8多路數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)課程設計報告

1、<p>　　單片機多路數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)課程設計報告</p><p><b>　　一、設計目的</b></p><p>　　運用單片機原理及其應用等課程知識，根據(jù)題目要求進行軟硬件系統(tǒng)的設計和調試，從而加深對本課程知識的理解，把學過的比較零碎的知識系統(tǒng)化，比較系統(tǒng)的學習開發(fā)單片機應用系統(tǒng)的基本步驟和基本方法，使學生應用知識能力、設計能力、調試能力以及報告撰寫能

2、力等有一定的提高。</p><p><b>　　二、設計要求</b></p><p>　　用8051單片機設計數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)，基本要求如下：</p><p><b>　　基本部分：</b></p><p>　　1．可實現(xiàn)8路數(shù)據(jù)的采集，假設8路信號均為0~5V的電壓信號。</p>&

3、lt;p>　　2．采集數(shù)據(jù)可通過LCD顯示，顯示格式為[通道號] 電壓值，如[01] 4.5。</p><p>　　3．可通過鍵盤設置采集方式：單點采集、多路巡測、采集時間間隔。</p><p>　　4．具有異常數(shù)據(jù)聲音爆晶功能：對第一路數(shù)據(jù)可設置正常數(shù)據(jù)的上限值和下限值，當采集的數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，發(fā)出報警信號。</p><p><b>　　選作功能：&

4、lt;/b></p><p>　　1.異常數(shù)據(jù)音樂報警。</p><p>　　2.可輸出8路順序控制信號，設每路順序控制信號為一位，順序控制的流程為：</p><p><b>　　三、總體設計</b></p><p>　　我們選擇單片機與A/D轉換芯片結合的方法實現(xiàn)本設計。使用的基本元器件是：AT89C52單片機，

5、ADC0809模數(shù)轉換芯片，LCD顯示器，按鍵，電容，電阻，晶振等。</p><p>　　數(shù)字電壓測量電路由A/D轉換、數(shù)據(jù)處理及顯示控制等組成。A/D轉換由集成電路ADC0809完成。ADC0809具有8路擬輸入端口，地址線（23~- 25腳）可決定對哪一路模擬輸入作A/D換。22腳為地址鎖存控制，當輸入為高電平時，對地址信號進行鎖存。6腳為測試控制，當輸入一個2uS寬高電平脈沖時，就開始A/D轉換。7腳為A/

6、D轉換結束標志，當A/D轉換結束時，7腳輸出高電平。9腳為A/D轉換數(shù)據(jù)輸出允許控制，當OE腳為高電平時，A/D轉換數(shù)據(jù)從該端口輸出。10腳為0809的時鐘輸入端。單片機的P1.5~P1.7、P3端口作1602液晶顯示控制。P2端口作A/D轉換數(shù)據(jù)讀入用，P0端口用作0809的A/D轉換控制。</p><p>　　通過對單片機p3.5口置低電平控制LED亮燈，p3.4口置高電平時蜂鳴器報警。</p>

7、<p><b>　　流程圖：</b></p><p><b>　　主要程序介紹：</b></p><p><b>　　CLR P1.7</b></p><p><b>　　MOV A,R0</b></p><p>　　MOV DPTR,#1FF

8、FH</p><p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　R

9、L A</b></p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p><b>　　MOV P2,#0</b></p><p><b>　　CLR P3.6</b></p><p><b>　　SETB P3.6</b></

10、p><p><b>　　AD2:</b></p><p>　　JNB P3.2,AD2</p><p>　　MOVX A,@DPTR</p><p><b>　　MOV R1,A</b></p><p><b>　　RET</b></p>&l

11、t;p>　　是選擇ADC0808的哪個口讀電壓，然后手動開啟ADC0808工作，再將讀到的代表電壓的二進制送入單片機內部</p><p><b>　　MOVA,R1</b></p><p>　　MOVDPTR,#ADTAB_1</p><p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p><b>

12、　　MOVR2,A</b></p><p><b>　　MOVA,R1</b></p><p>　　MOVDPTR,#ADTAB_2</p><p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p><b>　　MOVR3,A</b></p><p>&l

