程控放大數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)論文35363

1、論題程控放大數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)摘 要本次課題設(shè)計(jì)了一個(gè)利用程控放大技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括信號(hào)的獲取、放大、調(diào)理、變換、存儲(chǔ)與處理等幾個(gè)環(huán)節(jié)。系統(tǒng)通過(guò)兩次采樣完成一次數(shù)據(jù)采集過(guò)程。在第一次采集（即預(yù)采樣）后，單片機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，確定在較小放大倍數(shù)下數(shù)據(jù)的幅值范圍，從而選擇相應(yīng)的二次采樣放大倍數(shù)，并輸出到程控放大電路完成數(shù)據(jù)放大。在第二次采樣中取得精確的數(shù)據(jù)，從而完成一次數(shù)據(jù)采集。放大倍數(shù)和a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果構(gòu)成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)。檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)可以暫存于擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，也可以通過(guò)串口實(shí)時(shí)傳送到上位機(jī)。系統(tǒng)的控制由簡(jiǎn)單的人機(jī)接口完成。關(guān)鍵詞：程控 數(shù)據(jù)采集 單片

2、機(jī) a/轉(zhuǎn)換dabstractthe main task of designed subject is to date with the technology of programmed-control amplifier. the system can used to gather coordinate, convert and preserve signals. cpu complete a sample process by two samples. in the fitrst sample, micro control unit checked received data for ch

3、osen properly amplifier, then output to programmed-control amplifier circle.in the next sample system get precise data preserved and tackled in extended data preserved temporately or communicated with pc. system control completed by simple person-machine interface.keyword: programmed-control data co

4、llect micro-control unit a/d目 錄摘 要abstract第一章 前 言1第二章 系統(tǒng)構(gòu)成1第三章 硬件設(shè)計(jì) 2 3.1 可控放大濾波 2 3.1.1一般放大濾波 2 3.1.2 程控放大濾波 2 3.2 ad轉(zhuǎn)換3 3.2.1 adc0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3 3.2.2 adc0809主要特性43.3 單片機(jī)部分 5 3.3.1 mcs51系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)53.3.2 靜態(tài)存儲(chǔ)器ram6264 53.4 串口通訊7 3.4.1 串行口的工作原理7 3.4.2 波特率的設(shè)定7 3.4.3 電平轉(zhuǎn)換max2328第四章 軟件設(shè)計(jì)8第五章 結(jié)語(yǔ)8參考文獻(xiàn) 9附 錄10致 謝14

5、聲 明15第一章 前 言隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在各行各業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。目前，已有各種各樣高速高精度、多通道的數(shù)據(jù)采集卡問(wèn)世。計(jì)算機(jī)通過(guò)卡上的模數(shù)轉(zhuǎn)換器采入數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理和圖形顯示等工作。其中以單片機(jī)在控制系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用最為常見(jiàn)，而在很多控制系統(tǒng)當(dāng)中，特別是在工控場(chǎng)合，都要對(duì)模擬量進(jìn)行檢測(cè)1。設(shè)計(jì)一個(gè)完整，理想而又適用的數(shù)據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的自動(dòng)控制有重要的作用。對(duì)于要設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)，我們應(yīng)考慮該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，準(zhǔn)確性，通用性，同時(shí)應(yīng)使性?xún)r(jià)比盡可能高。以單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)體現(xiàn)了采集對(duì)象與系統(tǒng)相互聯(lián)系。系統(tǒng)有以下三方面的特點(diǎn)：一、數(shù)據(jù)采集

