(精品)8路电压循环检测器-单片机论文

第一章 绪论单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。单片机也被称为微控制器，是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。51单片机是对目前所有兼容性Intel8031指令系统单片机的总称，该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的发展，成为了目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统当中。此外，80C51还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。80C51有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。第二章 系统方案论证2.1 总体方案论证使用光电管做检测信号用，光电管的数据引脚接至单片机的I/O口编写程序检测光电管接的I/O口信号进行计数。然后把所计得的数显示在数码管上或者LCD上。单片机：该部分的功能不仅包括向温度传感器写入各种控制命令、读取温度数据、数据处理，同时还要对执行单元进行控制。单片机是整个系统的控制核心及数据处理核心。温度信号采集与传感器：本部分的主要作用是用传感器检测模拟环境中的温度信号，温度传感器上电流将随环境温度值线性变化。再把电流信号转换成电压信号，使用A/D转换器将模拟电压信号转换成单片机能够进行数据处理的数字电压信号。 人机交互及串口通信：人机交换的目的是为了提高系统的可用性和实用性。主要包括按键输入、输出显示。通过按键输入完成系统参数设置，而输出显示则完成数据的显示和系统提示信息的输出，串口通信的主要功能是完成单片机与上位机的通信，便于进行温度数据统计，为功能的扩展做好基础工作。电源系统单元：本单元的主要功能是为提供工作电源，同时也为其他模块提供电源。执行单元：是单片机的输出控制执行部分，根据单片机数据处理的结果，驱动继电器控制外部设备，可以达到超温报警及升温或者降温目的，使环境温度始终保持在一个范围之内。第三章 系统硬件设计3.1 AT89C51简介AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89S51新增了许多功能，性能也有了较大的提升，但是价格仍旧与AT89C51的价格一致。新增的功能之中最具有影响力的就是ISP在线编程功能，这个功能的优势在于，改写单片机Flash存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能。显然，AT89S51在性能上比AT89C51要优良得多，因为它不但在AT89C51的基础上增加了许多功能，而且价格基本没有提高，所以在器件选择的时候首先排除AT89C51，对于市场上的另外一种比较流行的单片机C8051F，尽管它在性能、功能上都要比AT89S51优良很多，但是它的价格是S51的数倍，本系统使用S51已经完全能够实现所需要的功能，基于成本的考虑，放弃C8051F，选择AT89S51作为本系统的主控单元。图3-1 ADC0809内部结构图图3-2 ADC0809外部结构图3.2 模块设计3.2.1 数据处理模块只有当轮流显示的通道快显示到通道8后，长按住功能转换键等出现数码管全熄灭后再放开，就会转到选择通道的功能。切换通道时，也要长按一会，等出现数码管全熄灭后再放开。简易数字电压测量电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组成，电路原理图如图所示。A/D转换由集成电路0809完成。0809具有8路模拟输入端口，地址线（23- 25脚）可决定对哪一路模拟输入作A/D转换。22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。6脚为测试控制，当输入一个2uS宽高电平脉冲时，就开始A/D转换。7脚为A/D转换结束标志，当A/D转换结束时，7脚输出高电平。9脚为A/D转换数据输出允许控制，当OE脚为高电平时，A/D转换数据从该端口输出。单片机的P1、P3.0P3.3端口作为四位LED数码管显示控制。P3.5端口用作单路显示/循环显示转换按钮，P3.6端口用作单路显示时选择通道。