè)為低Y710——Y5電平GND89Y6:電源端，+：線路地()管腳功能：Vcc5±DsQe()管腳功能：Vcc5±DsQe匕%備CP"^□ni19rfifttinnrmiuiiuihfinr1||2|3456|7||S||B|10MRQj/D[R口之口之口gQgGND的控制端端相連。腳是復(fù)位低電平有效當(dāng)腳是低電平時(shí)輸出腳、、、Q、、、全部輸出即全部復(fù)位當(dāng)腳為高電平時(shí)腳是鎖存控制端并且是上升沿觸發(fā)鎖存當(dāng)腳有一個(gè)上升沿電立即鎖存輸入腳3、4、7、8、1、31、417、18的電平狀態(tài)電并且立即呈現(xiàn)在在輸出腳上.第一腳：主清除端，低電平觸發(fā)，即當(dāng)為低電平時(shí)，芯片被清除，輸出全為（低電平）；P）：觸發(fā)端，上升沿觸發(fā)，即當(dāng)從低到高電平時(shí)，的數(shù)據(jù)通過芯片，為時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存，的數(shù)據(jù)不變

2A0B032A0B03A1B14A2B25A3B36A4B47A5B58A6B69A7B719CE1AB/BA74LS245U91817161514131211還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)0單片機(jī)的0口總線負(fù)載達(dá)到或超過0最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入等總線驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)片選端低電平有效時(shí)，DIR=“0”，信號(hào)由向傳輸；（接收）DIR=“1”，信號(hào)由向傳輸；（發(fā)送）當(dāng)為高電平時(shí)，、均為高阻態(tài)。傳輸；（接收）PAs——140—PAs——140—F聞FA2——232—PA5FAi——338—PAfiF%——437—前——536一瓶CS——&35—EESETGND一734DaAx?a33-DiAjO932一DsFCt1031DsFCe一FC51112302電一D4—Il5FDi——13—D&FCo——1427—DrFCi——1526—￥匚匚PCs——1625—FBtFCs——IT24—F&PBa——1823—FB5P5j.——1922FEMFBi——zo21—8255A0-口輸入輸出線。R口芯片它具有個(gè)位的并行I口具有三種工作方式,可通過程序改變其功能,因而使用靈活,通用性強(qiáng),可作為單片機(jī)與多種外圍設(shè)備連接時(shí)的中間接口電路。825有5三種基本工作方式，三種工作方式由工作方式控制字決定方式控制字由通過輸入輸出指令來提供三個(gè)端口中口被分為兩個(gè)部分上半部分隨口稱為組下半部分隨口稱為組其中口可工作與方式0、1和，而口只能工作在方式0和1。共有40個(gè)引腳,采用雙列直插式封裝,各引腳功能如下：D0D三態(tài)雙向數(shù)據(jù)線與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線連接用來傳送數(shù)據(jù)信息。s片選信號(hào)線，低電平有效，表示芯片被選中。RD：讀出信號(hào)線，低電平有效，控制數(shù)據(jù)的讀出。R寫入信號(hào)線，低電平有效，控制數(shù)據(jù)的寫入。:電源。0:口輸入輸出線。0-口輸入輸出線。：復(fù)位信號(hào)線。10地址線，用來選擇內(nèi)部端口。：D地線。2.4.?????其中定時(shí)計(jì)數(shù)器工作方式控制字格式如下：TMOD字節(jié)地址：第三章控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)第三章控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)第三章控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)第三章控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)1111方式字方式字其中，、為方式選擇，為定時(shí)計(jì)數(shù)選擇，為定時(shí)器計(jì)數(shù)器工作方式選擇中斷允許寄存器格式如下：IE字節(jié)地址：A8H為開中斷標(biāo)志串口中斷允許標(biāo)志/定時(shí)器計(jì)數(shù)器中斷允許標(biāo)志位/中斷允許位2.5．硬件連接圖（詳見附錄一）第三章控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)3.1．程序框圖

圖1主.程序流程圖開始十六進(jìn)制數(shù)存放于A,A/51所得人內(nèi)的商即為電壓整數(shù)位的十進(jìn)制數(shù)R0-1,即到存放

