单片机课程设计-数据采集

第一章课程设计内容与要求分析第一章课程设计内容与要求分析111111单片机课程设计报告TOC\o"1-5"\h\z班级：姓名：学号：指导教师：撰写日期：目录目录TOC\o"1-5"\h\z第一章课程设计内容与要求分析2课程设计内容2课程设计要求分析2系统单元电路组成2第二章控制系统硬件设计0系统框图0设计原理0芯片介绍0相应的命令控制字格式4硬件连接图0第三章控制系统程序设计0程序框图0程序清单0第四章实验数据00通道数据分析表0程序运行图0单片机原理及应用课程设计总结0参考文献0附录一：硬件图连接0附录二：程序清单2附录三：程序运行图错误！未定义书签。第一章课程设计内容与要求分析第一章课程设计内容与要求分析单片机数据采集控制器第一章课程设计内容与要求分析1.1．课程设计内容运用单片机原理及其应用等课程知识,根据题目要求进行软硬件系统的设计和调试,从而加深对本课程知识的理解,把学过的比较零碎的知识系统化，比较系统的学习开发单片机应用系统的基本步骤和基本方法，使学生应用知识能力、设计能力、调试能力以及报告撰写能力等有一定的提高。1.2．课程设计要求分析用单片机设计数据采集控制系统，基本要求如下：i可实现路数据的采集，假设8路信号均为的电压信号；2采集数据可通过数码管显示，显示格式为：通道号电压值，如0143可通过键盘设置采集方式；（单点采集、多路巡测、采集时间间隔）4具有异常数据声音报警功能：对第一路数据可设置正常数据的上限值和下限值，当采集的数据出现异常，发出报警信号。5可输出路顺序控制信号，设每路顺序控制信号为一位，顺序控制的流程为:珊3秒延时3秒延时6秒延时1秒工序］>IJ?2►工后3►工序4►工作56可输出频率为的方波，三角波，正弦波*1.2.1系统单元电路组成T■.T■.4卜7,43”ST骁T图仙门口FEMlE图一键盘扫描电路*RB朝VRW图三显示工诲I工拿2寸Nr?专43”ST骁T图仙门口FEMlE图一键盘扫描电路*RB朝VRW图三显示工诲I工拿2寸Nr?专髀制制oilABCDEFGDP123458第二章控制系统硬件设计2.1．系统框图管显示噗块4ABCOSO^微处理器AT89C51aDACCS3%器。255%键盘覆块#2.21设计原理键盘覆块#内存储器.应该是用计算机控制的多路数据自动

、处理、分析计算以及从检测的数据数据采集系统，从严格的意义上来说，检测或巡回检测，并且能够对应该是用计算机控制的多路数据自动

、处理、分析计算以及从检测的数据第二章控制系统硬件设计第二章控制系统硬件设计第二章控制系统硬件设计第二章控制系统硬件设计数据采集形同一般有数据输入通道，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测，采样和信号转换工作。数据存储与管理要用数据存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。数据处理就是从采集到原始数据中，删除有关干扰噪声，无关信息和必要的信息，提取出反应被测对象特征的重要信息。另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；或者吧数据恢复成原来物理量的形式，以可输出的形态在输出设备上输出，例如打印，显示，绘图等。数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。本课程设计以单片机芯片为控制核心和数据采集电路、数码管显示电路以及供电系统四大部分构成数据采集和功能显示。当有模拟信号输入时，单片机控制转换器，把要输入的模拟信号转换成相应的数字信号存入到单片机的内存中，再控制显示驱动器把内存中的数字信号显示出来。通过键盘来改变中显示的数据，把改变的数据通过控制转换器输出成相应的模拟信号。2.3»...（）芯片介绍S7ARTEOC0ECLOCK%慈SNDD.AI'DCALE二;%"•-叫IN.—INAIIS7ARTEOC0ECLOCK%慈SNDD.AI'DCALE二;%"•-叫IN.—INAII仙主要特性：）路位/转换器，即分辨率位。2）具有转换起停控制端。）转换时间为四）单个+电源供电）模拟输入电压范围〜+，不需零点和满刻度校准。）工作温度范围为〜+摄氏度）低功耗，约内部结构：是单片型逐次逼近式/转换器，内部结构如图3所示，它由路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、位开关树型转换、外部特性（引脚功能）：芯片有条引脚，采用双列直插式封装，如图.所示。下面说1明各引脚功能。〜N路模拟量输入端。〜-位数字量输出端。位地址输入线，用于选通路模拟输入的一路L地址锁存允许信号，输入，高电平有效。A/转换启动信号，输入，高电平有效。o/转换结束信号，输出，当/转换结束时，此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当/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。:时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于。()、()：基准电压。:电源，单一+V:地。的工作过程是：首先输入位地址，并使E将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通路模拟输入之一到比较器。上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动/转换，之后输出信号变低，指示转换正在进行。直到/转换完成，变为高电平，指示/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。当输入高电平是，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上(2)MCS-51系列单片机是美国公司开发的位单片机，又可以分为多个子系列。系列单片机共有条引一一脚，包括条接口引脚、——条控制引脚、条电源引脚、条二6时钟引脚：一一引脚说明：——〜：口位口线，第一二3功能作为通用接口，第二功能一—一作为存储器扩展时的地址数据复一用口。TOC\o"1-5"\h\z——_一°一—一〜：口位口线，通用—接口无第二功能。——6〜：口位口线，第一-5R一一功能作为通用接口，第二功能——1第二章控制系统硬件设计第二章控制系统硬件设计第二章控制系统硬件设计第二章控制系统硬件设计1111作为存储器扩展时传送高8位地址。〜.口位口线，第一功能作为通用接口，第二功能作为为单片机的控制信号。:地址锁存允许编程脉冲输入信号线（输出信号）:片外程序存储器开发信号引脚（输出信号）：片外程序存储器使用信号引脚编程电源输入引脚/复位备用电源引脚芯片介绍：是美国数据公司的CS芯片介绍：是美国数据公司的CS1、'20Vcc蝌R1219ILEAGND318科R2D3417XFERD2516D4D1615D5DO114D6VREF813D7Rfb912I0UT1DGND101110UT2DAC0832：反馈信号输入线，调整：电源电压线，为+〜+位转化器，片内带数据锁存器，电流输出，输出电流稳定时间为N，功耗为，其引脚说明如下：〜7数据输入线，电平：数据锁存允许控制信号线：片选信号线，低电平有效：数据锁存器写选通输入线，负脉冲有效：数据传输控制信号输入线，低电平有效：寄存器写选通输入线，低电平有效:电流输出线，当寄存器为全OUT11时电流最大：电流输出线，其值与I之和为一常数端外接电阻值可以调整转换满量程精度5范围:基准电压输入线，范围为：一〜十F:模拟地：数字地

