微機(jī)型實(shí)時(shí)檢測報(bào)警系統(tǒng)的模擬設(shè)計(jì)

1、微機(jī)型實(shí)時(shí)檢測報(bào)警系統(tǒng)的模擬設(shè)計(jì) 1 -設(shè)計(jì)目的 a. 了解實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的構(gòu)成。 b初步掌握較復(fù)雜實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 2可選元器件和實(shí)驗(yàn)設(shè)備 a. CPU選用51系列單片機(jī)。 b. 51系列單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)。 c用于模擬8路溫度模擬輸入量的電位器8只。 d 按鍵若干，八段數(shù)碼管LED顯示器若干。 e. 報(bào)警用蜂鳴器1只。 f. 常用集成電路芯片。 3模擬系統(tǒng)控制要求 a要求以一定周期巡回檢測8路輸入模擬量。 b對各路參數(shù)的測量值實(shí)時(shí)輪回顯示。 c. 對溫度進(jìn)行越限檢測，溫度檢測范圍為0200C,精度土C,各路正常溫度 區(qū)間值由操作員設(shè)定。 d. 一旦溫度越限，立即驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，并持續(xù)

2、顯示當(dāng)前溫度檢測值（若有 多路越限，則輪回顯示）。 4 設(shè)計(jì)要求 a初步掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)的基本方法。 b.選擇單片機(jī)機(jī)型和外圍電路及器件，完成系統(tǒng)電氣原理圖的繪制。 c完成主要程序框圖的繪制，編寫溫度檢測及報(bào)警驅(qū)動(dòng)控制程序。 d 完成一份不少于5000字的設(shè)計(jì)說明書。 一、 摘要 1 二、 設(shè)計(jì)原理1 1、原理圖1 2、功能模塊說明 1 (1) 模擬量1 (2) AD 轉(zhuǎn)換2 (3) 按鍵5 (4) MCU5 (5) 溫度顯示7 (6) 越限報(bào)警7 三、硬件接線圖8 四、程序框圖 9 五、程序9 六、附錄 17 七、心得體會(huì)17 微機(jī)型實(shí)時(shí)檢測報(bào)警系統(tǒng)的模擬設(shè)計(jì) 一、摘要 近年來

3、隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶 動(dòng)傳 統(tǒng)控制檢測日新月益的更新。在實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī) 往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件 結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點(diǎn)的軟件結(jié)合的，以作完善。本系統(tǒng)是以單片機(jī)的 基本語言“ C語言”來進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)編程的，其指令的執(zhí)行速度快，節(jié)省存儲(chǔ)空 間。為了便于擴(kuò)展和更改，軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使程序設(shè)計(jì)的邏輯尖系更 加簡潔明了。使硬件在軟件的控制下協(xié)調(diào)運(yùn)作。 本文主要介紹了單片機(jī)AT89S51、ADC0809、按鍵、LED顯示電路、報(bào)警 電路；在描述了外圍硬件電路的同時(shí)，還做了

4、大量的軟件工作。 矣鍵詞：單片機(jī)、a/d轉(zhuǎn)換、顯示、報(bào)警 二、設(shè)計(jì)原理 1、原理圖 2、功能模塊說明 (1) 、模擬量 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，我們通過8只電位器和一定的硬件電路連接，從而實(shí)現(xiàn)8通道 的模擬量輸入。我們可以將電位器理解為滑動(dòng)變阻器，通過和5V電源的連接，就 能夠?qū)崿F(xiàn)分壓，其中有效部分的電壓就能作為模擬量輸入。 (2) 、AD轉(zhuǎn)換 由于51單片機(jī)大部分不帶AD轉(zhuǎn)換器，所以模擬量的采集就必須靠A/D來實(shí)現(xiàn)。下 面，將對ad0809作一下介紹。 (a) AD0809的邏輯結(jié)構(gòu) ADC0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。它由一個(gè)8路模擬開尖、一個(gè)地址鎖 存譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸

5、出鎖存器組成(見圖1 )。多路幵尖可選通 8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器 用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)0E端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走 轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 (b) AD0809的工作原理 INO- IN7： 8條模擬量輸入通道 ADC0809寸輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是0 5V,若信號(hào)太小，必須 進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需 在輸入前增加采樣保持電路。 地址輸入和控制線：4條 ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng) ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與 譯碼器將A，B，C三條地址線的

6、地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬 量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0 IN7上的 一路模擬量輸入。通道選擇表如卜表所示。 C 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 A 0 1 0 1 0 1 0 1 選擇的通道 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 數(shù)字量輸出及控制線：11條 ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平 時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號(hào)，用于

7、控制 三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE二1，輸出轉(zhuǎn)換 得到的數(shù)據(jù)；OE= 0,輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7- D0為數(shù)字量輸出線。 CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0809勺內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外 界提供，通常使用頻率為500KHZ， VREF(+ ), VREF(-)為參考電壓輸入。 (c) ADC0803 用說明 (1) ADC080吶部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S5仲片機(jī)直接相連。 (2) 初始化時(shí)，使ST和0E信號(hào)全為低電平。 (3) 送要轉(zhuǎn)換勺哪一通道勺地址到A，B，C端口上。 (4) 在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。 (5) .是否轉(zhuǎn)