6、系統(tǒng)主要進(jìn)行被測(cè)試對(duì)象的狀態(tài)，量值的檢測(cè)，故系統(tǒng)要與被檢測(cè)信號(hào)直接相連。因此，現(xiàn)場(chǎng)條件直接影響到系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選擇；二、由于目前的傳感器多數(shù)為模擬量輸出型，也有少數(shù)的頻率量或數(shù)字量輸出型，所以對(duì)于多數(shù)系統(tǒng)對(duì)輸入模擬量需要經(jīng)過(guò)放大，變換，隔離，整形等處理，才能與微機(jī)系統(tǒng)相連；三、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接與現(xiàn)場(chǎng)相連，是干擾信號(hào)串入的主要渠道，因此抗干擾是設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)1,3。一般數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)均具以下幾個(gè)單元，信號(hào)發(fā)生電路單元，放大電路單元，濾波電路單元，a/d轉(zhuǎn)換單元，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)處理單元，數(shù)據(jù)顯示。圖1所示是一般數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的框圖，本次設(shè)計(jì)使用串口通信模式，單片機(jī)串口通過(guò)rs232與pc機(jī)連接3。在系統(tǒng)中，對(duì)于

7、拾取到的模擬小信號(hào)，一般需要前置放大，以使模擬電壓適合于a/d轉(zhuǎn)換器的電壓轉(zhuǎn)換范圍，對(duì)于不同的模擬信號(hào)必須采用不同增益的放大器，才能使a/d轉(zhuǎn)換前的信號(hào)規(guī)范化（如15v）。如果用一個(gè)固定增益的放大器對(duì)各路信號(hào)放大，則既不能兼顧各種動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)放大，也不能滿(mǎn)足不同模擬信號(hào)的要求。信源放大濾波數(shù)模轉(zhuǎn)換器單片機(jī)串口通信pc機(jī)ram 圖1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖第二章 系統(tǒng)構(gòu)成 在一般數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，信源發(fā)出的信號(hào)經(jīng)放大濾波、a/d轉(zhuǎn)換后，由單片機(jī)將其存入存儲(chǔ)器，再經(jīng)d/a將其轉(zhuǎn)換后顯示所采集的數(shù)據(jù)，或者與pc機(jī)相通訊在windows下對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理2。在實(shí)際應(yīng)用中，因8位a/d轉(zhuǎn)換器對(duì)弱小信號(hào)的

8、轉(zhuǎn)換存在精確度的問(wèn)題，不利于對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確描述，因此采用程控放大技術(shù)即由單片機(jī)來(lái)控制弱信號(hào)的放大倍數(shù)，再通過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)放大，即而提高了對(duì)采集信號(hào)描述的準(zhǔn)確性，以及a/d轉(zhuǎn)換的效率。系統(tǒng)流程如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)分為信源，濾波，程控放大，a/d轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)的接收與存儲(chǔ)，串行通訊等模塊。 信號(hào) 源濾波路電程控放大a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的接收檢測(cè)、存儲(chǔ)、與處理 串行通訊反饋控制pc機(jī) 圖2 系統(tǒng)整體框圖 第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1可控放大濾波3.1.1一般放大濾波在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，a/d轉(zhuǎn)換之前需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使達(dá)到a/d轉(zhuǎn)換芯片輸入信號(hào)的規(guī)范。信號(hào)調(diào)節(jié)的主要方式是濾波和放大。對(duì)低頻弱信號(hào)的采集，濾波電

9、路只需采用簡(jiǎn)單的一階低通濾波電路，其截止頻率設(shè)為1000khz。而放大電路就是運(yùn)用通用放大器進(jìn)行兩級(jí)放大，放大倍數(shù)是一定的3。其電路圖如圖2所示： 圖3 一般放大濾波電路3.1.2程控放大濾波在數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中，對(duì)弱小信號(hào)采集存在著一定的困難。幅值過(guò)低的信號(hào)，經(jīng)過(guò)a/d轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)值，有效數(shù)值位數(shù)較少，造成轉(zhuǎn)換精度過(guò)低，降低了系統(tǒng)的性能。基于此，本次設(shè)計(jì)中采用了可控放大技術(shù)，通過(guò)軟件來(lái)控制信號(hào)的放大倍數(shù)，這樣就可以充分的得到精確的采樣和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，從而極大地提高系統(tǒng)的性能。實(shí)際的數(shù)據(jù)采集中，實(shí)時(shí)信號(hào)的幅值是難以預(yù)見(jiàn)的，所以必須通過(guò)程序?qū)λM(jìn)行檢測(cè)來(lái)控制開(kāi)關(guān)的閉合，從而改變信號(hào)預(yù)處理部分的放大

