單片機課程設計-模擬量采樣.doc

沈 陽 工 程 學 院課 程 設 計 單片機原理及應用課程設計題目： 模擬量采樣 系 別 自動化學院 班級 電自專122 學生姓名 學號 指導教師 職稱 教授、副教授 起止日期：14年06月23日起至14年06月27日止沈 陽 工 程 學 院課程設計任務書課程設計題目： 模擬量采樣 系 別 自動化學院 班級 電自專122 學生姓名 學號 指導教師 健 職稱 教授、副教授 課程設計進行地點： 單片機實驗室(F207) 任 務 下 達 時 間：2014 年06 月20日起止日期： 14年06月23日起至14年06月27日止系主任 2014年 06月 18日批準一、設計目的通過課程設計使學生更進一步掌握單片機原理及應用課程的有關知識，提高應用單片機解決問題的能力，加深對單片機應用的理解。通過查閱資料，結合所學知識進行軟、硬件的設計，使學生初步掌握應用單片機解決問題的步驟及方法。為以后學生結合專業(yè)從事單片機應用奠定基礎。二、設計的原始資料及依據(jù)8031單片機、可編程接口8255，LED指示燈。8255與單片機接口、8255與LED接線；8255初始化及編程。三、設計的主要內(nèi)容及要求（1）用發(fā)光二極管顯示采樣結果，并隨采樣值變化。（2）再用一個發(fā)光二極管：當所采樣的模擬量大于3V時，發(fā)光管亮，否則滅。四、對設計說明書撰寫內(nèi)容、格式、字數(shù)的要求 1.課程設計說明書（論文）是體現(xiàn)和總結課程設計成果的載體，一般不應少于3000字。2.學生應撰寫的內(nèi)容為：目錄、正文、參考文獻等。課程設計說明書（論文）的結構及各部分內(nèi)容要求可參照沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范執(zhí)行。應做到文理通順，內(nèi)容正確完整，書寫工整，裝訂整齊。3.說明書（論文）手寫或打印均可。手寫要用學校統(tǒng)一的課程設計用紙，用黑或藍黑墨水工整書寫；打印時按沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文）撰寫規(guī)范的要求進行打印。4. 課程設計說明書（論文）裝訂順序為：封面、任務書、成績評定表、目錄、正文、總結、參考文獻。五、 設計完成后應提交成果的種類、數(shù)量、質(zhì)量等方面的要求；提交課程設計說明書一份。在說明書中要有設計原理、硬件電路接線圖、設計的程序及必要注釋等。六、時間進度安排；順序階段日期計 劃 完 成 內(nèi) 容備注11.0天查閱資料及程序設計23.0天上機調(diào)試程序30.5天成績評定40.5天書寫報告模擬量采樣沈 陽 工 程 學 院單片機原理及應用課程設計成績評定表系（部）： 自動化學院 班級： 電自專122 學生姓名： 指 導 教 師 評 審 意 見評價內(nèi)容具 體 要 求權重評 分加權分調(diào)研論證能獨立查閱文獻,收集資料；能制定課程設計方案和日程安排。0.15432工作能力態(tài)度工作態(tài)度認真，遵守紀律，出勤情況是否良好，能夠獨立完成設計工作， 0.25432工作量按期圓滿完成規(guī)定的設計任務，工作量飽滿，難度適宜。0.25432說明書的質(zhì)量說明書立論正確，論述充分，結論嚴謹合理，文字通順，技術用語準確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.55432指導教師評審成績（加權分合計乘以12） 分加權分合計指 導 教 師 簽 名： 年 月 日評 閱 教 師 評 審 意 見評價內(nèi)容具 體 要 求權重評 分加權分查閱文獻查閱文獻有一定廣泛性；有綜合歸納資料的能力0.25432工作量工作量飽滿，難度適中。0.55432說明書的質(zhì)量說明書立論正確，論述充分，結論嚴謹合理，文字通順，技術用語準確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.35432評閱教師評審成績（加權分合計乘以8）分加權分合計評 閱 教 師 簽 名： 年 月 日課 程 設 計 總 評 成 績分 目錄摘要2第一章 簡介3第二章 設計思路5第三章 實驗程序6第四章 程序流程圖7第五章 硬件接線圖8第六章 課程總結9第七章 參考文獻11單片機課程設計組員分工.12單片機課程設計組員評定1318摘要本文介紹了基于單片機的數(shù)據(jù)采集的硬件設計和軟件設計，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是模擬域與數(shù)字域之間必不可少的紐帶，它的存在具有著非常重要的作用。本文介紹的重點是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，而該系統(tǒng)硬件部分的重心在于單片機。