13、t;b>　　RET</b></p><p>　　將讀到的二進制數(shù)進行查表轉化，轉化為可識別的電壓，再處理，然后通過數(shù)碼管輸出</p><p><b>　　四、硬件設計</b></p><p><b>　　1．原理圖</b></p><p><b>　　2．PCB圖<

14、/b></p><p><b>　　3．80C52</b></p><p>　　80C52是INTEL公司MCS-51系列單片機中基本的產(chǎn)品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術制造的高性能8位單片機，屬于標準的MCS-51的HCMOS產(chǎn)品。它結合了HMOS的高速和高密度技術及CHMOS的低功耗特征，它基于標準的MCS-51單片機體系結構和指令系統(tǒng)，屬于

15、80C51增強型單片機版本，集成了時鐘輸出和向上或向下計數(shù)器等更多的功能，適合于類似馬達控制等應用場合。</p><p>　　80C52內置8位中央處理單元、256字節(jié)內部數(shù)據(jù)存儲器RAM、8k片內程序存儲器(ROM)、32個雙向輸入/輸出(I/O)口、3個16位定時/計數(shù)器和5個兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內時鐘振蕩電路。</p><p>　　此外，80C52還可工作于低功耗模

16、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CPU而RAM定時器、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)，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內其它功能。80C52有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)兩種封裝形式。</p><p>　　4．ADC0809 </p><p>　　ADC0809是美國國家半導體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉

17、換器。其內部有一個8通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進行A/D轉換。是目前國內應用最廣泛的8位通用A/D芯片。</p><p>　　本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用單片機作為處理器。單片機所處理和傳輸?shù)亩际遣贿B續(xù)的數(shù)字信號，而實際中遇到的大都是連續(xù)變化的模擬量，模擬量經(jīng)傳感器轉換成電信號后，需要模/數(shù)轉換將其變成數(shù)字信號才可以輸入到數(shù)字系統(tǒng)中進行處理和控制，因此，把模擬量轉換成數(shù)字

18、量輸出的接口電路，即A/D轉換器就是現(xiàn)實信號轉換的橋梁。</p><p>　　目前，世界上有多種類型的A/D轉換器，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轉換器，該類A/D轉換器轉換精度高，速度快，價格適中，是目前種類最多，應用最廣的A/D轉換器。逐次逼近型A/D轉換器一般由比較器、D/A轉換器、寄存器、時鐘發(fā)生器以及控制邏輯電路組成。</p><p>　　(1)

19、ADC0809結構功能</p><p>　　1）8路8位A／D轉換器，即分辨率8位。 　　2）具有轉換起?？刂贫恕?　　3）轉換時間為100μs　　4）單個＋5V電源供電 　　5）模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點和滿刻度校準。 　　6）工作溫度范圍為-40～＋85攝氏度 　　7）低功耗，約15mW。 　　2．內部結構 　　 ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉換器，內部結構如圖13

20、．22所示，它由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型D／A轉換器、逐次逼近 </p><p>　　3．外部特性（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?！　?-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端?！　DDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路</p&g

21、t;<p>　　ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 　　START： A／D轉換啟動信號，輸入，高電平有效。 　　EOC： A／D轉換結束信號，輸出，當A／D轉換結束時，此端輸出一個高電平（轉換期間一直為低電平）。 　　OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當A／D轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量?！　LK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。 　　REF

22、（+）、REF（-）：基準電壓。 　　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位。下降沿啟動 A／D轉換，之后EOC輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到A／D轉換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A／D轉換結束，結果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當OE輸入

23、高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。</p><p>　　(2) ADC0809的工作時序</p><p>　　地址鎖存信號ALE在上升沿將三位通道地址鎖存，相應通道的模擬量經(jīng)過多路模擬開關送到A／D轉換器。啟動信號START上升沿復位內部電路，START的下降沿啟動轉換，此時轉換結束信號EOC呈低電平狀態(tài)，由于逐位逼近需要一定過程，所以，在此期間，模擬輸入量應

24、維持不變，比較器要一次次比較，直到轉換結束，此時變?yōu)楦唠娖?。若CPU發(fā)出輸出允許信號OE(輸出允許為高電平)，則可讀出數(shù)據(jù)。另外，ADC0809具有較高的轉換速度和精度，同時受溫度影響也較小。</p><p>　　(3) ADC0809與MCS-51單片機的接口電路</p><p>　　ADC0809與MCS-51系列單片機的接口電路如圖5所示。圖中，74LS373輸出的低3位地址A2、