10、倍數(shù)，盡可能地增加a/d轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的有效位數(shù)。系統(tǒng)需要的程控開(kāi)關(guān)有兩種方案可供選擇：其一、由單片機(jī)控制的繼電器組，理論上只需三個(gè)繼電器，即可實(shí)現(xiàn)上述功能；其二、選用芯片cd4016bc，這種芯片里有集成的多路開(kāi)關(guān)，可由高低電平來(lái)控制其閉合，正好符合要求，相對(duì)繼電器具有經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。因此確定了第二種方案，該芯片里集成有四路開(kāi)關(guān)電路，各有一個(gè)控制端，控制端高電平有效，即得到如圖3所示的原理圖。用四級(jí)放大對(duì)不同等級(jí)的小信號(hào)實(shí)現(xiàn)不同的倍數(shù)的放大，其放大倍數(shù)由單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)檢測(cè)后通過(guò)程序來(lái)選擇。圖 4 程控放大電路圖在圖3中將每個(gè)運(yùn)放的輸出端接入芯片cd4016bc的i/o端，

11、同時(shí)接入單片機(jī)的p1口，用以檢測(cè)信號(hào)的強(qiáng)弱，來(lái)決定放大倍數(shù)，將檢測(cè)結(jié)果送給cd4016bc的control端口。放大器中反相端電阻為10歐，反相端的反饋電阻分別為10歐、100歐、1k歐、10k歐，這樣根據(jù)放大器的運(yùn)算法則，所以得到放大倍數(shù)為1，10，100，1000，這樣就實(shí)現(xiàn)了可控放大的目的。從分析中看到，這種可控放大在很大程度上都依靠單片機(jī)，通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以軟件是其核心部分，具體的設(shè)計(jì)方案在軟件設(shè)計(jì)中詳細(xì)闡述。3.2 a/d轉(zhuǎn)換在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，a/d轉(zhuǎn)換是不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)，目前，a/d轉(zhuǎn)換技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，利用a/d轉(zhuǎn)換技術(shù)制成的各種測(cè)試儀器，因其測(cè)量的結(jié)果準(zhǔn)確而受到歡迎。在實(shí)

12、際中用的是a/d轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，常用的有adc0804，adc0809，max1177/1188等4。在本次設(shè)計(jì)中考慮到a/d轉(zhuǎn)換速率和單片機(jī)接收存儲(chǔ)數(shù)據(jù)速率的匹配問(wèn)題，選用了的adc0809。 3.2.1 adc0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)adc0809是最常用的8位a/d轉(zhuǎn)換器。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示，從圖中可以看到，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)總體看來(lái)由四大部分構(gòu)成：8位模擬多路開(kāi)關(guān)，地址鎖存與譯碼器，八位a/d轉(zhuǎn)換器，三態(tài)輸出鎖存器。adc0809由單一+5v電源供電，片內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬電子開(kāi)關(guān)，可對(duì)05v8路輸入模擬量分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，完成一次轉(zhuǎn)換約100us,輸出具有ttl三態(tài)鎖存緩沖器，可直接與mcs-5

13、1數(shù)據(jù)總線(xiàn)相接，通過(guò)適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，還可對(duì)05v的雙極性模擬信號(hào)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。5圖5 0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.2.2 adc0809主要特性在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，a/d轉(zhuǎn)換是不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)，目前，a/d轉(zhuǎn)換技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，利用a/d轉(zhuǎn)換技術(shù)制成的各種測(cè)試儀器，因其測(cè)量的結(jié)果準(zhǔn)確而受到歡迎。在實(shí)際中我們用的是a/d轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，常用的有adc0804，adc0809，max1177/1188等。在本次設(shè)計(jì)中考慮到a/d轉(zhuǎn)換速率和單片機(jī)接收存儲(chǔ)數(shù)據(jù)速率的匹配問(wèn)題，選用了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的adc0809。分辨率為8位；總的不可調(diào)誤差為+_1/2lsb或+_1lsb；轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us無(wú)零點(diǎn)和滿(mǎn)刻度調(diào)整

