計算機控制系統(tǒng)課程設計論文

1、目目 錄錄 1 1、設計目的及要求、設計目的及要求.2 2 1.11.1 設計目的及意義設計目的及意義.2 2 1.21.2 設計要求設計要求.2 2 2 2、工作原理及元器件選擇、工作原理及元器件選擇.3 3 2.12.1 單片機簡介單片機簡介.3 3 2.2.12.2.1 引腳簡介引腳簡介.4 4 2.32.3 A/DA/D 轉換裝置轉換裝置 .6 6 2.3.12.3.1 A/DA/D 轉換基本原理轉換基本原理 .6 6 2.3.22.3.2 A/DA/D 轉換器的主要技術參數(shù)轉換器的主要技術參數(shù) .7 7 2.3.32.3.3 ADC0809ADC0809 內部構造內部構造 .8 8

2、2.3.42.3.4 ADC0809ADC0809 引腳連線引腳連線 .9 9 2.42.4 D/AD/A 轉換裝置轉換裝置 .1010 2.4.12.4.1 D/AD/A 轉換基本原理轉換基本原理 .1010 2.4.22.4.2 D/AD/A 轉換器的主要性能指標轉換器的主要性能指標 .1010 2.4.32.4.3 DAC0832DAC0832 內部構造內部構造 .1111 2.4.42.4.4 DAC0832DAC0832 的工作方式的工作方式 .1212 2.4.52.4.5 DAC0832DAC0832 的輸出方式的輸出方式 .1313 2.52.5 鎖存器鎖存器.1414 2.5

3、.12.5.1 74LS37374LS373 性能特點性能特點 .1515 2.62.6 分頻器分頻器.1616 2.72.7 其它電路其它電路.1616 2.7.12.7.1 報警顯示電路報警顯示電路 .1616 2.7.22.7.2 看門狗電路看門狗電路.1717 2.7.32.7.3 擴展電路擴展電路.1818 2.7.42.7.4 上位機通訊電路上位機通訊電路.1919 2.7.52.7.5 LEDLED 顯示電路顯示電路 .2020 3 3、系統(tǒng)工作過程、系統(tǒng)工作過程.2121 3.13.1 ADC0809ADC0809 工作過程工作過程 .2121 3.23.2 DAC0832DA

4、C0832 工作過程工作過程 .2121 4 4、元器件清單、元器件清單.2222 5 5、心得體會、心得體會.2222 6 6、參考文獻、參考文獻.2222 7 7、工作日記、工作日記.2323 1、設計目的及要求、設計目的及要求 1.1 設計目的設計目的及意義及意義 本課程的課程設計的目的在于加深對計算機控制技術理論知識的理解和對 這些理論的實際應用能力，提高對實際問題的分析和解決能力，以達到理論學 習的目的,并培養(yǎng)學生應用計算機輔助設計和撰寫設計說明書的能力，加深對控 制系統(tǒng)理解，將所學的知識靈活穿插并運用起來。 1.2 設計要求設計要求 設計一個基于單片機具有 A/D，D/A 功能的信

5、號測控裝置，要求能夠接入 典型傳感器信號，輸入標準電壓/電流，抗干擾，通用，安全，性價比高。 2、工作原理及、工作原理及元器件選擇元器件選擇 2.1 單片機簡介單片機簡介 在單片機應用系統(tǒng)中，被測量的溫度、壓力、流量、速度等非電物理量， 需要經傳感器先轉換成連續(xù)變化的模擬電信號（電壓或電流） ，這些模擬電信號 必須轉換成數(shù)字量后才能在單片機中用應用軟件進行處理。 我們通常所講的“單片機”又稱微控制器，它并不是完成某一個邏輯功能 的芯片，而是把中央處理器（CPU） 、隨機存取存儲器（RAM） 、只讀存儲器 （ROM） 、輸入/輸出設備等系統(tǒng)集成到一塊電路芯片中。技術在進步，現(xiàn)在某些 型號的單片機

6、芯片中也集成了 A/DAnalog to Digital Conversion（模擬- 字轉換） ，D/ADigital to Analog Conversion（數(shù)字-模擬轉換）等功能模 塊。簡單的講：這塊芯片就成了一臺計算機。它具有體積小、重量輕、價格低 廉的特點。 目前用的較多是 Intel MCS-51 系列單片機，它有三個版本： 8031、8051、8751（8 位機） 。本設計中我采用的是 89C51 單片機。89C51 單片 機芯片采用 40 引腳雙列直插封裝（DIP）形式，引腳如圖 1 所示。 圖 1- 89C51 引腳圖 2.2.1 引腳簡介引腳簡介 主電源和時鐘振蕩電路引腳

7、 Vcc（40 引腳）：運行和程序校驗時接+5V 電源。 Vss（20 引腳）：電源地。 XTAL1（19 引腳）：接外部晶振的一個引腳。該引腳內部是一個反相放大 器的輸入端。這個反相放大器構成了片內振蕩器。如果采用外部晶體振蕩器時， 此引腳應接地。 XTAL2（18 引腳）：接外部晶振的另一端，在該引腳內部接至內部反相放 大器的輸出端。若采用外部時鐘振蕩器時，該引腳接收時鐘振蕩器的信號，即 把此信號直接接到內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 輸入輸出 I/O 引腳 共 4 個 8 位的并行 I/O 口，32 根 I/O 線。 P0.0-P0.7（32-39 引腳）：統(tǒng)稱為 P0 口。在不接片外存儲器與