8、換完畢，我們根據(jù)EOC言號(hào)來判斷。 (6) 當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單 片機(jī)了。 (d) AD0809的應(yīng)用 主要由AD轉(zhuǎn)換器AD0809頻率發(fā)生器SUN7474單片機(jī)AT89S51及顯示用 數(shù) 碼管組成。 AD0809的啟動(dòng)方式為脈沖啟動(dòng)方式，啟動(dòng)信號(hào)STAR加動(dòng)后開始轉(zhuǎn)換，EOC信 號(hào)在START勺下降沿10us后才變?yōu)闊o效的低電平。這要求查詢程序待EOC無 效后 再開始查詢，轉(zhuǎn)換完成后，EOC俞出高電平，再由OE變?yōu)楦唠娖絹磔敵鲛D(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。 我們在設(shè)計(jì)程序時(shí)可以利用EOC言號(hào)來通知單片機(jī)(查詢法或中斷法)讀入已轉(zhuǎn)換的 數(shù)據(jù)，也可以在啟動(dòng)AD0809后經(jīng)適

9、當(dāng)?shù)难訒r(shí)再讀入已轉(zhuǎn)換的數(shù) 據(jù)。 AT89S51的輸出頻為晶振頻的1/6 (2MHZ，AT89S1與SUN7474連接經(jīng)與 7474的ST腳提供AD0809的工作時(shí)鐘。AD0809的工作頻范圍為10KHZ-1280KH乙 當(dāng)頻率范圍為500KHZ時(shí)，其轉(zhuǎn)換速度為128us。 AD0809的數(shù)據(jù)輸出公式為：Dout=Vin*255/5=Vin*51,M中Vin為輸入模擬 電 壓，Vout為輸出數(shù)據(jù)。 由于溫度的范圍是0200C,為了實(shí)現(xiàn)精度土C,可令顯示部分的輸出公式 ad_date=Dout*200/255,輸入為5V時(shí),輸出的顯示值正好為200. (3) 、按鍵 按鍵主要是用來對通道號(hào)、溫度范

10、圍的設(shè)定。通過多次的討論，確定選用按鈕。功能 如下表 按鈕編號(hào) 按鈕1 按鈕2 按鈕3 按鈕4 功能 按1下，設(shè)置 通道 設(shè)置溫度的位號(hào) 按第1下，設(shè)置 百位值；按第2 下，設(shè)置十位值； 按第3下，設(shè)置 個(gè)位值 按一下加1 按一下減1 按2下，設(shè)置 溫度的上限值 按3下，設(shè)置 溫度的下限值 按4下，退出 所有設(shè)置 通過4個(gè)按鈕，就能實(shí)現(xiàn)對通道號(hào)和各通道所對應(yīng)的溫度范圍的設(shè)置，從而實(shí) 現(xiàn)人機(jī)交互。剩下的一個(gè)按鈕，作為復(fù)位開矢使用復(fù)位電路如圖: 、MCU根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，選用AT89S51乍為 CPU引腳說明： VCC供電電壓。 GND接地。 P0 口： P0 口為一個(gè)8位漏級(jí)開路 雙向 I/O 口

11、，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1 口的管 腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠 用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址 WK RST EA VCC Cl |vcc 的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出 原碼5此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P1 口緩沖 器能接收輸出4TTL門電流。P1 口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的 緣故。在FLASH編 程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為第八位地址接收。 P2 口：

12、 P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可 接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2 口被寫“ T時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電 阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸 出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16位 地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位 地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口： P3 口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4 個(gè)TTL

13、門電流。當(dāng)P3 口寫入“ T后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作 為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL ）這是 由于上拉的緣故。 P3.0 RXD （串行輸入口） P3.1 TXD （串行輸出口） P3.2/INTO （外部中斷0） P3.3 /INT1 （外部中斷1） P3.4 TO （記時(shí)器0外部輸入） P3.5 T1 （記時(shí)器1外部輸入） 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） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的 咼電平時(shí)間。 ALE

14、/PROG當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存 地址的地 位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的 頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因 此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX MOVC旨令是ALE才起 作 用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止， 置位無效。 /PSEN:外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器 周期兩次/PSE

15、N有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效 的/PSE N信號(hào)將不 出現(xiàn)。 /EA/VPP :當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，貝U在此期間外部程序存儲(chǔ)器 （0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA 將內(nèi)部鎖定為RESET當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程 期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPF）。 XTAL1 :反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2來自反向振蕩器的輸出 Pl.c FL 1 Fl. 2 Fl 甘 Fl. 4 VVOSI/F1.5 MISOJP1. SCKA FL T H.5T KKD/F3.0 mu

16、 /r-s i !ITT0Ar3 2 IBTT7Pa3 TCi/r3. 4 T1/F3 5 7A?FS. 二i 益話謁S常船盟瑞SS OS 圖中P2.4作為蜂鳴器的控制端，與圖6.1的P3.7連接即可。 其余的4個(gè)按鈕其中一端直接與+5V的電源，令一端分別與P3.3、P.4 P36 P3.7 相接即可。 四、程序框圖 五、程序 # nclude #defi ne uchar un sig ned char #defi ne uint un sig ned int sbit st=P3A2; sbit oe=P3A1; sbit eoc=P3A0； uchar Codetab=0 x03,0 x