是1一3个83-译8码器，共16个引脚，其引脚说明如下：A、bc选择端即信号输入端11GVccB215Y0、23使能端，其中、低电平4—314Y1Y2有效，高电平有效E2——E3512Y3Y4〜：译码输出信号，始终只有一个为低Y710——Y5电平GND89Y6:电源端，+：线路地()管脚功能：Vcc5±DsQe()管脚功能：Vcc5±DsQe匕%备CP"^□ni19rfifttinnrmiuiiuihfinr1||2|3456|7||S||B|10MRQj/D[R口之口之口gQgGND的控制端端相连。脚是复位低电平有效当脚是低电平时输出脚、、、Q、、、全部输出即全部复位当脚为高电平时脚是锁存控制端并且是上升沿触发锁存当脚有一个上升沿电立即锁存输入脚3、4、7、8、1、31、417、18的电平状态电并且立即呈现在在输出脚上.第一脚：主清除端，低电平触发，即当为低电平时，芯片被清除，输出全为（低电平）；P）：触发端，上升沿触发，即当从低到高电平时，的数据通过芯片，为时将数据锁存，的数据不变

2A0B032A0B03A1B14A2B25A3B36A4B47A5B58A6B69A7B719CE1AB/BA74LS245U91817161514131211还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。当0单片机的0口总线负载达到或超过0最大负载能力时，必须接入等总线驱动器。当片选端低电平有效时，DIR=“0”，信号由向传输；（接收）DIR=“1”，信号由向传输；（发送）当为高电平时，、均为高阻态。传输；（接收）PAs——140—PAs——140—F闻FA2——232—PA5FAi——338—PAfiF%——437—前——536一瓶CS——&35—EESETGND一734DaAx।a33-DiAjO932一DsFCt1031DsFCe一FC51112302电一D4—Il5FDi——13—D&FCo——1427—DrFCi——1526—¥匚匚PCs——1625—FBtFCs——IT24—F&PBa——1823—FB5P5j.——1922FEMFBi——zo21—8255A0-口输入输出线。R口芯片它具有个位的并行I口具有三种工作方式,可通过程序改变其功能,因而使用灵活,通用性强,可作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。825有5三种基本工作方式，三种工作方式由工作方式控制字决定方式控制字由通过输入输出指令来提供三个端口中口被分为两个部分上半部分随口称为组下半部分随口称为组其中口可工作与方式0、1和，而口只能工作在方式0和1。共有40个引脚,采用双列直插式封装,各引脚功能如下：D0D三态双向数据线与单片机数据总线连接用来传送数据信息。s片选信号线，低电平有效，表示芯片被选中。RD：读出信号线，低电平有效，控制数据的读出。R写入信号线，低电平有效，控制数据的写入。:电源。0:口输入输出线。0-口输入输出线。：复位信号线。10地址线，用来选择内部端口。：D地线。2.4.»»»»»其中定时计数器工作方式控制字格式如下：TMOD字节地址：第三章控制系统程序设计第三章控制系统程序设计第三章控制系统程序设计第三章控制系统程序设计1111方式字方式字其中，、为方式选择，为定时计数选择，为定时器计数器工作方式选择中断允许寄存器格式如下：IE字节地址：A8H为开中断标志串口中断允许标志/定时器计数器中断允许标志位/中断允许位2.5．硬件连接图（详见附录一）第三章控制系统程序设计3.1．程序框图