25、A1、A0加到通道選擇端A、B、C，可作為通道編碼。其通道基本地址為0000H～0007H。8051的WR與P2．7經(jīng)過或非門后，可接至ADC0809的START及ALE引腳。8051的RD與P2．7經(jīng)或非門后則接至ADC0809的OE端。ADC0809的EOC經(jīng)反相后接到8051單片機的P3．3(INT1)。</p><p>　　“數(shù)據(jù)采集”是指將溫度、壓力、流量、位移等模擬物理量采集并轉換成數(shù)字量后，再由計算

26、機進行存儲、處理、顯示和打印的過程，相應的系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。</p><p>　　由于采集的是直流信號，對于緩慢變化的信號不必加采樣保持電路，因此選用市面上比較常見的逐次逼近型ADC0809芯片，該芯片轉換速度快，價格低廉，可以直接將直流電壓轉換為計算機可以處理的數(shù)字量。同時選用低功耗的LCD顯示器件來滿足其在終端顯示采集結果的需求。終端鍵盤控制采用盡可能少的鍵來實現(xiàn)控制功能，為了防止鍵盤不用時的誤操作，設計

27、時還設置了鎖鍵功能，在鍵盤的輸入消抖方面，則采用軟件消抖方法來降低硬件開銷，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。軟件設計方面則采用功能模塊化的設計思想；鍵盤模數(shù)轉換等采用中斷方式來實現(xiàn)，從而大大提高了單片機的效率以及實時處理能力。</p><p><b>　　4．Lm016l</b></p><p><b>　　液晶模塊簡介</b></p>&l

28、t;p>　　LM016L的結構及功能</p><p>　　LM016L液晶模塊采用HD44780控制器，hd44780具有簡單而功能較強的指令集，可以實現(xiàn)字符移動，閃爍等功能，LM016L與單片機MCU通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，hd44780控制器由兩個8位寄存器，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標志（BF），顯示數(shù)RAM（DDRAM），字符發(fā)生器ROMA（CGOROM）字符發(fā)生器RAM

29、（CGRAM），地址計數(shù)器RAM(AC)。IR用于寄存指令碼，只能寫入不能讀出，DR用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內部操作自動寫入DDRAM和CGRAM,或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出的數(shù)據(jù)，BF為1時，液晶模塊處于內部模式，不響應外部操作指令和接受數(shù)據(jù)，DDTAM用來存儲顯示的字符，能存儲80個字符碼，CGROM由8位字符碼生成5*7點陣字符160中和5*10點陣字符32種.8位字符編碼和字符的對應關系，可以查看參考文獻（30）中的表4

30、.CGRAM是為用戶編寫特殊字符留用的，它的容量僅64字節(jié)，可以自定義8個5*7點陣字符或者4個5*10點陣字符，AC可以存儲DDRAM和CGRAM的地址，如果地址碼隨指令寫入IR,則IR自動把地址碼裝入A</p><p><b>　　引腳說明</b></p><p>　　1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線<

31、;/p><p>　　VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣，其中：</p><p><b>　　五、調試及結果</b></p><p><b>　　六、主程序</b></p><p><b>　　ORG00H</b></p>&l

32、t;p><b>　　AJMPMAIN</b></p><p><b>　　ORG30H</b></p><p>　　RS EQU P1.6 </p><p>　　RW EQU P1.7 </p><p>　　E EQU P1.5</p><p><b>

33、;　　MAIN:</b></p><p>　　MOV R0,#00H</p><p>　　MOV R4,#01H</p><p><b>　　ANJIAN:</b></p><p>　　JNB P1.0,MOSHI0 ;判斷按鍵是否按下</p><p>　　JNB P1.1,M

34、OSHI1</p><p>　　SJMP ANJIAN</p><p>　　MOSHI0: ;按鍵1功能多路順序采集電壓 </p><p>　　AN1:JNB P1.0,AN1</p><p><b>　　ACALL J0</b></p><p><b>　　IN

35、C R0</b></p><p><b>　　INC R4</b></p><p>　　JNB P1.0,MOSHI0</p><p>　　JNB P1.1,MOSHI1</p><p>　　ACALL DELAY1</p><p>　　JNB P1.0,MOSHI0</p>