數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了模塊化的設計，數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了單片機AT89S52來實現(xiàn)，硬件部分是以單片機為核心，還包括A/D模數(shù)轉換模塊，顯示模塊，和串行接口部分。該系統(tǒng)從機負責數(shù)據(jù)采集并應答主機的命令。8路被測電壓通過模數(shù)轉換器ADC0809進行模數(shù)轉換，實現(xiàn)對采集到的數(shù)據(jù)進行模擬量到數(shù)字量的轉換，并將轉換后的數(shù)據(jù)通過串行口p2.6傳輸?shù)缴衔粰C，由上位機負責數(shù)據(jù)的接受、處理和顯示，并用LED數(shù)碼顯示器來顯示所采集的結果。對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、模數(shù)轉換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)通信等程序進行了設計。8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，有3個8位并行I/O口。具有3個通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強。8255可作為單片機與多種外設連接時的中間接口電路。8255作為主機與外設的連接芯片，必須提供與主機相連的3個總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時必須具有與外設連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分，因而8255內(nèi)部結構分為3個部分：與CPU連接部分、與外設連接部分、控制部分。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)轉換器。其內(nèi)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。ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉換器，內(nèi)部結構如圖所示，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A/D轉換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成。關鍵詞：數(shù)據(jù)采集 51單片機 ADC0809轉換器 8255芯片第一章 簡介一、課程任務內(nèi)容編寫實驗程序，將ADC單元中提供的0V5V信號源作為ADC0809的模擬輸入量，進行A/D轉換，通過8031的P1口輸出采樣的結果，在LED上顯示采樣結果。二、課程任務原理ADC0809包括一個8位的逐次逼近型的ADC部分，并提供一個8通道的模擬多路開關和聯(lián)合尋址邏輯。用它可直接輸入8個單端的模擬信號，分時進行A/D轉換，在多點巡回檢測、過程控制等應用領域中使用非常廣泛。ADC0809的主要技術指標為：分辨率：8位單電源：5V總的不可調(diào)誤差：1LSB轉換時間：取決于時鐘頻率模擬輸入范圍：單極性05V時鐘頻率范圍：10KHz1280KHzADC0809的外部管腳如圖3-2-1所示，地址信號與選中通道的關系如表3-2-1所示。 圖1-0-0 ADC0809外部引腳圖 管腳功能說明如下：IN0IN7:8路模擬信號入口D0D7:八位轉換后的數(shù)據(jù)輸出口START:A/D轉換啟動信號ALE:地址鎖存信號EOC:轉換結束信號OE:輸出運行控制端CLK:時鐘信號VREF+:A/D轉換器的正參數(shù)電壓VREF-: A/D轉換器的負參數(shù)電壓VCC:電源ADDA、ADDB、ADDC：模擬信號接通的多路開關選擇碼A/D轉換單元原理圖如上圖1-0-2所示。第二章 設計思路ADC0809芯片為八通道A/D轉換器，可將IN0IN7八個通道中任意一個通道輸入的模擬電壓轉換為八位二進制數(shù)。首先，單片機的A/D轉換需要經(jīng)過四個過程。1) 選擇通道2) 啟動轉換3) 等待轉換結果4) 取轉換結果根據(jù)課題要求，需要采集電壓信號，所以我們選擇了IN0模擬輸入通道口，電壓信號由電位器提供，通過旋鈕可以改變電壓0-5V，對應的數(shù)字量為00H-FFH。在程序設計中我們用了子程序調(diào)用指令，A/D轉換子程序，同時也用到了延時程序等。延時程序是為了給A/D轉換器提供足夠的轉換時間。通過A/D轉換器把模擬信號轉換為數(shù)字信號，把轉換后的信號采集并存儲到8031單片機的某個存儲單元中，便于把它調(diào)用出來。由P1口輸出，由于P1口直接和8個發(fā)光二極管相連，所也可以看出當旋鈕改變電壓時，所采樣的值的變化。第二個要求是再用一個發(fā)光二極管，當所采樣的模擬量大于3V時，發(fā)光二極管亮，小于3N時，發(fā)光二極管滅。