计算机控制课程设计

1、课 程 设 计题 目微机型实时检测报警系统的模拟设计学 院计算机科学与信息工程学院班 级2008级自动化2班组 号第一组指导教师赵志华2011年5月10日目 录一、摘要二、设计任务及要求三、工作原理四、功能模块简介五、作品结构六、设计总结七、参考文献八、附录一、 摘要本文是微机型实时检测报警系统的模拟设计报告。该系统的主控芯片是51系列单片机。8只电位器模拟8路温度模拟输入，输入电压信号到ADC0809，ADC0809将电压信号转换成数字信号，完成A/D转换，将数字信号输入到单片机。单片机根据数字信号控制ZLG7290，ZLG7290控制八段数码管LED的显示。当温度超过一定范围时，电位器输出

2、电压也超过一定范围。此时，ADC0809的A/D转换结果也超过一定范围，单片机根据此时的数字信号，驱动蜂鸣器报警，同时控制ZLG7290，ZLG7290控制八段数码管LED的显示。系统以一定的周期循环检测控制。该报告比较详细的介绍了实时检测系统的硬件与软件设计。关键词：单片机 实时检测 报警 显示二、设计任务及要求1、设计目的a了解实时控制系统的构成b初步掌握较复杂实施控制系统的设计2、器件和设备aCPU选用51系列单片机b51系列单片机综合实验开发平台c用于模拟输入8路温度模拟输入量得电位器8只d按键若干，八段数码管LED显示器若干e报警用蜂鸣器一只f常用集成电路芯片，ADC0809，ZLG

3、7290各一只。3、模拟系统控制要求a要求以一定周期循环检测8路输入模拟量b对各路参数的测量实时轮回显示c对温度进行越限检测，温度检测范围0200°C，精度±1°C，各路正常温度区间值由操作人员设定。d一旦温度越限，立即驱动蜂鸣器报警，并持续显示当前温度检测值（若有多路越限，则轮回显示）。4、设计要求a 初步掌握计算机控制系统的分析和设计的基本方法b 选择单片机机型和外围电路及器件，完成系统电气原理图的绘制c 完成主要程序框图的绘制，编写温度检测及报警驱动控制程序d 完成一份不少于5000字的设计说明书。三、工作原理1、系统框图图1 实时检测系统框图2、工作原理8

4、只电位器模拟8路温度模拟输入，输入电压信号到ADC0809，ADC0809将电压信号转换成数字信号，完成A/D转换，将数字信号输入到单片机。单片机根据数字信号控制ZLG7290，ZLG7290控制八段数码管LED的显示。当温度超过一定范围时，电位器输出电压也超过一定范围。此时，ADC0809的A/D转换结果也超过一定范围，单片机根据此时的数字信号，驱动蜂鸣器报警，同时控制ZLG7290，ZLG7290控制八段数码管LED的显示。系统以一定的周期循环检测控制。四、功能模块简介1、80C51 系列单片机简介MCU即微控制器（Micro Controller Unit），不断扩展满足嵌入式应用时，对

5、象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。40个引脚按引脚功能大致可分为4个种类：电源、时钟、控制和I/O引脚。 （1）电源: VCC - 芯片电源，接+5V； VSS - 接地端； 注：用万用表测试单片机引脚电压一般为0v或者5v，这是标准的TTL电平。但有时候在单片机程序正在工作时候测试结果并不是这个值而是介于0v-5v之间，其实这是万用表的响应速度没这么快而已，在某一个瞬间单片机引脚电压仍保持在0v或者5v。 （2）时钟:XTAL

6、1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 （3）控制线:控制线共有4根， ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址 PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。 PSEN:外ROM读选通信号。 RST/VPD:复位/备用电源。 RST（Reset）功能：复位信号输入端。 VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 EA功能：内外ROM选择端。 Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。 （4）I/

7、O线 80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。 P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线） P3口第二功能： P30 RXD 串行输入口 P31 TXD 串行输出口 P32 INT0 外部中断0（低电平有效） P33 INT1 外部中断1（低电平有效） P34 T0 定时计数器0 P35 T1 定时计数器1 P36 WR 外部数据存储器写选通（低电平有效） P37 RD 外部数据存储器读选通（低电平有效）2、ZLG7290LED驱动器简介ZLG7290LED驱动器特点：I2C 串行接口提供键盘中断信号方便与处理器接口； 可驱动8 位

8、共阴数码管或64 只独立LED 和64 个按键； 可控扫描位数可控任一数码管闪烁；提供数据译码和循环移位段寻址等控制； 8个功能键可检测任一键的连击次数；无需外接元件即直接驱LED 可扩展驱动电流和驱动电压；提供工业级器件多种封装形式PDIP24，SO24。本实验采用24引脚封装，引脚图如图所示：图2 ZLG7290引脚图3、I2C总线 I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是一种由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C 总线产生于80年代，最初为音频和视频设备开发，如今主要在服务器管理中使用，其中包括单个组件状态的通信。例如管理员

9、可对各个组件进行查询，易管理系统的配置和掌握组件的功能状态，如电源和系统风扇。可随时监控内存，硬盘，网络，系统温度等各个参数，增加了系统的安全性，方便了管理。ZLG7290的I2C接口传输速率可达32kbit/s，容易与处理器接口。并提供键盘中断信号，提高主处理器时间效率。ZLG7290的从址为70H。ZLG7290内科通过I2C总线访问的寄存器范围为：00H17H,任意寄存器都可按字节直接读写，也可以通过命令接口简洁读写或按位读写。4、 ADC0809模块简介（1）主要特性 8路8位AD转换器，即分辨率8位。 具有转换起停控制端。 转换时间为100s。 单个5V电源供电 。 模拟输入电压范围

10、05V，不需零点和满刻度校准。 工作温度范围为-4085摄氏度 7）低功耗，约15mW。 （2）内部结构 ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式AD转换器，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型DA转换器、逐次逼近 （3）外部特性（引脚功能） ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装。下面说明各引脚功能。 IN0IN7：8路模拟量输入端。 2-12-8：8位数字量输出端。 ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路 ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START： AD转换启动信号，输入，高电平有效。 EOC： AD转换结

11、束信号，输出，当AD转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当AD转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。 REF（+）、REF（-）：基准电压。 Vcc：电源，单一5V。 GND：地。 （4）ADC0809的工作过程首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 AD转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到AD转换完成，EOC变为高电平，指

12、示AD转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。 五、作品结构1、硬件连线 （1）AD转换ADC0809与80C51接线图图3 ADC0809与80C51接线图图4 并行A/D转换电路（2）ZLG7290、键盘及LED灯接线图图5 ZLG7290、键盘及LED灯接线图（3）课程设计连线表表1 连线表序号连线始端连线终端1A2:J61的P1.1B4:J1的ADDA2A2:J61的P1.2B4:J1的ADDB3A2:J61的P1.3B4:J1的ADDC4A2:J61的P1.0IICBUS:J2的RST-L7A2:J61的P1.6SCL8A2:J61的P1.7SDA9B4:J1的+VrefVcc10B4:J1的-VrefGND12A2: P3.2KEY-IN14A2: P3.5D4:J8的BUZZ15B2:J112的1/32B4:J1的CLK注：ADC0809的ALE、D0-D7和OE 已和51单片机的P3.6、P0和 P3.7连上，不需再连。2、程序流程图正常运行下限设置子程序上限设置子程序检测是否越限？Y报警N改变输入通道号开始系统初始化A/D转换延时0.2ms将ADC0809允许输出信号端OE置1MOV R6，#8延时2s