36、;<p>　　JNB P1.1,MOSHI1</p><p>　　ACALL DELAY1</p><p>　　JNB P1.0,MOSHI0</p><p>　　JNB P1.1,MOSHI1</p><p>　　ACALL DELAY1</p><p>　　SJMP MOSHI0</p>

37、<p>　　MOSHI1: ;按鍵2暫停和單點采集</p><p>　　AN2:JNB P1.1,AN2</p><p><b>　　ACALL J0</b></p><p><b>　　INC R0</b></p><p><b>　　INC R4<

38、/b></p><p>　　SJMP ANJIAN</p><p>　　DELAY1: ;電壓顯示間隔延遲</p><p>　　MOV 43H,#02H</p><p>　　D3:MOV 40H,#0FFH</p><p>　　D1:MOV 41H,#0FFH</p><

39、p><b>　　D2:</b></p><p>　　DJNZ 41H ,D2</p><p>　　DJNZ 40H,D1</p><p>　　DJNZ 43H,D3</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　J0: ;顯

40、示單個電壓主程序</p><p>　　CJNE R0,#08H,J1</p><p>　　MOV R0,#00H</p><p>　　CJNE R4,#09H,J1</p><p>　　MOV R4,#01H</p><p><b>　　J1:</b></p><p>&l

41、t;b>　　LCALL AD</b></p><p><b>　　LCALL VHD</b></p><p>　　MOV P0,#00000010B ;數(shù)碼管初始化</p><p>　　ACALL LOOP </p><p>　　MOV P0,#00111000B </p><p

42、>　　ACALL LOOP </p><p>　　MOV P0,#00001111B </p><p>　　ACALL LOOP </p><p>　　MOV P0,#00000110B </p><p>　　ACALL LOOP</p><p>　　MOV P0,#0C0H ;對數(shù)碼管中數(shù)據(jù)顯示

43、位置確定</p><p>　　ACALL LOOP </p><p>　　MOV P0,#01011011B ;給數(shù)碼管賦要顯示的數(shù)據(jù)</p><p>　　ACALL XIAN </p><p>　　MOV P0,#0C1H </p><p>　　ACALL LOOP <

44、;/p><p>　　MOV P0,#00110000B</p><p>　　ACALL XIAN</p><p>　　MOV P0,#0C2H </p><p>　　ACALL LOOP</p><p><b>　　MOV A,R4</b></p><p>　　ADD A,#0

45、0110000B </p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　ACALL XIAN</p><p>　　MOV P0,#0C3H </p><p>　　ACALL LOOP </p><p>　　MOV P0,#01011101B</p><p

46、>　　ACALL XIAN</p><p>　　MOV P0,#0C4H </p><p>　　ACALL LOOP</p><p><b>　　MOV A,R2</b></p><p>　　ADD A,#00110000B </p><p><b>　　MOV P0,A<

47、/b></p><p>　　ACALL XIAN</p><p>　　MOV P0,#0C5H </p><p>　　ACALL LOOP </p><p>　　MOV P0,#00101110B</p><p>　　ACALL XIAN</p><p>　　MOV P0,#0C6H

48、</p><p>　　ACALL LOOP</p><p><b>　　MOV A,R3</b></p><p>　　ADD A,#00110000B </p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　ACALL XIAN</p>&l

49、t;p>　　MOV P0,#0C7H </p><p>　　ACALL LOOP </p><p>　　MOV P0,#01010110B</p><p>　　ACALL XIAN</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　AD: ;打開ADC

50、0808啟動A/D轉化，將輸出的二進制讀入</p><p><b>　　CLR P1.7</b></p><p><b>　　MOV A,R0</b></p><p>　　MOV DPTR,#1FFFH</p><p><b>　　RL A</b></p><

51、;p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　RL A</b></p><p><b>　　MOV P0,A</b>

52、</p><p><b>　　MOV P2,#0</b></p><p><b>　　CLR P3.6</b></p><p><b>　　SETB P3.6</b></p><p><b>　　AD2:</b></p><p>　

53、　JNB P3.2,AD2</p><p>　　MOVX A,@DPTR</p><p><b>　　MOV R1,A</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　VHD: ;查表程序，對讀入的二進制對應的電壓查找</p><