14、；單一+5v供電，帶鎖存控制邏輯；具有鎖存的三態(tài)輸出，輸出與ttl兼容；功耗為15mw。7 0809的接法比較固定，因?yàn)橐_的功能比較單一，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中也是如此，在本實(shí)驗(yàn)中采用的是單路模擬量輸入，因此地址輸入端全部接地，用in0作為輸入端，d0d7作接單片機(jī)的p0口，圖5所示為設(shè)計(jì)中的硬件圖。 圖6 a/d轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)圖 3 .3單片機(jī)部分3.3.1 mcs51系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)信號(hào)經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)須送入單片機(jī)加以處理和存儲(chǔ)，mcs51系列的單片機(jī)常用的有8031，8051，8052，8032，8751，at89c51，at89c52。mcs51系列單片機(jī)的其結(jié)構(gòu)方塊如圖6所示，其一般特點(diǎn)如

15、下： * 一個(gè)8位cpu；* 一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路；* 4kb rom程序存儲(chǔ)器；* 128b ram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器* 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；* 可尋址64kb外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64kb * 外部程序存儲(chǔ)器空間的控制電路； * 32條可編程全雙工串行口； * 五個(gè)中斷；* 兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu).圖7 mcs51結(jié)構(gòu)方塊圖 單片機(jī)內(nèi)部雖然設(shè)置了一定的容量存儲(chǔ)器，但是顯然這種存儲(chǔ)器容量較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了實(shí)際需要，因此從外部進(jìn)行擴(kuò)展，配置外部存儲(chǔ)器，包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，我們?cè)谶x擇這些存儲(chǔ)器時(shí)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行擴(kuò)展，以達(dá)到資源的合理利用。常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有靜態(tài)ram和動(dòng)態(tài)ram兩種在本

16、次設(shè)計(jì)中選用的是最常用的8051，共有四個(gè)i/o端口，為p0，p1，p2，p3，都是雙向的，且每個(gè)口都具有鎖存器，每個(gè)口都有8條線(xiàn)。內(nèi)部自帶存儲(chǔ)功能，其存儲(chǔ)器包括：（1） 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram）：8051為128字節(jié)，8052為256字節(jié)。（2） 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（rom）：8051為4kb，8052為8kb。（3） 外部擴(kuò)充程序存儲(chǔ)器（rom）：最大可擴(kuò)充至64kb（含內(nèi)部rom）。（4） 外部擴(kuò)充數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（rom）：最大可擴(kuò)充至64kb（不含內(nèi)部ram）。這里遇到的問(wèn)題就是存儲(chǔ)器的擴(kuò)展問(wèn)題，單片機(jī)內(nèi)部雖然設(shè)置了一定的容量存儲(chǔ)器，但是顯然這種存儲(chǔ)器容量較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了實(shí)際需要，因此從外部

17、進(jìn)行擴(kuò)展，配置外部存儲(chǔ)器，包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，我們?cè)谶x擇這些存儲(chǔ)器時(shí)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行擴(kuò)展，以達(dá)到資源的合理利用8 。常用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有靜態(tài)ram和動(dòng)態(tài)ram兩種。在本系統(tǒng)中，用6264即8k×8的靜態(tài)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行擴(kuò)展，以便我們對(duì)采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理。在擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)除了將單片機(jī)的地址和存儲(chǔ)器的相映地址端相接外，就是片選端的接法，存儲(chǔ)器必須實(shí)現(xiàn)的是兩種功能，一方面對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫(xiě)操作；另一方面要求單片機(jī)能讀取其中的數(shù)據(jù)，所以存儲(chǔ)器的輸出端d0d7和單片機(jī)的p0口連接，這樣存儲(chǔ)器的擴(kuò)展就完成了，其電路圖如圖7所示：圖8 單片機(jī)電路圖3.4串口通訊3.4.1串行通訊概述

