《微控制器應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)-多路壓力參數(shù)實(shí)時(shí)采集與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì).doc

第一章 微控制器應(yīng)用系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)的目的意義1.1 設(shè)計(jì)目的微控制器應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)是為測(cè)控專業(yè)微控制器技術(shù)課程而開(kāi)設(shè)的課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)來(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，是通過(guò)設(shè)計(jì)以微控制器為核心的單片機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，加深學(xué)生對(duì)微控制器技術(shù)的了解，進(jìn)一步掌握其程序設(shè)計(jì)與硬件接口技術(shù)。本課程的主要任務(wù)是運(yùn)用所學(xué)微控制器技術(shù)、微機(jī)原理等方面的知識(shí)，設(shè)計(jì)出一臺(tái)以80c32mcu為核心的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集、通訊或測(cè)控系統(tǒng)，完成信息的采集、處理、輸出及人機(jī)接口電路等部分的軟、硬件設(shè)計(jì)。本課程設(shè)計(jì)涉及微控制器技術(shù)課程的基本概念和理論，主要要求學(xué)生掌握微控制器的指令系統(tǒng)、中斷技術(shù)、總線擴(kuò)展、模擬與數(shù)字i/o接口技術(shù)與通訊技術(shù)等，重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生掌握微控制器在自動(dòng)化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)方法。1.2 課程在教學(xué)計(jì)劃中的地位和作用單片機(jī)（微控制器）是20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來(lái)的一種面向控制的大規(guī)模集成電路模塊，具有功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集、智能儀表、機(jī)電一體化、家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，極大地提高了這些了領(lǐng)域的技術(shù)水平和自動(dòng)化程度。目前，各高等院校相關(guān)專業(yè)都將單片機(jī)課程列為其教學(xué)計(jì)劃的重要組成部分，紛紛開(kāi)設(shè)單片機(jī)及相關(guān)課程。同時(shí)，在課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等許多實(shí)踐環(huán)節(jié)中，單片機(jī)都得到了廣泛的應(yīng)用。 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，它在一塊芯片上集成了計(jì)算機(jī)的所有基本功能部件。單片機(jī)也被稱為微控制器（microcontroler），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)最突出的特點(diǎn)是面向控制，能針對(duì)性地解決各類工業(yè)控制問(wèn)題，特別適用于較高速和較復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制應(yīng)用。從而使得它在現(xiàn)在的課程教學(xué)中顯得尤為重要。第二章 多路壓力參數(shù)實(shí)時(shí)采集與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求設(shè)計(jì)一個(gè)可以采集兩路參數(shù)、參數(shù)分辨率為8位的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)。假定兩路壓力參數(shù)對(duì)應(yīng)的直流電壓在05v范圍內(nèi)變化，輸出顯示為02000pa，要求對(duì)通道0每隔1s采樣一次，共采集20次；對(duì)通道1每隔2s采樣一次，共采集10次。并要求將不同通道采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理后以電壓值的形式分別顯示在顯示器的不同區(qū)域上。本課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生利用微控制器的硬、軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)進(jìn)行微控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容包括兩個(gè)部分。