單片機(jī)多路數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、專業(yè).專注單片機(jī)多路數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告葉醒 Xb09610118 余希 Xb09610120一、 設(shè)計(jì)目的運(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。二、 設(shè)計(jì)要求用 8051 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：基本部分：1 .可實(shí)現(xiàn) 8 路數(shù)據(jù)的采集，假設(shè) 8 路信號(hào)均為 05V 的電壓信號(hào)。2 .采集數(shù)據(jù)可通過 LCD 顯示，顯示格式為通道號(hào)電壓值，如01 4.5

2、。3 .可通過鍵盤設(shè)置采集方式：?jiǎn)吸c(diǎn)采集、多路巡測(cè)、采集時(shí)間間隔。4 .具有異常數(shù)據(jù)聲音爆晶功能：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)。選作功能：1異常數(shù)據(jù)音樂報(bào)警。2可輸出 8 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：延時(shí) 1 秒二、總體設(shè)計(jì)我們選擇單片機(jī)與 A/D 轉(zhuǎn)換芯片結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)。使用的基本元器件是：AT89C52 單片機(jī),ADC0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，LCD 顯示器，按鍵，電容，電阻，晶振等。數(shù)字電壓測(cè)量電路由 A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理及顯示控制等組成。A/D 轉(zhuǎn)換由集成電路 ADC0809 完成。ADC0809

3、具有 8 路擬輸入端口，地址線（23- 25 腳）可決定對(duì)哪一路模擬輸入作A/D 換。22 腳為地址鎖存控制，當(dāng)輸入為高電平時(shí)，對(duì)地址信號(hào)進(jìn)行鎖存。6 腳為測(cè)試控制，當(dāng)輸入一個(gè) 2uS 寬高電平脈沖 時(shí)，就開始 A/D轉(zhuǎn)換。7 腳為 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，7 腳輸出高電平。9 腳為 A/D 轉(zhuǎn) 換數(shù)據(jù)輸出允許控制，當(dāng) OE 腳為高電平時(shí)，A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從該端口輸出。10 腳為 0809 的時(shí)鐘輸入端。單片機(jī)的 P1.5P1.7、P3 端口作 1602 液晶顯示控制。P2 端口作 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀入用，P0 端口用作 0809 的 A/D 轉(zhuǎn)換控制。通過對(duì)單片機(jī) p3

4、.5 口置低電平控制 LED 亮燈，p3.4 口置高電平時(shí)蜂鳴器報(bào)警。延時(shí)6秒廠序 I延時(shí) 6 秒流程圖：專業(yè).專注RL ARL AMOV P0,AMOV P2,#0CLR P3.6SETB P3.6AD2:JNB P3.2,AD2MOVX A,DPTRMOV R1,ARET是選擇 ADC0808 的哪個(gè)口讀電壓，然后手動(dòng)開啟 ADC0808 工作，再將讀到的代表電壓的二進(jìn)制送入單片機(jī)內(nèi)部MOVA,R1MOVDPTR,#ADTAB_1MOVCA,A+DPTRMOVR2,AMOVA,R1MOVDPTR,#ADTAB_2MOVCA,A+DPTRMOVR3,ARET將讀到的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行查表轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化

5、為可識(shí)別的電壓，再處理，然后通過數(shù)碼管輸出四、硬件設(shè)計(jì)1 .原理圖專業(yè).專注3. 80C5280C52 是 INTEL 公司 MCS-51 系列單片機(jī)中基本的產(chǎn)品，它采用 INTEL 公司可靠的 CHMOS:llHldflCE亠耄筈一亠隹3.3.一亠古亠亠HirIE1 1E記 IJ i-i,SaIS1A-nhHLkh-斗-2T2 O口_Y1XTALULIzziECM專業(yè).專注工藝技術(shù)制造的高性能8 位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 的 HCMOS 產(chǎn)品。它結(jié)合了 HMOS 的高速和高密度技術(shù)及CHMOS 的低功耗特征，它基于標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，屬于 80C51 增

6、強(qiáng)型單片機(jī)版本，集成了時(shí)鐘輸出和向上或向下計(jì)數(shù)器等更多的功能，適合于類似馬達(dá)控制等應(yīng)用場(chǎng)合 。80C52 內(nèi)置 8 位中央處理單元、256 字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM、8k 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器(ROM)、32 個(gè)雙 向輸入/輸出(I/O) 口、3 個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和 5 個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口 ，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩 電路。此外，80C52 還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)CPU 而 RAM 定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存 RAM 數(shù)據(jù)，時(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其它功能 。80C52 有 PDIP(40pin)和 PL