18、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，主機(jī)與外部的基本通訊方式有兩種：并行通訊數(shù)據(jù)的所有位同時(shí)傳輸；串行傳輸數(shù)據(jù)的各位一位一位的傳輸。在單片機(jī)內(nèi)部或與極近距離的外部一般都采用并行傳輸方式，其特點(diǎn)是傳輸速度快，效率高，但須多根傳輸線(xiàn)。在與外部距離較遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)多采用串行通訊，其特點(diǎn)是只須一對(duì)傳輸線(xiàn)，大大節(jié)省傳輸線(xiàn)及有關(guān)設(shè)備，成本低，但傳輸速度慢，效率低8。串行通信的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，從傳輸方式上有遠(yuǎn)距離有線(xiàn)傳輸、短距離有線(xiàn)傳輸、遠(yuǎn)距離無(wú)線(xiàn)傳輸、短距離無(wú)線(xiàn)傳輸。用單片機(jī)也可實(shí)現(xiàn)串行通信，at89c51的串行口是全雙工的uart，它可同時(shí)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，是使用特殊寄存器的sbuf寄存器及scon串行控制寄存器7。3.

19、4.2串行口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介mcs51系列單片機(jī)的串行口結(jié)構(gòu)如圖11。 由圖可見(jiàn)它主要由兩個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器sbuf和一個(gè)輸入移位寄存器組成,其內(nèi)部還有一個(gè)串行控制寄存器scon和一個(gè)波特率發(fā)生器(t1或內(nèi)部時(shí)鐘及分頻器).接收與發(fā)送緩沖器占用同一個(gè)地址99h,其名稱(chēng)亦同樣為sbuf，cpu寫(xiě)sbuf操作,即修改發(fā)送寄存器,同時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)串行發(fā)送;cpu讀sbuf,就是讀接收寄存器,完成數(shù)據(jù)的接收.特殊功能寄存器pcon的最高位smod為串行口波特率的倍增控制位.特殊功能寄存器scon用以存放串行口的控制和狀態(tài)信息.以下是其格式與各位含義：sm0sm1sm2rentb8rb8tirism0，sm1按組合確定串

20、行通訊的工作方式。sm2:允許方式2或方式3多機(jī)通訊控制位。ren：允許/禁止串行接收控制位。tb8：在方式2和方式3，它為要發(fā)送的第九位數(shù)據(jù)。ti：發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。ri：接收中斷請(qǐng)求位。8051串行口正是通過(guò)對(duì)專(zhuān)用寄存器的設(shè)置、檢測(cè)與讀取來(lái)管理串行通信的9.圖9 mcs51系列的單片機(jī)的串行口3.4.3串行口的工作原理串行通信中，發(fā)送時(shí)，cpu向sbuf寫(xiě)入數(shù)據(jù)就啟動(dòng)了發(fā)送過(guò)程，在發(fā)送控制器的控制下按照設(shè)定波特率的速率由低位到高位一位一位發(fā)送,當(dāng)一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢,置位發(fā)送中斷標(biāo)志t1(scon.1)，該位可作為查詢(xún)標(biāo)志，如果設(shè)置允許中斷，將引起中斷，cpu再發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。接收時(shí)，需預(yù)先

21、置位ren(scon.4)即允許接收，接收方按設(shè)定的波特率將對(duì)方發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)有低位到高位順序進(jìn)入移位寄存器，當(dāng)一幀數(shù)據(jù)到齊接收緩沖器滿(mǎn)，置位接收中斷標(biāo)志ri(scon.0)，該位可作為查詢(xún)標(biāo)志，如設(shè)置為允許中斷，將引起接收中斷，通過(guò)讀sbuf，cpu即可將這幀數(shù)據(jù)讀入6。3.4.4波特率的設(shè)定在串行通信中，收發(fā)雙方對(duì)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的速率(即波特率)要有一定的約定，8051的波特率發(fā)生器的時(shí)鐘來(lái)源有兩種，一是來(lái)自系統(tǒng)時(shí)鐘的分頻值,由于系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率是固定的，所以次種方式的波特率是固定的，另一種是由定時(shí)器1提供，波特率是由定時(shí)器的溢出率控制，t1的計(jì)數(shù)初值是可以通過(guò)軟件來(lái)改寫(xiě)的，因此是一種可變波特率