图1主.程序流程图开始十六进制数存放于A,A/51所得人内的商即为电压整数位的十进制数R0-1,即到存放

电压小数位将B内存放的余

数除以5,即得

电压小数位的十

进制数判断小数位是否溢出一,YNR0+1,回到整数位将原整数+1R0-1,到小数位

将小数位滞子程序结束4图3报.警子程序流程图图2十.六进制转化十进制

子程序流程图图4显示子程序流程图图5中.断子程序流程图图5中.断子程序流程图图6键.盘扫描子程序流程图1111第四章实验数据3.2．程序清单（详见附录二）第四章实验数据4.1．0通道显示值4.1．0通道显示值测量值绝对误差相对误差数据分析表表1十进制转换误差分析表由表中数据可以得出，显示值与实际值的误差还比较大，通过采用查表法来转换十进制数将可以减小此次转换的误差。4.2．程序运行图（详见附件三）单片机原理及应用课程设计总结通过本次实验，基本上等于对我们做了一次系统的集中式培训，加深了我们对单片机知识的了解。在这次实验的软件编程上，我们运用到了的转换程序、的转换程序、键盘扫描的程序、十六进制与十进制转换的程序、中断程序及报警的相应程序设计,在原有的基础上巩固了我们编写类似程序的能力。在硬件上运用到了单片机、转换器、转换器，定时器，数码管，译码器等芯片，加深了我们对硬件电路的了解。虽然此次编写完成的程序精度不够高，误差偏大，但是我们已经掌握了1单片机原理及应用课程设计总结改进的方法，比如用查表法来十进制转换就能大大提高精度，这里由于时间关系没能来的及改正，相信在以后的实习过程中，我们将能更好的运用各类方法来完成任务。总结人姓名

年月日参考文献参考文献11［1徐］爱卿，孙涵芳，盛焕鸣单片机微型计算机应用和开发系统背景航空航天大学出版社199年2张毅刚，彭喜元，孟升卫，刘兆庆单片机使用子程序设计（第二版）哈尔滨工业大学出版社20年03［3］陈建铎单片机应用技术（第一版）陕西科学技术出版社19年91［4］陈建铎08单0片9机原理及应用技术（第一版）电子工业出版社19年9片［片胡］汉才单片机原理及接口技术（第二版）清华大学出版社20年04附录一：硬件图连接+.?K■；TEwT；■U215UtUJ25MADDAINIADDB3DT川Z3D5五巴IH21bdhMIN72-32-tmp.T2干印c工王OUTPUTENABLE2-7华讨侣叫■EsDi「T1S,EAUbin17,n_12败ON[iVREF(t)VREFH131G口口?XTAL1PDn'ADDPD.i/ACii叩工也症j<TAL2FD^AD3叩必*PD^ADfpum叨gPSTP0.7/AD?FZD'.hEPZ.Ii'mA厚加口pseitPNHM1ALEF工骸位EAP2S'A13FZ.S'.h.UFZ.TfAISFinFIDfRXDF1.1F3.1iTKDFilnsrnnP13P33INT1P1,1P3,-HT]P1£P3ST1PLSP制帆F1.7P3.TfH.D1S口3L5_SLH-S壬叫£['1田艮翥@R5EDR,TE什iDiaii131+15F当AT=&；S1■=TE-T=；t[<□如['1Q1D3Q2D3Q3口4口，ncnceEqT01r郎t<iST-L剪5团也必ts-tt用*王圄tgTf1|?1S-Dh['??CLKMP.7*LS7T3■■■TEg•■'D1''''UhQ?tZLt$_n[>□3VIO*u"11'工，二■,J—Ij'UILED-R£D■；TE：'：T：'.[■+13咐4丽,开甲？??.:;T&R：:二J8NDHDA1H1.A2HZ焙B3AtB*BfM昨A?B7i5e_ABi'BA?+LS+£：TB；7r：-1231blblblb恺173倍17一131Z11附录二：程序清单中断初始化定义指针地址显示缓冲区初值（放六个数码管的数据缓冲区）位控制口键扫口段控制口键盘读入口显示缓冲TOC\o"1-5"\h\z显示据键盘扫描地址为E选择输入控制口为判断键盘是否有按键按下，没有则保存数据显示，有则跳至将通道号保存到R5据显示据将通道号得值返回给缓存区7CH通道号得值给A,A的通道采样取出采样值判断是否超出特定范围进行报警定义的地址为A存放电压值采样值送显示缓冲区循环参考文献参考文献11参考文献-键-盘-有-按-键-按-下-时-的-显-示H,A判断按键值是否大于7是则选择多路巡测，不是则单点采集进行单点采集将通道号的值存到缓存区的通道采样显示取出采样值定义的地址为，存放电压值采样值送显示缓冲区1循8环显示内存放通道号选择输入控制的通道采样显示取出采样值通道号值存入缓存区采样值送显示缓冲区8循环中-断-程-序-,延#时，即通道号自动加1;R7+1判断路通道是否循环完成，完成则从通道重新开始将原十六进制数除以1得到的商即为转换后十进制电压的整数位的值地址减1，即到存放电压小数位地;址将余数除以得到电压小数位的值