54、p><b>　　MOVA,R1</b></p><p>　　MOVDPTR,#ADTAB_1</p><p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p><b>　　MOVR2,A</b></p><p><b>　　MOVA,R1</b></p>

55、;<p>　　MOVDPTR,#ADTAB_2</p><p>　　MOVCA,@A+DPTR</p><p><b>　　MOVR3,A</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　LOOP: ;對數(shù)碼管寫指令代碼</p

56、><p><b>　　CLR RS </b></p><p><b>　　CLR RW </b></p><p><b>　　CLR E </b></p><p>　　ACALL DELAY </p><p><b>　　SETB E </

57、b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　DELAY: ;檢測數(shù)碼管是否正忙</p><p>　　MOV P0,#0FFH </p><p><b>　　CLR RS </b></p><p><b>　　SET

58、B RW </b></p><p><b>　　CLR E</b></p><p><b>　　NOP </b></p><p><b>　　SETB E </b></p><p>　　JB P0.7,DELAY </p><p><

59、b>　　RET</b></p><p>　　XIAN: ;寫入數(shù)碼管要顯示的數(shù)據(jù)</p><p><b>　　SETB RS </b></p><p><b>　　CLR RW </b></p><p><b>　　CLR E </b&

60、gt;</p><p>　　ACALL DELAY </p><p><b>　　SETB E</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　ADTAB_1: ;查表程序</p><p>　　DB0,2,1,3,0,3,1,4

61、,0,2,1,4,0,3,2,4,0,2,1,3,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,4,0,2,1,3,0,3,2,4,0,2,1,4,1,3,2,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,4</p><p>　　DB0,2,1,3,0,3,1,4,0,2,1,4,1,3,2,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,4,0,2,1,3,0,3,2,4,0,

62、2,1,4,1,3,2,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,5</p><p>　　DB0,2,1,3,0,3,1,4,0,2,1,4,1,3,2,4,0,2,1,3,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,4,0,2,1,3,0,3,2,4,0,2,1,4,1,3,2,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,5</p><p>　

63、　DB0,2,1,3,0,3,1,4,0,2,1,4,1,3,2,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,4,0,2,1,3,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,4,0,2,1,4,0,3,2,4,0,3,1,4,1,3,2,5</p><p><b>　　ADTAB_2:</b></p><p>　　DB0,5,3,8,6,1,9

64、,4,3,8,6,1,9,5,2,7,2,7,4,9,8,3,0,5,5,0,7,2,1,6,4,9,1,6,3,8,7,2,0,5,4,9,6,2,0,5,3,8,2,7,5,0,9,4,1,6,5,1,8,3,2,7,4,9</p><p>　　DB0,5,3,8,7,2,9,4,4,9,6,1,0,5,2,7,2,7,5,0,8,3,1,6,5,0,8,3,1,6,4,9,1,6,4,9,7,3,0,5,

65、4,9,7,2,1,6,3,8,3,8,5,0,9,4,2,7,6,1,8,4,2,7,5,0</p><p>　　DB0,5,3,8,6,2,9,4,3,8,6,1,0,5,2,7,2,7,4,9,8,3,1,6,5,0,7,3,1,6,4,9,1,6,4,9,7,2,0,5,4,9,7,2,0,5,3,8,3,8,5,0,9,4,1,6,6,1,8,3,2,7,5,0</p><p>

66、;　　DB1,6,3,8,7,2,9,5,4,9,6,1,0,5,3,8,2,7,5,0,8,4,1,6,5,0,8,3,2,7,4,9,1,6,4,9,8,3,0,5,5,0,7,2,1,6,3,8,3,8,5,1,9,4,2,7,6,1,9,4,2,7,5,0</p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　七、結束語</

67、b></p><p>　　通過本次課程設計的學習，我學到了好多有用的知識。作為電子信息專業(yè)的學生，懂得了，利用電路板將電子器件布局，巧妙的焊接以及程序的設計是這個專業(yè)不可缺少的學習和工作手段。并且在學習中，要熟練地掌握及應用專業(yè)的相關軟件，protel99，proteus等等。通過本次的學習，我還懂得更好的利用編程來解決一些實際的問題工程問題，使我對匯編編程有了更好的掌握，在接下來的學習生涯中，要不斷的加深