22、方式，此時(shí)t1工作于定時(shí)方式2(8位自動(dòng)再裝入方式)。波特率是否提高一倍由pcon的smod值確定，smod=1時(shí)波特率加倍。串行口的工作方式中，方式1和方式3采用可變波特率。我們選取方式1，其計(jì)算公式如下：mode 1= （2/32）*振蕩頻率/12*256-（th1） 波特率為2400bps。本實(shí)驗(yàn)通信線(xiàn)的連接如圖8所示。 圖10 通信線(xiàn)的連接在本實(shí)驗(yàn)中，選用方式1，故pcon設(shè)置為80h、scon設(shè)置為50h，定時(shí)器1工作在方式2，波特率為9600位/秒，故tmod設(shè)置為20hth1=tl1=0f3h。3.4.3電平轉(zhuǎn)換max232在很多應(yīng)用場(chǎng)合，需要由pc機(jī)和mcs-51單片機(jī)組成多機(jī)

23、系統(tǒng)，單片機(jī)的串口與之相接時(shí)必須考慮到電平轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，因?yàn)閱纹瑱C(jī)中高低電平被定義為3v以上和1v以下，在pc機(jī)中也是如此，在傳輸線(xiàn)路中的高低電平是+-15v，因此必須考慮到電平轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，然后其他的接法通常比較一致。在這里選用電平轉(zhuǎn)換工具max232來(lái)完成。硬件結(jié)構(gòu)圖 第四章 軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)化模式。主程序先初始化，其程序分為三大塊，分別為模數(shù)轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)子程序，單片機(jī)檢測(cè)數(shù)據(jù)子程序，串口通訊發(fā)送端子程序。下面將這三大部分分別闡述：模數(shù)轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ) 在此程序塊中，最關(guān)鍵的是通過(guò)硬件圖找出0809的端口地址，其次是將采集到的數(shù)據(jù)直接存于外部存儲(chǔ)器的過(guò)程。要著重考慮的是外部存儲(chǔ)器容量有限

24、（我們采用的是8k*8的ram6264）因此不能無(wú)限制的存儲(chǔ)，因此解決這樣的問(wèn)題，一是定時(shí)：即確定采集時(shí)間；二是定量：即存儲(chǔ)到一定量的數(shù)據(jù)后，自動(dòng)停止采集。本次實(shí)驗(yàn)采用后者。其流程、原代碼見(jiàn)附錄。單片機(jī)檢測(cè)數(shù)據(jù) 此程序用以檢測(cè)單片機(jī)接受到的小信號(hào)，將接受的信號(hào)分別與11111111、00111111、00001111、00000000進(jìn)行四次比較，將小信號(hào)分為四個(gè)不同的等級(jí)，分別由單片機(jī)的p1.0至p1.3選中多路開(kāi)關(guān)的四個(gè)控制端,再由放大器實(shí)現(xiàn)四個(gè)不同等級(jí)的放大，其流程見(jiàn)附錄。串口通訊發(fā)送數(shù)據(jù)端 單片機(jī)與pc機(jī)通訊的發(fā)送端程序在單片機(jī)中完成，主要用到單片機(jī)串行通訊口和控制寄存器scon，關(guān)鍵

25、是波特率的設(shè)定：我們的發(fā)送端選用方式1，它傳送的是8位數(shù)據(jù)，波特率可變。我們用mov scon，#50h確定此方式。根據(jù)波特率=2/32*震蕩頻率/12*（256-（th1），用mov th1，0f3h將th1定為f3。波特率則為2400位/秒；其流程圖見(jiàn)附錄。第五章 結(jié)語(yǔ)經(jīng)過(guò)這一次的課題設(shè)計(jì)，我比以往更清晰明了地掌握了單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)，也鍛煉了自己的邏輯思維能力和鉆研精神。在課題設(shè)計(jì)中，我明白到自己的知識(shí)還是很有限的，應(yīng)該不斷地學(xué)習(xí)，才能使自己的頭腦更充實(shí)。同時(shí)我也體會(huì)到團(tuán)體合作的重要性。作為計(jì)算機(jī)家族的重要成員之一的單片機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用途廣泛，是我們應(yīng)該很好地掌握的一門(mén)知識(shí)，一種工具。我們