我們把3V轉化為99H,然后把所采樣的值和99H相除，所得的結果和1相比，如果此時相等，說明所采樣的值大于3V，就把P2口置1,；如果此時不相等，說明所采樣的值小于3V，就把P2口置0，從而實現(xiàn)了要求。第三章 實驗程序ORG 0000HMOV DPTR,#0BFFFH ；8255初始化MOV A,#80HMOVX DPTR,ALP:MOV A,#0 ；A口清零 MOV DPTR,#7FF8H MOVX DPTR,A NOP ；設置斷點 JNB P3.2 ,$ ；轉移到P3.2首地址 NOP ；設置斷點 MOVX A,DPTR MOV DPTR,#0BFFCH ；輸入8255單元PA口地址 MOVX DPTR,A CJNE A,#99H,LP1 ；比較A和99H的大小，相等繼續(xù)往下執(zhí)行；不等跳轉到LP1LP1：JNC BJ ；滿足條件報警，燈亮 MOV A,#0 ；A口清零MOV DPTR,#0BFFEH MOVX DPTR,A SJMP LP ；長跳轉到LPBJ:MOV A,#0FFH ；將0FFH賦給A MOV DPTR,#0BFFEH MOVX DPTR,A LJMP LP ；長跳轉到LP END ；結束第四章 程序流程圖WR DOD7 RD 8255單元CS PA0PA7 A0 A1 PC0PC7D0D7D0D7 A0 A1 P26 P27P00P07 系統(tǒng)總線單元INT0 WR RDD8D15第五章 硬件接線圖 ABC D0D7A/D轉換單元ADJ IN0 CS WR RD CLK EOC500KHZ GND第六章 課程總結真的過的很快，短短的一周的單片機課程設計結束了，在這期間，我學到了很多東西，對我以后的幫助很大。同時讓我對這門課程有了新的認識和想法，通過這次設計，不僅讓我們以前在課上學的知識進行了加深，而且還培養(yǎng)了我們的自己動手接線能力。這次我們課程設計的題目是：模擬量采樣基本要求是：（1）用發(fā)光二極管顯示采樣結果，并隨采樣值變化。（2）再用一個發(fā)光二極管：當所采樣的模擬量大于3V時，發(fā)光管亮，否則滅。在開始選這個題目的時候，感覺這個題目不是特別難，所以就選擇了它。周一時我和我們組的組員去學校的圖書館借了相關方面的參考書，回來認真地閱讀了一下，目的就是為了后面的設計、編程做準備。從周二到周四，我們不斷地改進程序，一遍一遍的實驗著，實在不明白的地方主動向老師和同學請教，然后再做一下改進。終于功夫不負有心人，經(jīng)過我們小組成員的共同努力，在周四時我們把課程設計的要求做出來了。然而我們沒有太過于高興，而是接著又試驗了幾遍，以確定是不是真的符合要求。我們的課程設計題目主要用的是AD轉換，因為單片機只能識別數(shù)字量，由外設輸入的模擬量單片機不能識別，必須進行模數(shù)轉換，才能送入單片機進行處理。在一開始做設計的時候，我們先計算了8255芯片的P1,P3口地址，因為我們用到的兩列二極管分別接PA,PC口。這就需要在程序編寫中寫入它們的地址，用作后來AD轉換器的尋址。對應的地址才能起到作用，果不其然，在程序中加入正確的地址，二極管就亮了。最后我們通過AD轉換器上旋鈕的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了這次課設的要求。旋鈕調(diào)節(jié)的是輸入量采樣值得大小，通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)，PA口對應的二極管出現(xiàn)閃爍，就說明輸入采樣值確實發(fā)生了變化。再者，PC口對應的二極管在采樣值大于3V時發(fā)光，小于3V時滅了。至此，課設的兩個要求我們都已滿足。后來，我們改變地址，換用PB口，也同樣實現(xiàn)了二極管的采樣變化。在整個課程設計過程中，我們遇到了很多自己解決不了的問題，這讓我們找到了真正地不足之處，比如對老師之前所講的知識點理解的不夠深刻，掌握的不牢固等等。這些不足之處我們在以后的學習過程中盡力改正，這樣我們才能學到更多的知識。這次的課程設計，讓我們把理論和實踐相結合，讓我們的認識和動手能力有了更大的提高。總之短短的課程設計結束了，我們也把老師給我們的題目要求做出來了，這是我們小組成員的不斷努力的結果，但也離開不了老師和同學的幫助，對與老師的指導真的非常感謝。在以后的學習過程中，我會更加努力學習，提高自己的知識水平。第七章 參考文獻（1）51單片機課程設計 周向紅. 主編 華中科技大學出版社。（2）51單片機應用程序開發(fā)與實踐 常敏、王涵、范江波主編 工業(yè)出版社。（3）51系列單片機設計實例 李光飛編著 北京航空航天大學出版社。（4）單片計算機原理與應用 翟生輝、馮毛官主編 西安交通大學出版社。 （5）單片機原理與應用 梁炳東 人民郵電出版社。單片機課程設計組員分工姓名學號職務分工組長程序編寫，連線，程序調(diào)試組員查資料，敲程序代碼組員繪制程序流程圖組員寫設計思路單片機課程設計組員評定姓名學號職務評定組長本人作為本組設計組長，在設計中能認真負責的組織各組員投入到設計當中。且能調(diào)動各組員的積極性，能作到分工明確合理組織。在具體