2.1.1必做實(shí)驗(yàn)部分1步進(jìn)電機(jī)控制2直流電機(jī)控制3擴(kuò)展鍵盤顯示接口實(shí)驗(yàn)4led 16x16 點(diǎn)陣顯示實(shí)驗(yàn)5lcd液晶顯示接口實(shí)驗(yàn)6雙積分式a/d芯片m c 14433的擴(kuò)展接口實(shí)驗(yàn)7電機(jī)控制機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)8溫度、壓力測(cè)量與控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)2.1.2選做設(shè)計(jì)部分由指導(dǎo)老師提供多個(gè)不同的微控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目，學(xué)生根據(jù)愛(ài)好自由選擇，或經(jīng)老師同意選擇其它題目。本次選做的課程設(shè)計(jì)題目為多路壓力參數(shù)實(shí)時(shí)采集與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)要求如下：顯示器上可以設(shè)計(jì)兩個(gè)窗口，用來(lái)顯示兩個(gè)不同通道的壓力值，同時(shí)在不同窗口上顯示出相應(yīng)通道號(hào)的提示信息。由此，設(shè)計(jì)中需要設(shè)計(jì)一個(gè)主程序和一至二個(gè)中斷服務(wù)程序，即時(shí)鐘中斷服務(wù)程序或轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷服務(wù)程序。設(shè)計(jì)相應(yīng)的a/d、鍵盤和壓力檢測(cè)、處理與顯示電路，可在線鍵盤參數(shù)設(shè)置、定時(shí)檢測(cè)、顯示和報(bào)警。共有兩種設(shè)計(jì)方案可選，a多路adc0809采樣，lcd 顯示，喇叭報(bào)警。b多路adc0809采樣，led 顯示，喇叭報(bào)警或燈光報(bào)警2.2 課程設(shè)計(jì)的要求本課程設(shè)計(jì)涉及微控制器技術(shù)課程的基本概念和理論，主要要求學(xué)生掌握微控制器的指令系統(tǒng)、中斷技術(shù)、總線擴(kuò)展、模擬與數(shù)字i/o接口技術(shù)與通訊技術(shù)等，重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生掌握微控制器在自動(dòng)化測(cè)控應(yīng)用系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)方法。課程設(shè)計(jì)的基本要求如下：1掌握單片微控制器硬件結(jié)構(gòu)和工作原理、中斷與定時(shí)系統(tǒng)、嵌入式應(yīng)用、現(xiàn)場(chǎng)總線等基本概念和原理；2熟悉8/16位單片微控制器的主要功能單元和指令系統(tǒng)；3熟悉測(cè)控網(wǎng)絡(luò)中嵌入式微控制器的應(yīng)用和現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用技術(shù)。4利用微控制器的接口技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)控及自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)；5每人提交系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告一份，現(xiàn)場(chǎng)演示驗(yàn)收設(shè)計(jì)系統(tǒng)。第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)思想硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)的實(shí)體和裝置，通常由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入接口電路和輸入輸入設(shè)備、輸出接口電路和輸出設(shè)備等組成。單片機(jī)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)硬件的芯片，在實(shí)際應(yīng)用中，通常很難直接和被控對(duì)象進(jìn)行電氣連接，必須外加各種擴(kuò)展接口電路、外部設(shè)備、被控對(duì)象等硬件和軟件，才能構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)選用以at89s51單片機(jī)為主控單元。顯示部分：采用7段led動(dòng)態(tài)顯示。按鍵部分，采用8279擴(kuò)展鍵盤。數(shù)據(jù)采集部分，采用adc0809芯片。多路壓力參數(shù)實(shí)時(shí)采集與處理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用雙通道，將壓力參數(shù)的模擬參數(shù)采集進(jìn)來(lái)，再經(jīng)a/d芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再將信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后在led上顯示。雙通道采集數(shù)據(jù)，對(duì)通道0每隔1s采樣一次，共采集20次；對(duì)通道1每隔2s采樣一次，共采集10次。功能模塊，當(dāng)exec鍵按下后，開(kāi)始定時(shí)器t0與t1的初始化，等待中斷。