7、CC(44pin)兩種封裝形式。4. ADC0809ADC0809 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS 工藝 8 通道，8 位逐次逼近式 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào),只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8 位通用 A/D 芯片。本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用單片機(jī)作為處理器。單片機(jī)所處理和傳輸?shù)亩际遣贿B續(xù)的數(shù)字信號(hào)，而實(shí)際中遇到的大都是連續(xù)變化的模擬量，模擬量經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，需要模/數(shù)轉(zhuǎn)換將其變成數(shù)字信號(hào)才可以輸入到數(shù)字系統(tǒng)中進(jìn)行處理和控制，因此，把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出的接口電路，即 A/D 轉(zhuǎn)換器

8、就是現(xiàn)實(shí)信號(hào)轉(zhuǎn)換的橋梁。目前，世界上有多種類型的A/D 轉(zhuǎn)換器，如并行比較型、逐次逼近型、積分型等。本文采用逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器，該類 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度高，速度快，價(jià)格適中，是目前種類最多，應(yīng)用最廣的 A/D 轉(zhuǎn)換器。逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器一般由比較器、D/A 轉(zhuǎn)換器、寄存器、時(shí)鐘發(fā)生器以及控制邏輯電路組 成。(1)ADC0809 結(jié)構(gòu)功能專業(yè).專注1） 8 路 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8 位。2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫薃/ D 轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 13 . 22 所示，它由 8 路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8 位開關(guān)樹型 D / A 轉(zhuǎn)換器、逐次逼近3 .外

9、部特性（引腳功能）ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖 13 . 23 所示。下面說明各引腳功能IN0 IN7 : 8 路模擬量輸入端。2-12-8 : 8 位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC : 3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路ALE:地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。START: A/ D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。EOC : A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A/D 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）。OE:數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào),輸入，高電平有效。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打STAltT

10、 CUXTK3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100 s4）單個(gè)+ 5V 電源供電5）模擬輸入電壓范圍 0 F 5V,不 需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。6）工作溫度范圍為-40 +85 攝氏度7）低功耗，約 15mW。2.內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809 是 CMOS 單片型逐次逼近式心”A DOBX)DCLAl J：UK廠工曲町羯齡構(gòu) JMX專業(yè).專注開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK:時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ。REF（ + ）、REF（-）:基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一 + 5V。GND :地。ADC0809 的工作過程是：首先輸入 3 位 地址，并使 ALE=1 ,將地址存入地址鎖存器 中。此地址經(jīng)譯碼

11、選通 8 路模擬輸入之一到 比較器。START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù) 位。下降沿啟動(dòng) A/ D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低,指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到 A/ D 轉(zhuǎn)換完成，EOC 變?yōu)楦唠娖剑甘?A/ D 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) 0E 輸入高電平 時(shí)，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）ADC0809 的工作時(shí)序地址鎖存信號(hào) ALE 在上升沿將三位通道地址鎖存，相應(yīng)通道的模擬量經(jīng)過多路模擬開關(guān)送到A/ D 轉(zhuǎn)換器。啟動(dòng)信號(hào) START 上升沿復(fù)位內(nèi)部電路，START 的下降沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，此時(shí)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào) EOC 呈低電 平狀態(tài)

12、，由于逐位逼近需要一定過程，所以，在此期間，模擬輸入量應(yīng)維持不變，比較器要一次次比較，直到轉(zhuǎn)換結(jié)束，此時(shí)變?yōu)楦唠娖健Ｈ?CPU 發(fā)出輸出允許信號(hào) OE（輸出允許為高電平），則可讀出數(shù) 據(jù)。另外，ADC0809 具有較高的轉(zhuǎn)換速度和精度，同時(shí)受溫度影響也較小。（3） ADC0809 與 MCS-51 單片機(jī)的接口電路囂jm_rLrLnjLrurLruLTL-2 ishXTALUPDEVAVaFELI7AMP 口加 PGXTAI2PDAQ 口 -WAhpnj&H.reB程 g幀PQ1?AWPZ.1i,.*SP73AHALEP2A0PJSAG PZfi*AHPZ7T：PlDTOV3fVILd

13、P3.1fTOF1JF3jnnnPl *PI*/nF l JFF3WT1F1JSF1.TPIFTPHOGFJJkS.HEM：1 ZBTE：R-757 i 國(guó) RIB1CLOCKSTAW呼罪 5J0 呼T?FT護(hù)tr=ryfc-Rvi25 p 3M V寺AD I AADAfl戌PPUALEOUT1oimOUT34UT-IOUTSaUTtiSUTT7CUTEU3:AVREf(+JTJSLE?l6fc 忡口0+.TKLCD1LIQ1SLTE：TiLE?-H.EQ*TEBUZ1 EEi*C2早=TErX3sjJCTALIXTQPFIEWPSBTALE1JF121.T12XSE 鼻會(huì)口 Ife 羸K駅I