17、9f,0 x25,OxOd,0 x99,0 x49,0 x41,0 x1 f,OxO1,0 x09; 數(shù)碼管顯示段碼 uchar code td=0 x00,0 x10,0 x20,0 x30,0 x40,0 x50,0 x60,0 x70;/ 通道先擇數(shù) 組 uint ad_08095ad_data15ad_data25ad_data35ad_dataO; uchar m,number; uchar first_press_flag=O; uchar x8; 八通道數(shù)據(jù)待存數(shù)組 void delaynms(uint x);延時(shí)程序 void display(); 顯示程序 void ad08

18、09(); 芯片啟動(dòng)程序 void tongdao(); 通道號(hào) void set(); 用于設(shè)置通道號(hào)和相應(yīng)溫度范圍 void deal(); 延時(shí)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;讀得的數(shù)據(jù)乘以2再乘以98%除以 100得百位 ad_data2=(ad_0809*200/255)%100)/10; /讀得的數(shù)據(jù)乘以 2 再乘以 98%再分出 十位 ad_data3=(ad_0809*200

19、/255)%100)%10); /讀得的數(shù)據(jù)乘以 2 再乘以 98%再分 出個(gè)位 for(a=0;a=8)number=0; 八通道 void set() 選擇顯示通道 model (void) uchar count=1; if(P3%=0) delaynms(20); count-; if(count=0)延時(shí)去抖 count=0; if (P3A6=o) delaynms(20);延時(shí)去抖 coun t+; if(count=9) count=1; nu mber=co unt; desplay();顯示通道 /*設(shè)置最大值*/ void mode2(void) cahr bit3=ma

20、x/100; cahr bit2=max%100/10; 改變通道 初始最大溫度 uchar count=1; char count2=1; if(P3A7=0) delaynms(20); count+; if(co unt=4) count=1; switch(count) case 3: if(P3A4=0) delaynms(20); count2-; if(count2=-1) count2=9; if(P3A6=0) delaynms(20); count2+; if(count2=10) count2=0; count2=bit3 count2=0; case 2: if(P3A

21、4=0) 位數(shù)設(shè)置 延時(shí)去抖 設(shè)置最高位 延時(shí)去抖 延時(shí)去抖 cahr bit1=max%10; 設(shè)置2高位 delaynms(20); count?； if(coun2=-1) count2=9; if(P3=0) delaynms(20); coun t2+; if(count2=10) coun2t=0; count2=bit2 count2=0; case 1: if(P3A4=0) delaynms(20); count2-; if(count2=-1) count2=9; if(P3A6=0 ) delaynms(20); count2+; if(count2=10) coun t

22、2=0; Jcount2=bit2; count2=0; 延時(shí)去抖 延時(shí)去抖 設(shè)置最低位 延時(shí)去抖 延時(shí)去抖 max=100*bit3+100*bit2+bit1; /*設(shè)置最小值 void mode3(void) char bit3=min/100; char bit2=min%100/10; char bit1=min%10; 初始最小溫度 uchar count=1; char count2=1; if(P3A7=0) delaynms(20); count+; if(co unt=4) count=1; switch(count) case 3: if(P3A4=0) delaynms

23、(20); count2-; if(count2=-1) count2=9; if(P3A6=0) delaynms(20); count2+; if(count2=10) count2=0; count2=bit3 count2=0; case 2: if(P3A4=0) delaynms(20); count?； if(coun2=-1) coun t2=9; if(P3A6=0) delaynms(20); count2+; if(count2=10) coun2t=0; count2=bit2 count2=0; case 1: if(P3A4=0) delaynms(20); 位數(shù)設(shè)

24、置 延時(shí)去抖 設(shè)置最高位 延時(shí)去抖 延時(shí)去抖 設(shè)置2高位 延時(shí)去抖 延時(shí)去抖 設(shè)置最低位 延時(shí)去抖 count?； if(count2=-1) count2=9; if(P3=0) delaynms(20); count2+; if(count2=10)延吋厶抖 coun t2=0; count2=bit2; count2=0; min=100*bit3+100*bit2+bit1; /*中斷選擇模式*/ void mode(void) interrupt 2 uchar L1 =0,H1 =0,L2=0,H2=0,mode=0; uchar first_press_flag=O; while(P3A 4 等待第一次按鍵 if(P3%=0) delaynms(20);延時(shí)去抖 if(P3A4=0) L1 =0; first_press_flag=2; else if(P3A6=0) delaynms(20);延時(shí)去抖 if(P3A6=0) H1 =1; first_press_flag=2; while(P3A 4 if(P3%=0) 等待第二次按鍵 delaynms(20); if(P3A4=0) L2=0; else if(P3A6=0) delaynms(20); if(P3A6=0) H2=1; 延時(shí)去抖 延時(shí)去抖 mode=first_press_