壓力參數(shù)采集部分，設(shè)計(jì)了兩個(gè)a/d采樣子程序，分別為通道0和通道1的采樣，通過(guò)鍵盤設(shè)置報(bào)警值，并判斷當(dāng)前采樣值是否超過(guò)報(bào)警值，超過(guò)則報(bào)警；未超過(guò)則采樣繼續(xù)，程序繼續(xù)往下執(zhí)行，將采樣值分別在8279鍵盤上的led上顯示，前三個(gè)數(shù)碼管顯示0通道以及該通道的采樣值，采樣值經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換后以16進(jìn)制的電壓值顯示，之后三個(gè)數(shù)碼管則顯示1通道的采樣值，同樣也是a/d轉(zhuǎn)換后的16進(jìn)制電壓值形式顯示，最后兩個(gè)數(shù)碼管則顯示當(dāng)前的報(bào)警值。89c51通道0通道1a/d 轉(zhuǎn) 換鍵 盤 控 制燈光報(bào)警led顯示圖3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖3.2 硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖及其說(shuō)明圖3.2多路壓力參數(shù)實(shí)時(shí)采集與處理系統(tǒng)硬件原理圖3.21 cup主控單元電路at89c51片內(nèi)配置有4kb flash閃速程序存儲(chǔ)器，可經(jīng)受1000次以上的寫入/擦出周期，并有程序存儲(chǔ)器加密邏輯，給單片機(jī)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)帶來(lái)了極大地方便89c51單片機(jī)有兩種封裝形式，40引腳雙列直插(pdip)封裝形式和44引腳的方形（plcc）封裝方式。89c51采用地址總線（ab）、數(shù)據(jù)總線（db）、和控制總線（cb）三種總線結(jié)構(gòu)。并集成了cpu、ram、rom、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多種功能的i/o口等基本功能部件。圖3.3 cpu主控單元硬件原理圖3.2.2 8279擴(kuò)展鍵盤電路圖3.4 8279擴(kuò)展鍵盤硬件接線圖如圖3.4所示為8279鍵盤顯示接口的硬件連線圖，利用8279可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤/顯示器的自動(dòng)掃描，以減輕對(duì)cpu負(fù)擔(dān)，具有顯示穩(wěn)定，程序簡(jiǎn)單，不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作等特點(diǎn)。在外接鍵盤的鍵盤功能板上，按下相應(yīng)的數(shù)字鍵或是功能鍵，數(shù)碼管上顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)。具體接線方式如下：1.將key區(qū)d0-d7用8芯排線連到bus2區(qū)xd0-xd7上。2.將key區(qū)wr、rd、ale分別連到bus3區(qū)的xwr、xrd、ale上。3.key區(qū)a0連到bus1區(qū)得xa0上。4.key區(qū)rst連到at89c51的rst上。5.key區(qū)cs連到bus3的y3上。3.2.3 adc0809數(shù)據(jù)采集與處理電路該部分電路主要完成雙通道數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)換功能，clock端外接分頻輸出t4，參考電壓為5v，74ls02的2、6接y1，3接xwr，5接xrd，數(shù)據(jù)采集通道0輸入接in0端口，數(shù)據(jù)采集通道1輸入接in1端口。圖3.5 a/d0809數(shù)據(jù)采集原理圖3.3 所用到的芯片及其各自功能說(shuō)明3.3.1 芯片列表 1.at89c51芯片2.adc0809芯片3.8279芯片4.74ls138芯片5.74ls393芯片6.74ls02芯片3.3.2 at89c51的功能簡(jiǎn)介 at89c51是一種帶4k字節(jié)flash存儲(chǔ)器（fperomflash programmable and erasable read only memory）的低電壓、高性能cmos 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。at89c2051是一種帶2k字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用atmel高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，at89c2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。at89c單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖3.6所示。 圖3.6 at89c51芯片管腳圖1.主要特性與mcs-51 兼容4k字節(jié)可編程flash存儲(chǔ)器壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0hz-24mhz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定1288位內(nèi)部ram32可編程i/o線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路2.管腳說(shuō)明vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入）p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無(wú)效。/psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen信號(hào)將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。3.3.3 adc0809的功能簡(jiǎn)介adc0809是采用逐次逼近法的8位a/d轉(zhuǎn)換芯片，28引腳雙列直插式封裝，片內(nèi)除a/d轉(zhuǎn)換部分外還有8路模擬開(kāi)關(guān)部件。最多允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè)a/d轉(zhuǎn)換器。 圖3.7 adc0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)與引腳圖1主要特性1）8路輸入通道，8位a/d轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s(時(shí)鐘為640khz時(shí))，130s（時(shí)鐘為500khz時(shí)）4）單個(gè)+5v電源供電5）模擬輸入電壓范圍0+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.引腳功能 adc0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，下面說(shuō)明各引腳功能。in0in7：8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)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換）。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，才能打開(kāi)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。3.adc0809的工作過(guò)程首先輸入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(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?，指示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)oe輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 a/d轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn)a/d轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。（1）定時(shí)傳送方式對(duì)于一種a/d轉(zhuǎn)換其來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如adc0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128s，相當(dāng)于6mhz的mcs-51單片機(jī)共64個(gè)機(jī)器周期。可據(jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，a/d轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式a/d轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如adc0809的eoc端。因此可以用查詢方式，測(cè)試eoc的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷方式把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（eoc）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過(guò)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)，oe信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。3.3.4 8279的功能簡(jiǎn)介8279是可編程的鍵盤、顯示接口芯片。它既具有按鍵處理功能，又具有自動(dòng)顯示功能，在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛。8279內(nèi)部有鍵盤fifo/傳感器，雙重功能的8x8=64b ram，鍵盤控制部分可控制8x8=64個(gè)按鍵或8x8陣列方式的傳感器。該芯片能自動(dòng)消抖并具有雙鍵鎖定保護(hù)功能。顯示ram容量為16x8，即顯示器最大配置可達(dá)16位led數(shù)碼顯示。圖3.8 8279芯片引腳1.管腳、引線與功能8279采用40引腳封裝，其管腳、引線功能如圖3.8所示。其引腳功能如下：d0d7（數(shù)據(jù)總線）：雙向、三態(tài)總線，和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連；用于cpu和8279間的數(shù)據(jù)/命令傳遞。 clk（系統(tǒng)時(shí)鐘）：輸入線，為8279提供內(nèi)部時(shí)鐘的輸入端。reset（復(fù)位）：輸入線，當(dāng)reset=1時(shí)，8279復(fù)位，其復(fù)位狀態(tài)為：16個(gè)字符顯示；編碼掃描鍵盤-雙鍵鎖定；程序時(shí)鐘編碼為31。