26、本次設(shè)計(jì)的課題mcs51系單片機(jī)組成一個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。mcs51系列單片機(jī)是功能極強(qiáng)的8位高檔單片微機(jī)，它既可用于簡(jiǎn)單的測(cè)控系統(tǒng)，又適用于復(fù)雜的測(cè)控系統(tǒng)，特別使用邏輯控制。由于它功能/價(jià)格比高，組成應(yīng)用系統(tǒng)靈活、方便，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)普遍選用的機(jī)種。如工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng),數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。一開(kāi)始以為只是簡(jiǎn)單的程序設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容,后來(lái)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,才發(fā)現(xiàn)涉及的范圍相當(dāng)廣,比如說(shuō)微機(jī)控制及單片機(jī)方面均有不同程度的涉及。雖然說(shuō)單片機(jī)等均屬于我們的專(zhuān)業(yè)課,但是以前所學(xué)的均為書(shū)面知識(shí),而且還有很多地方均還是特別清楚。通過(guò)本次設(shè)計(jì),在把書(shū)面知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際過(guò)程中時(shí),首先要有較高的自學(xué)能力,自學(xué)獲取知識(shí)及相關(guān)信

27、息的能力,而我認(rèn)為在大學(xué)中所真正應(yīng)該掌握的就是這種能力。在以后的工作中,還需要我們不斷地汲取新的東西,而其中絕大部分都需要我們靠自學(xué)去解決。其次是要有較強(qiáng)的動(dòng)手能力,實(shí)際的東西往往與理論的東西不同,尤其是很多書(shū)本上的東西,往往在實(shí)際應(yīng)用中行不通。這就需要我們?cè)趯?shí)際中進(jìn)行運(yùn)行、調(diào)試、制作,在實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行檢驗(yàn),直至得出正確的答案。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,我曾遇到過(guò)不少困難，如前所述，后來(lái)在老師和同學(xué)的幫助下，都得到了解決。對(duì)于本次設(shè)計(jì)總體上來(lái)說(shuō),應(yīng)該是屬于較為成功。參考文獻(xiàn)1 孫育才： mcs-51系列單片機(jī)微行計(jì)算機(jī)及應(yīng)用 (第三版) 東南大學(xué)出版社 ，2000年3月2 姜葦、李剛、李寧：windows

28、下智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，天津大學(xué)精密儀器及電子 工程學(xué)院，2003年5月3 周立功等：增強(qiáng)型80c51單片機(jī)應(yīng)用速成與實(shí)踐，廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司，2003年1月。4 張凱等：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)綜合系統(tǒng)及其設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，科學(xué)出版社，1996年2月。5 李群芳 黃建 ：?jiǎn)纹⑿杏?jì)算機(jī)與接口技術(shù)，電子工業(yè)出版社，2001年9月。6 張紅潤(rùn) 藍(lán)清華 ：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用技術(shù)教程 清華大學(xué)出版社，1997年11月。7 李華 孫曉民 李紅青 徐 平 張新宇 ： mcs-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)北京航空航天大學(xué)出版社 ，2002年2月。8 張毅剛 彭喜源 譚曉昀 曲春波： mcs-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001年1月。附 錄1、模數(shù)轉(zhuǎn)換 外部中斷1初始化啟動(dòng)in0輸入將結(jié)果存于外部存儲(chǔ)器存了8k字節(jié)的數(shù)？停止采集開(kāi)始 y2、串口通信 開(kāi)始定時(shí)器串行口初始化地址指針dptr，長(zhǎng)度計(jì)數(shù)器r7，校驗(yàn)寄存器r6等置初值發(fā)送呼叫信號(hào)06等待乙機(jī)回答發(fā)送字節(jié)長(zhǎng)度發(fā)送數(shù)據(jù)等待乙機(jī)回答返回是00h傳輸正確嗎？發(fā)送完否？ 3、數(shù)據(jù)檢測(cè)是否大于00111111p1.1=1p1.0=0np1.3=1p1.2=0.3=1p1.2=0是否大于00000000是否大于00001111p1.2=1