P0端口作A/D转换数据读入用，P2端口用作0809的A/D转换控制，在刚上电时，系统默认为循环显示8个通道的电压值状态。当进行一次测量后，将显示每一通道的A/D转换值，每个通道的数据显示时间为1S左右。些模块是控制部分，原理图如图3-3所示：图3-3 数据处理模块原理图3.2.2 电压采集模块采用AD0809转换芯片，其中A/D转换器用于实现模拟量向数字量的转换，由于模拟转换电路的种类很多，选择A/D转换器从速度，精度和价格方面考虑，其内部是8路模拟选通开关，以及相应的通道抵制锁存用译码电路，转换时间是100us左右，单电源供电，模块原理图如图3-4所示：图3-4 电压采集模块原理图3.2.3显示模块根据设计要求，要求自动轮流显示模拟通道数，以及8路模拟电压数值，根据功能要求，结合实际的布局布线复杂程度及调试的难易程度，为了简化电路起见，在设计中我们采用了动态显示，并用4个连接的共阳数码管取代了的单个的数码管，以做到调试简单，实现容易。图3-5 显示模块原理图第四章 软件设计4.1汇编语言程序LED_0 EQU 30HLED_1 EQU 31HLED_2 EQU 32HLED_3 EQU 33H ;存放段码CLOCK BIT P1.2 ;定义ADC0808时钟位ST BIT P1.0EOC BIT P1.4OE BIT P1.1ALE BIT P1.3ORG 0000HSJMP MAINORG 000BHLJMP INT_T0MAIN:MOV LED_0,#00HMOV LED_1,#00HMOV LED_2,#00HMOV LED_3,#00HMOV R2,#8MOV TMOD,#02HMOV TH0,#0FFHMOV TL0,#0FFHSETB EASETB ET0SETB TR0WUXIN:MOV P2,33HSETB ALECLR ALESETB STCLR STJNB EOC,$ ;等待转换结束SETB OEMOV A,P0 ;读取AD转换结果CLR OEMOV B,#51 ;AD转换结果转换成BCD码DIV ABMOV LED_2,AMOV A,BMOV B,#5DIV ABMOV LED_1,AMOV LED_0,BLCALL DISPACALL DELAYINC 33HDJNZ R2,WUXINSJMP MAININT_T0: CPL CLOCK ;提供ADC0808时钟信号RETIDISP:MOV R4,#4 ;设置循环次数（数码管个数）MOV DPTR,#TAB ;DPTR指向段码表表头MOV R0,#33H ;RO指向最后一个显示缓冲区LP: MOV A,R0 ;取要显示的内容MOVC A,A+DPTRMOV SBUF,A ;送给串行口发送出去JNB TI,$ ;等待发送完毕CLR TICLR P3.2NOPNOPNOPSETB P3.2DEC R0 ;缓冲区地址减一，指向下一个缓冲区DJNZ R4,LP ;循环次数减一，不等于0继续RETDELAY:MOV R5,#3D2:MOV R6,#255 ;延时5毫秒D1: MOV R7,#255DJNZ R7,$DJNZ R6,D1DJNZ R5,D2RETTAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H ;SEGMENT CODE 0-3DB 99H, 92H, 82H, 0F8H ;SEGMENT CODE 4-7DB 80H, 90H,DB 0FFH ; 灭END第五章 总结与结论通过这次的课程设计对“8路电压循环检测器”的制作让我对单片机的理论有了更加深入的了解，同时在具体的制作过程中我们发现现在书本上的知识与实际的应用存在着不小的差距，书本上的知识很多都是理想化后的结论，忽略了很多实际的因素，或者涉及的不全面，可在实际的应用时这些是不能被忽略的，我们不得不考虑这方的问题，这让我们无法根据书上的理论就轻易得到预想中的结果，有时结果甚至很差别很大，在此次课程设计过程中，让我感觉到了，自己所学知识的溃泛，验证了古人所说的“书到用时方恨少”这句话。通过这次实践使我更深刻的体会到了理论联系实际的重要性，无论从知识上还是其他的各个方面。上课的时候的学习从来没有见过真正的单片机，只是从理论的角度去理解枯燥乏味。但在实习中见过甚至使用了单片机及其系统，能够理论联系实际的学习，开阔了眼界，提高了单片机知识的理解和水平。在这次课程设计中也让我体会到了合作与团结的力量，当遇到不会或是