cs（片選）：輸入線，當(dāng)cs=0時(shí)8279被選中，允許cpu對(duì)其讀、寫，否則被禁止。a0（數(shù)據(jù)選擇）：輸入線。當(dāng)a0=1時(shí)cpu寫入數(shù)據(jù)為命令字，讀出數(shù)據(jù)為狀態(tài)字；a0=0時(shí)cpu讀、寫的字節(jié)均為數(shù)據(jù)。 rd、wr（讀、寫信號(hào)）：輸入線。低電平有效，來(lái)自cpu的控制信號(hào)，控制8279的讀、寫操作。 irq（中斷請(qǐng)求）：輸出線。高電平有效。 在鍵盤工作方式中，當(dāng)fifo/傳感器ram存有數(shù)據(jù)時(shí)，irq為高電平。cpu每次從ram中讀出數(shù)據(jù)時(shí)，irq變?yōu)榈碗娖?。若ram中仍有數(shù)據(jù)，則irq再次恢復(fù)高電平。 在傳感器工作方式中，每當(dāng)檢測(cè)到傳感器狀態(tài)變化時(shí)，irq就出現(xiàn)高電平。 sl0sl3（掃描線）：輸出線。用來(lái)掃描鍵盤和顯示器。它們可以編程設(shè)定為編碼（4中取1）或譯碼輸出（16取1）。rl0rl7（回復(fù)線）：輸入線。它們是鍵盤矩陣或傳感矩陣的列（或行）信號(hào)輸入線。 shift（移位信號(hào)）：輸入線、高電平有效。該輸入信號(hào)是鍵盤數(shù)據(jù)的最高位（d7），通常用來(lái)擴(kuò)充鍵開(kāi)關(guān)的功能，作為控制功能鍵用。 在選通輸入方式時(shí)，該信號(hào)的上升沿可將來(lái)自rl0rl7的數(shù)據(jù)存入fifo ram中。在傳感器輸入下，該信號(hào)無(wú)效。 outa0outa3（a組顯示信號(hào)）：輸出線。 outb0outb3（b組顯示信號(hào)）：輸出線。 這兩組引線都是顯示數(shù)據(jù)輸出線，與多位數(shù)字顯示的掃描線sl0sl3同步，兩組可以獨(dú)立使用，也可以合并使用。 bd（顯示消隱）：輸出線。低電平有效。該信號(hào)在數(shù)字切換顯示或使用消隱命令時(shí)，將顯示消隱。3.3.5 74ls138的功能簡(jiǎn)介74ls138為3 線8 線譯碼器，共有 54/74s138和 54/74ls138兩種線路結(jié)構(gòu)型式，其工作原理如下：當(dāng)一個(gè)選通端（g1）為高電平，另兩個(gè)選通端（/(g2a)和/(g2b)）為低電平時(shí)，可將地址端（a、b、c）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。利用 g1、/(g2a)和/(g2b)可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74ls138還可作數(shù)據(jù)分配器，用與非門組成的3線-8線譯碼器74ls138。管腳如圖3.9所示。圖3.9 74ls138芯片引腳3.3.6 74ls393的功能簡(jiǎn)介1.特點(diǎn)：獨(dú)立時(shí)鐘的雙 4 位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器每個(gè)計(jì)數(shù)器都有直接清除有效提高系統(tǒng)密度緩沖輸出減小集電極轉(zhuǎn)換的可能性 2.說(shuō)明：這種雙單片電路有八個(gè)主從觸發(fā)器和附加門，以構(gòu)成兩個(gè)獨(dú)立的4 位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，可以構(gòu)成n 位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。每個(gè)計(jì)數(shù)器又有一個(gè)清除輸入和一個(gè)時(shí)鐘輸入。由于每個(gè)計(jì)數(shù)級(jí)都有并行輸出，所以系統(tǒng)定時(shí)信號(hào)可以獲得輸入計(jì)數(shù)頻率的任何因子。 圖3.10 74ls194管腳圖第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)特點(diǎn)單片機(jī)能執(zhí)行的程序，可以用多種語(yǔ)言來(lái)編寫，單從語(yǔ)言結(jié)構(gòu)及其與單片機(jī)的關(guān)系來(lái)看，可分為三大類型：機(jī)器語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言。在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)時(shí)，常用的是匯編語(yǔ)言和c語(yǔ)言，本系統(tǒng)采用匯編語(yǔ)言來(lái)編寫程序，匯編語(yǔ)言具有直觀、易懂、易用且易于記憶等優(yōu)點(diǎn)。用匯編語(yǔ)言編寫的程序占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快，尤其適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用場(chǎng)合的程序設(shè)計(jì)。因此，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中主要應(yīng)用匯編語(yǔ)言來(lái)編寫程序。yynyexec鍵按下？n開(kāi) 始系統(tǒng)初始化定時(shí)器標(biāo)志位初始化開(kāi)定時(shí)器中斷等待中斷返回dos定時(shí)中斷服務(wù)程序保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)1/20秒計(jì)數(shù)器加11/20秒計(jì)數(shù)器=20？