14、F3IiJL：e3.1iTXDp-jilrraFiHHTTFZ.BTOpismfJJ&P3.TI1W1515一niiTITZcnTSTSTTTSOETITZcnTSTSTTTSOE duuuuududuuuuudu t tFan-AraFQADCZP3.44*AD*FQJ6I-AD6PO.TW匕卡中 ACWQKSTARTLCO1IJWD5LT 廠| l”|UE1r-匚MogmC0233-6UR.4-.K姑MMjclDl1 J-sa一專業(yè).專注六、主程序ORG OOHAJMP MAINORG 30HRS EQU P1.6RW EQU P1.7E EQU P1.5MAIN:MOV R0,#

15、00HMOV R4,#01HANJIAN:JNB P1.0,MOSHI0JNB P1.1,MOSHI1SJMP ANJIANMOSHIO:;按鍵 1 功能多路順序采集電壓AN1:JNB P1.0,AN1ACALL J0INC R0INC R4JNB P1.0,M0SHI0JNB P1.1,MOSHI1ACALL DELAY1JNB P1.0,M0SHI0JNB P1.1,MOSHI1ACALL DELAY1JNB P1.0,M0SHI0JNB P1.1,MOSHI1ACALL DELAY1SJMP MOSHI0MOSHI1:;按鍵 2 暫停和單點(diǎn)采集AN2:JNB P1.1,AN2；判斷按鍵是

16、否按專業(yè).專注ACALL JOINC ROINC R4SJMP ANJIANDELAY1:；電壓顯示間隔延遲MOV 43H,#02HD3:MOV 40H,#0FFHD1:MOV 41H,#0FFHD2:DJNZ 41H ,D2DJNZ 40H,D1DJNZ 43H,D3RETJ0:;顯示單個(gè)電壓主程序CJNE R0,#08H,J1MOV R0,#00HCJNE R4,#09H,J1MOV R4,#01HJ1:LCALL ADLCALLVHDMOV P0,#00000010B;數(shù)碼管初始化ACALL LOOPMOV P0,#00111000BACALL LOOPMOV P0,#00001111B

17、ACALL LOOPMOV P0,#00000110BACALL LOOPMOV P0,#0C0H專業(yè).專注ACALL LOOPMOV P0,#01011011B;對(duì)數(shù)碼管中數(shù)據(jù)顯示位置確定;給數(shù)碼管賦要顯示的數(shù)據(jù)專業(yè).專注ACALL XIANMOV P0,#0C1HACALL LOOPMOV P0,#00110000BACALL XIANMOV P0,#0C2HACALL LOOPMOV A,R4ADD A,#00110000BMOV P0,AACALL XIANMOV P0,#0C3HACALL LOOPMOV P0,#01011101BACALL XIANMOV P0,#0C4HACAL

18、L LOOPMOV A,R2ADD A,#00110000BMOV P0,AACALL XIANMOV P0,#0C5HACALL LOOPMOV P0,#00101110BACALL XIANMOV P0,#0C6HACALL LOOPMOV A,R3ADD A,#00110000BMOV P0,AACALL XIANMOV P0,#0C7HACALL LOOPMOV P0,#01010110BACALL XIANRET專業(yè).專注AD:打開 ADC0808 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)化，將輸出的二進(jìn)制讀入CLR P1.7MOV A,R0MOV DPTR,#1FFFHRL ARL ARL ARL ARL

19、 AMOV P0,AMOV P2,#0CLR P3.6SETB P3.6AD2:JNB P3.2,AD2MOVX A,DPTRMOV R1,ARETVHD:；查表程序，對(duì)讀入的二進(jìn)制對(duì)應(yīng)的電壓查找MOVA,R1MOVDPTR,#ADTAB_1MOVCA,A+DPTRMOVR2,AMOVA,R1MOVDPTR,#ADTAB_2MOVCA,A+DPTRMOVR3,ARETLOOP:；對(duì)數(shù)碼管寫指令代碼CLR RSCLR RWCLR E專業(yè).專注ACALL DELAYSETB ERETDELAY:；檢測(cè)數(shù)碼管是否正忙MOV P0,#0FFHCLR RSSETB RWCLR ENOPSETB EJB

20、P0.7,DELAYRETXIAN:寫入數(shù)碼管要顯示的數(shù)據(jù)SETB RSCLR RWCLR EACALL DELAYSETB ERETADTAB_1:；查表程序DB0,2,1,3,0,3,1,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,2,1,3,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,4,0,2,1,3,032,4,0,2,1,4,1,3,2,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,324DB0,2,1,3,0,3,1,4,0,2,1,4,1,3,2,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,4,0,2,1,3,0,3,2,4,0,2,1,4,1,3,2

21、,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,5DB0,2,1,3,0,3,1,4,0,2,1,4,1,3,2,4,0,2,1,3,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,4,0,2,1,3,0,3,2,4,0,2,1,4,1,3,2,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,5DB0,2,1,3,0,3,1,4,0,2,1,4,1,3,2,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,4,0,2,1,3,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,5ADTAB 2:專業(yè).專注C開始1變量定義設(shè)置中斷模式0,5,3,8,6,1,9,4,3,8,6,1,9,5,2,7,2,7,4,9,8,3,0,5,5,0,7