電壓小數(shù)位將B內(nèi)存放的余

數(shù)除以5,即得

電壓小數(shù)位的十

進(jìn)制數(shù)判斷小數(shù)位是否溢出一,YNR0+1,回到整數(shù)位將原整數(shù)+1R0-1,到小數(shù)位

將小數(shù)位滯子程序結(jié)束4圖3報(bào).警子程序流程圖圖2十.六進(jìn)制轉(zhuǎn)化十進(jìn)制

子程序流程圖圖4顯示子程序流程圖圖5中.斷子程序流程圖圖5中.斷子程序流程圖圖6鍵.盤掃描子程序流程圖1111第四章實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)3.2．程序清單（詳見附錄二）第四章實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)4.1．0通道顯示值4.1．0通道顯示值測量值絕對(duì)誤差相對(duì)誤差數(shù)據(jù)分析表表1十進(jìn)制轉(zhuǎn)換誤差分析表由表中數(shù)據(jù)可以得出，顯示值與實(shí)際值的誤差還比較大，通過采用查表法來轉(zhuǎn)換十進(jìn)制數(shù)將可以減小此次轉(zhuǎn)換的誤差。4.2．程序運(yùn)行圖（詳見附件三）單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過本次實(shí)驗(yàn)，基本上等于對(duì)我們做了一次系統(tǒng)的集中式培訓(xùn)，加深了我們對(duì)單片機(jī)知識(shí)的了解。在這次實(shí)驗(yàn)的軟件編程上，我們運(yùn)用到了的轉(zhuǎn)換程序、的轉(zhuǎn)換程序、鍵盤掃描的程序、十六進(jìn)制與十進(jìn)制轉(zhuǎn)換的程序、中斷程序及報(bào)警的相應(yīng)程序設(shè)計(jì),在原有的基礎(chǔ)上鞏固了我們編寫類似程序的能力。在硬件上運(yùn)用到了單片機(jī)、轉(zhuǎn)換器、轉(zhuǎn)換器，定時(shí)器，數(shù)碼管，譯碼器等芯片，加深了我們對(duì)硬件電路的了解。雖然此次編寫完成的程序精度不夠高，誤差偏大，但是我們已經(jīng)掌握了1單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)總結(jié)改進(jìn)的方法，比如用查表法來十進(jìn)制轉(zhuǎn)換就能大大提高精度，這里由于時(shí)間關(guān)系沒能來的及改正，相信在以后的實(shí)習(xí)過程中，我們將能更好的運(yùn)用各類方法來完成任務(wù)?？偨Y(jié)人姓名

年月日參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)11［1徐］愛卿，孫涵芳，盛煥鳴單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用和開發(fā)系統(tǒng)背景航空航天大學(xué)出版社199年2張毅剛，彭喜元，孟升衛(wèi)，劉兆慶單片機(jī)使用子程序設(shè)計(jì)（第二版）哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社20年03［3］陳建鐸單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（第一版）陜西科學(xué)技術(shù)出版社19年91［4］陳建鐸08單0片9機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)（第一版）電子工業(yè)出版社19年9片［片胡］漢才單片機(jī)原理及接口技術(shù)（第二版）清華大學(xué)出版社20年04附錄一：硬件圖連接+.?K■；TEwT；■U215UtUJ25MADDAINIADDB3DT川Z3D5五巴IH21bdhMIN72-32-tmp.T2干印c工王OUTPUTENABLE2-7華討侶叫■EsDi「T1S,EAUbin17,n_12敗ON[iVREF(t)VREFH131G口口?XTAL1PDn'ADDPD.i/ACii叩工也癥j<TAL2FD^AD3叩必*PD^ADfpum叨gPSTP0.7/AD?FZD'.hEPZ.Ii'mA厚加口pseitPNHM1ALEF工骸位EAP2S'A13FZ.S'.h.UFZ.TfAISFinFIDfRXDF1.1F3.1iTKDFilnsrnnP13P33INT1P1,1P3,-HT]P1￡P(guān)3ST1PLSP制帆F1.7P3.TfH.D1S口3L5_SLH-S壬叫￡['1田艮翥@R5EDR,TE什iDiaii131+15F當(dāng)AT=&；S1■=TE-T=；t[<□如['1Q1D3Q2D3Q3口4口，ncnceEqT01r郎t<iST-L剪5團(tuán)也必ts-tt用*王圄tgTf1|?1S-Dh['??CLKMP.7*LS7T3■■■TEg?■'D1''''UhQ?tZLt$_n[>□3VIO*u"11'工，二■,J—Ij'UILED-R￡D■；TE：'：T：'.[■+13咐4麗,開甲？??.:;T&R：:二J8NDHDA1H1.A2HZ焙B3AtB*BfM昨A?B7i5e_ABi'BA?+LS+￡：TB；7r：-1231blblblb愷173倍17一131Z11附錄二：程序清單中斷初始化定義指針地址顯示緩沖區(qū)初值（放六個(gè)數(shù)碼管的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)）位控制口鍵掃口段控制口鍵盤讀入口顯示緩沖TOC\o"1-5"\h\z顯示據(jù)鍵盤掃描地址為E選擇輸入控制口為判斷鍵盤是否有按鍵按下，沒有則保存數(shù)據(jù)顯示，有則跳至將通道號(hào)保存到R5據(jù)顯示據(jù)將通道號(hào)得值返回給緩存區(qū)7CH通道號(hào)得值給A,A的通道采樣取出采樣值判斷是否超出特定范圍進(jìn)行報(bào)警定義的地址為A存放電壓值采樣值送顯示緩沖區(qū)循環(huán)參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)11參考文獻(xiàn)-鍵-盤-有-按-鍵-按-下-時(shí)-的-顯-示H,A判斷按鍵值是否大于7是則選擇多路巡測，不是則單點(diǎn)采集進(jìn)行單點(diǎn)采集將通道號(hào)的值存到緩存區(qū)的通道采樣顯示取出采樣值定義的地址為，存放電壓值采樣值送顯示緩沖區(qū)1循8環(huán)顯示內(nèi)存放通道號(hào)選擇輸入控制的通道采樣顯示取出采樣值通道號(hào)值存入緩存區(qū)采樣值送顯示緩沖區(qū)8循環(huán)中-斷-程-序-,延#時(shí)，即通道號(hào)自動(dòng)加1;R7+1判斷路通道是否循環(huán)完成，完成則從通道重新開始將原十六進(jìn)制數(shù)除以1得到的商即為轉(zhuǎn)換后十進(jìn)制電壓的整數(shù)位的值地址減1，即到存放電壓小數(shù)位地;址將余數(shù)除以得到電壓小數(shù)位的值