2秒計(jì)數(shù)器加1調(diào)0通道采樣子程序2秒計(jì)數(shù)器=2？調(diào)1通道采樣子程序秒計(jì)數(shù)器清0中斷返回n4.2 總體設(shè)計(jì)流程圖圖4.1多路壓力參數(shù)采集系統(tǒng)主程序流程圖 圖4.2 定時(shí)中斷服務(wù)程序流程圖4.3 流程圖及其說(shuō)明鍵盤管理子程序模塊，在程序運(yùn)行過(guò)程中，可通過(guò)鍵盤在線設(shè)置報(bào)警值，并將其顯示在led數(shù)碼管上。在采樣程序運(yùn)行過(guò)程中可以通過(guò)last鍵來(lái)設(shè)置報(bào)警值，程序運(yùn)行時(shí)按下last鍵可以進(jìn)入報(bào)警值的設(shè)置，當(dāng)輸入兩位16進(jìn)制的報(bào)警值后系統(tǒng)自動(dòng)保存新的報(bào)警值，使得程序下次運(yùn)行到報(bào)警子程序時(shí)將采樣值與設(shè)置的報(bào)警值比較來(lái)判斷是否報(bào)警。圖4.3 鍵盤管理子程序流程圖ny開(kāi) 始調(diào)通道0采集子程序調(diào)用數(shù)碼管顯示調(diào)報(bào)警子程序last鍵是否按下鍵入自設(shè)報(bào)警值調(diào)數(shù)碼管顯示調(diào)報(bào)警子程序返回雙通道采樣子程序，兩個(gè)通道分別采用不同的采樣方式，并在不同區(qū)域顯示采樣值，采樣將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并顯示。進(jìn)入中斷服務(wù)程序時(shí)，判斷秒計(jì)數(shù)器是否達(dá)到20和秒計(jì)數(shù)器是否等于2來(lái)決定是否調(diào)用采樣子程序。雙通道的采樣子程序流程圖分別如圖4.4和圖4.5所示。 報(bào)警子程序部分采用led燈光報(bào)警，當(dāng)采樣值與報(bào)警值是比較后高于報(bào)警值時(shí)便會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，led燈閃爍報(bào)警，當(dāng)采樣值低于報(bào)警值時(shí)led燈熄滅，不報(bào)警。報(bào)警子程序流程圖如圖4.6所示。開(kāi) 始送0通道地址調(diào)報(bào)警子程序調(diào)數(shù)據(jù)采集子程序調(diào)用數(shù)碼管顯示1返回開(kāi) 始送1通道地址調(diào)報(bào)警子程序調(diào)數(shù)據(jù)采集子程序調(diào)用數(shù)碼管顯示2返回圖4.4 通道0 數(shù)據(jù)采集子程序圖4.5 通道1 數(shù)據(jù)采集子程序ny開(kāi) 始當(dāng)前采樣值與預(yù)設(shè)值比較led燈閃爍報(bào)警恢復(fù)寄存器中采樣值調(diào)延時(shí)子程序當(dāng)前值設(shè)置值？開(kāi) 始圖4.6 報(bào)警子程序流程圖第五章 系統(tǒng)調(diào)試及使用說(shuō)明5.1系統(tǒng)調(diào)試調(diào)試過(guò)程中主要遇到的是軟件方面的問(wèn)題，硬件方面的問(wèn)題較少，僅有一次我所用的設(shè)備有個(gè)led燈顯示出了問(wèn)題，換了一個(gè)新的后便可以了。軟件方面，剛開(kāi)始著手設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)，在led的顯示程序花了點(diǎn)時(shí)間，首先通過(guò)a/d0809將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在寄存器中，接著便是要把采集到的數(shù)據(jù)顯示在8279擴(kuò)展鍵盤上指定的led數(shù)碼管上，8279擴(kuò)展鍵盤共有8個(gè)數(shù)碼管，一開(kāi)始采集的數(shù)據(jù)總是不能實(shí)時(shí)的顯示在數(shù)碼管上，最后分析改正程序，調(diào)試了5、6次終于能在指定的數(shù)碼管上實(shí)時(shí)的顯示采集進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)。單通道的采樣顯示設(shè)計(jì)成功了，雙通道也就很容易的出來(lái)了。接下來(lái)設(shè)計(jì)鍵盤功能設(shè)置模塊是設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)過(guò)程中花的時(shí)間最長(zhǎng)的。首先，在采樣過(guò)程中可以隨時(shí)進(jìn)行鍵盤的設(shè)置，主要設(shè)置報(bào)警值，并且設(shè)置報(bào)警之后，以新的報(bào)警值為標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)自動(dòng)判斷是否超過(guò)報(bào)警值從而決定是否報(bào)警。為了滿足要求我一一調(diào)試程序，一步一步滿足，記得當(dāng)時(shí)我的程序能夠設(shè)置報(bào)警值并在相應(yīng)led數(shù)碼管上顯示，但是系統(tǒng)不能以新設(shè)置的報(bào)警值報(bào)警，于是再改程序，改正后調(diào)試發(fā)現(xiàn)設(shè)置功能不起作用，系統(tǒng)在采樣過(guò)程中不響應(yīng)鍵盤設(shè)置子程序，如此反復(fù)改了好多次，最后一個(gè)禮拜的設(shè)計(jì)終于是調(diào)試成功，最后要做的就是將報(bào)警子程序加進(jìn)去就行了，這部分是比較簡(jiǎn)單的，調(diào)試了一兩次就成功了。最后運(yùn)行程序時(shí)，沒(méi)有錯(cuò)誤，各部分功能都能很好的實(shí)現(xiàn)。5.2使用說(shuō)明按照系統(tǒng)硬件原理圖3.2接線，接通電源，此時(shí)8279擴(kuò)展鍵盤上8個(gè)數(shù)碼管從左至右分別顯示：000100，第7和第8個(gè)數(shù)碼管初始不顯示。左邊3個(gè)數(shù)碼管為0通道顯示，第1個(gè)0表示通道0，第2和第3個(gè)0表示0通道的初始值為零，第4個(gè)數(shù)碼管到第6個(gè)數(shù)碼管為1通道顯示，1表示1通道，00為初始值。按下8279擴(kuò)展鍵盤上的exec功能鍵，系統(tǒng)便開(kāi)始運(yùn)行，此時(shí)可以看到第2和第3個(gè)數(shù)碼管上顯示0通道的采樣值，第5和第6個(gè)數(shù)碼管上顯示1通道的采樣值。運(yùn)行時(shí)可以隨時(shí)按下last功能鍵來(lái)設(shè)置新報(bào)警值，設(shè)置過(guò)程中會(huì)在第7和第8個(gè)數(shù)碼管上顯示當(dāng)前設(shè)置的新報(bào)警值。若采樣值超過(guò)報(bào)警值led燈會(huì)開(kāi)始閃爍報(bào)警。當(dāng)采樣值低于報(bào)警值時(shí)led燈停止閃爍，報(bào)警解除。第六章 收獲、體會(huì)通過(guò)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)單片機(jī)理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會(huì)了如何去培養(yǎng)我們的創(chuàng)新精神，從而不斷地戰(zhàn)勝自己，超越自己。創(chuàng)新，是要我們學(xué)會(huì)將理論很好地聯(lián)系實(shí)際，并不斷地去開(kāi)動(dòng)自己的大腦的。這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)不僅鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)，掌握了一種系統(tǒng)的研究方法，可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的編程。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，因此可以針對(duì)性地學(xué)習(xí)和鞏固自己的不懂和已學(xué)的知識(shí)。 經(jīng)過(guò)半個(gè)多月的努力，順利的完成了單片機(jī)課設(shè)。這是一個(gè)磨練意志的過(guò)程。從課題的選擇開(kāi)始，流程框圖的設(shè)計(jì)、硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、到最后的proteus軟件仿真完成，這其中經(jīng)歷了很多困難，但是更重要的是在這個(gè)過(guò)程中我得到了很大的鍛煉。一方面通過(guò)c51單片機(jī)等一些器件的設(shè)計(jì)讓我學(xué)習(xí)和掌握了單片機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)和技術(shù)要點(diǎn)，也使以前學(xué)的很多知識(shí)都得到了運(yùn)用；另一方面在用proteus軟件畫(huà)電路圖時(shí)，然后再轉(zhuǎn)換成一維的word中進(jìn)行編輯，這個(gè)過(guò)程中讓我掌握了計(jì)算機(jī)輔助的設(shè)計(jì)技術(shù)。當(dāng)然，這是一個(gè)需要不斷的嘗試，不斷的校核，不斷的修改，最后完成一個(gè)合理的設(shè)計(jì)的過(guò)程。需要的是細(xì)心和耐心。在很大程度上培養(yǎng)了我拼搏的工作精神。使我受益匪淺，更加明確了自己專業(yè)的方向。通過(guò)本次課設(shè)，我學(xué)到了更多的關(guān)于單片機(jī)技術(shù)方面的許多專業(yè)知識(shí)，其實(shí)如何有效和快速的找到資料也是本次課程設(shè)計(jì)給我的啟發(fā)，利用好圖書(shū)館和網(wǎng)絡(luò)，是資源的到最好的利用。與他人交流思想是取得成功的關(guān)鍵，在交流中，不僅強(qiáng)化了自己原有的知識(shí)體系，也擴(kuò)展了自己的思維。課程設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到不懂的難題可以向老師或者是同學(xué)請(qǐng)教，這樣不僅可以讓自己學(xué)到更多，同時(shí)討論過(guò)程中使得和你討論的同學(xué)雙方都能有對(duì)單片機(jī)更深的認(rèn)識(shí)。這是一個(gè)通過(guò)思考、發(fā)問(wèn)、自己解惑并動(dòng)手、提高的過(guò)程。我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中不斷學(xué)習(xí)，積累經(jīng)驗(yàn)，完善自己。這里我要感謝我的課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師，吳老師！沒(méi)有吳老師的細(xì)致講解和耐心的檢查，也就沒(méi)有我的多路參數(shù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成功，非常感謝！附錄 源程序及說(shuō)明 org 0000h ajmp main org 000bh ajmp t0int org 001bh ajmp t1int org 0030hmain: mov sp,#53h mov 30h,#86h mov 31h,#40h lcall key82 ;調(diào)鍵盤管理子程序 mov r5,#20h mov ie,#8ah mov ip,#0ah mov tmod,#51h ;設(shè)置定時(shí)器工作方式 mov r5,#20h mov tl0,#58h ;定時(shí)50ms mov th0,#9eh mov tl1,#0b0h ;定時(shí)100ms mov th1,#3ch mov r2,#2 setb tr0 ;開(kāi)t0中斷 setb tr1 ;開(kāi)t1中斷main1: acall ad0 acall ad1 sjmp main1;*定時(shí)器中斷服務(wù)子程序*t0int: mov tl0,#58h mov th0,#9eh djnz r5,back1 mov r5,#20h back1: retit1int: mov tl1,#0b0h mov th1,#3ch djnz r2,back2 mov r2,#2 back2: reti;*exec鍵控制采樣是否開(kāi)始*key82 : mov dptr,#0b001h ;初始化顯示mov a,#00hmovx dptr,amov a,#32hmovx dptr,amov a,#0dfhmovx dptr,acsh:movx a,dptrjb acc.7,cshmov dptr,#0b000h ;第一個(gè)數(shù)碼管顯示0 ，表示通道 0mov a,#0chmovx dptr,ainc dptrmov a,#80hmovx dptr,amov dptr,#0b001h ;第3個(gè)數(shù)碼管顯示1 ，表示通道1mov a,#83hmovx dptr,amov a,#9fh mov dptr,#0b000hmovx dptr,ainc dptrmov a,#83hmovx dptr,amov dptr,#0b001h ;初始顯示0mov a,#81hmovx dptr,amov a,#0chmov dptr,#0b000hmovx dptr,ainc dptrmov a,#81hmovx dptr,amov dptr,#0b001h ;初始顯示0mov a,#82hmovx dptr,amov a,#0chmov dptr,#0b000hmovx dptr,ainc dptrmov a,#82hmovx dptr,amov dptr,#0b001h ;初始顯示0mov a,#84hmovx dptr,amov a,#0chmov dptr,#0b000hinc dptrmov a,#84hmovx dptr,amov dptr,#0b001h ;初始顯示0mov a,#85hmovx dptr,amov a,#0chmov dptr,#0b000hmovx dptr,ainc dptrmov a,#85hmovx dptr,ae_keysm:mov dptr,#0b001h ;判斷exec執(zhí)行鍵是否按下 movx a,dptr anl a,#07h cjne a,#00h,e_k ajmp e_keysme_k: mov b,#0e1h mov dptr,#0b000h movx a,dptr cjne a,b,e_keysm ret;*雙通道采樣*ad0: mov a,#01h ;0通道采樣顯示 mov dptr,#9000h movx dptr,a movx a,dptr mov r0,a lcall f1 ;調(diào)鍵盤設(shè)置子程序 mov a,r0 swap a anl a,#0fh mov dptr,#tab movc a,a+dptr mov r1,a mov dptr,#0b001h mov a,#81h movx dptr,a mov a,r1 mov dptr,#0b000h movx dptr,a inc dptr mov a,#81h movx dptr,a mov a,r0 anl a,#0fh mov dptr,#tab movc a,a+dptr mov r1,a mov dptr,#0b001h mov a,#82h movx dptr,a mov a,r1 mov dptr,#0b000h movx dptr,a inc dptr mov a,#82h movx dptr,a mov a,r0 mov r1,30h cjne r1,#88h,al lcall alarm1 ;設(shè)置報(bào)警值后檢測(cè)報(bào)警 sjmp toal: lcall alarm ;未設(shè)置報(bào)警值檢測(cè)報(bào)警to: lcall delay lcall delay retad1: mov a,#02h ;1通道采樣顯示 mov dptr,#9000h movx dptr,a movx a,dptr mov r0,a mov a,r0 swap a anl a,#0fh mov dptr,#tab movc a,a+dptr mov r1,a mov dptr,#0b001h mov a,#84h movx dptr,a mov a,r1 mov dptr,#0b000h movx dptr,a inc dptr mov a,#84h movx dptr,a mov a,r0 anl a,#0fh mov dptr,#tab movc a,a+dptr mov r1,a mov dptr,#0b001h mov a,#85h movx dptr,a mov a,r1 mov dptr,#0b000h movx dptr,a inc dptr mov a,#85h movx dptr,a mov a,r0al1: lcall alarm ;未設(shè)置報(bào)警值檢測(cè)報(bào)警