8、不擴展 I/O 口時，可作為準雙向輸入/輸出口。在接有片外存儲器或擴展 I/O 口時，P0 口 分時復用為低 8 位地址總線和雙向數(shù)據總線。 P1.0-P1.7（1-8 引腳）：統(tǒng)稱為 P1 口?？勺鳛闇孰p向 I/O 口使用。對于 52 子系列，P1.0 與 P1.1 還有第二功能：P1.0 可用作定時器/計數(shù)器 2 的計數(shù) 脈沖輸入端 T2，P1.1 可用作定時器/計數(shù)器 2 的外部控制端 T2EX。 P2.0-P2.7（21-28 引腳）：統(tǒng)稱為 P2 口。一般可作為準雙向 I/O 口使用； 在接有片外存儲器或擴展 I/O 口且尋址范圍超過 256 字節(jié)時，P2 口用作高 8 位 地址總線

9、。 P3.0-P3.7（10-17 引腳）：統(tǒng)稱為 P3 口。除作為準雙向 I/O 口使用外， 還可以將每一位用于第二功能，而且 P3 口的每一條引腳均可以獨立定義為第一 功能的輸入輸出或第三功能。P3 口的第二功能如表 1 所示。 表 1 P3 口第二功能 P3.0 （串行口輸入）RXD P3.1 （串行口輸出端）TXD P3.2 （外部中斷 0 請求輸入端，低電平有效）0INT P3.3 （外部中斷 1 請求輸入端，低電平有效）1INT P3.4 （定時器/計數(shù)器 0 計數(shù)脈沖輸入端）0T P3.5 （定時器/計數(shù)器 1 計數(shù)脈沖輸入端）1T P3.6 (外部數(shù)據存儲器寫選通信號輸入端，低

10、電平有效)WR P3.7 (外部數(shù)據存儲器讀選通信號輸入端，低電平有效)RD 控制信號引腳 （9 引腳）：RST（RESET）是復位信號的輸入端，高電平有效。VPDRST / 當單片機運行時，在此引腳加上持續(xù)時間大于兩個機器周期（24 個時鐘振蕩周 期）的高電平時，就可以完成復位操作。在此單片機正常工作時，此引腳應為 0.5V 低電平。VPD 為本引腳的第二功能，即備用電源輸入端。當主電源 Vcc 發(fā)生故障，降低到某一規(guī)定值的低電平時，將+5V 電源自動接入 RST 端，為內 部 RAM 提供備用電源，以保證片內 RAM 中信息不丟失，從而使單片機在復位后 能繼續(xù)正常運行。 （30 引腳）：A

11、LE 引腳輸出為地址鎖存允許信號，當單片機上PROGALE/ 電正常工作后，ALE 引腳不斷輸出正脈沖信號。當單片機訪問外部存儲器時， ALE 輸出信號的負跳沿用于單片機發(fā)出的低 8 位地址經外部鎖存器鎖存控制信 號。即使不訪問外部鎖存器，ALE 端仍有正脈沖信號輸出，此頻率為時鐘振蕩 器頻率的 1/6。如果想初步判斷單片機芯片的好壞，可用示波器查看 ALE 端是 否有正脈沖信號輸出。如果有脈沖信號輸出，則單片機基本上是好的。 PROG 為本引腳的第二功能。在對片內 EPROM 型單片機編程寫入時，此引腳 作為編程脈沖輸入端。 （29 引腳）：訪問外部程序存儲器選通信號，低電平有效。在訪問PS

12、EN 外部程序存儲器讀取指令碼時，每個機器周期產生 2 次 PSEN 信號。在執(zhí)行片內 程序存儲器取指令時，不產生 PSEN 信號；在訪問外部數(shù)據存儲器時，亦不產生 PSEN 信號。 ：EA 為內外程序存儲器選擇控制端。當 EA 引腳為高電平時，單片 PP VEA/ 機訪問片內程序存儲器，但在 PC（程序計數(shù)器）值超過 0FFFH 時，即超出片內 程序存儲器的 4KB 地址范圍時，將自動轉向執(zhí)行外部程序存儲器內的程序。當 EA 引腳為低電平時，單片機則只訪問外部程序存儲器，不論是否有內部存儲器。 圖 2- 89C51 最小系統(tǒng) 2.32.3 A/DA/D 轉換裝置轉換裝置 2.3.12.3.1

13、 A/DA/D 轉換基本原理轉換基本原理 單片機在日常生活中用得越來越多，其集成度也越來越高，目前擁有多種 單片機都集成有 A/D 轉換功能，如 PIC，AVR，SUNPLUS，SH 等。處理器的位數(shù) 從 4 位到 32 位或更高，轉換精度從 6 位，8 位，10 位或更高。 單片機內集成的 A/D 轉換，一般都有相應的特殊功能寄存器來設置 A/D 的 使能標志，參考電壓，轉換頻率，通道選擇，A/D 輸入口的屬性（模擬量輸入 還是普通的 I/O 口） ，啟動，停止控制等。有了這些寄存器，使得我們控制單片 機的模擬量采集變得非常方便。 A/D 轉換的基本原理是：將參考電平按最大的轉換值量化，再利

14、用輸入模 擬電平與參考電平的比例來求得輸入電平的測量值（V 測=V 參*（AD 量化值/AD 轉換的最大值） ） 。有些 MCU A/D 轉換的參考電平可以選擇由一個外部引腳輸入， 這樣使得用戶可以對 A/D 轉換進行更好的控制。值得注意的一點就是 A/D 轉換 的輸入電平必須比參考電平低或相等，不然測試的結果就會有很大的偏差。 下面以參考電平為 5V，轉換的精度為 8 位為例來說明如何取得實際的測量 值是多少。如果 AD 量化值為 128，則 V 測= 5*128/256=2.5V。因為 V 測=V 參 *（AD 量化值/AD 轉換的最大值）=AD 量化值*（V 參/AD 轉換的最大值） ，

15、而針 對具體的硬件電路， “V 參/AD 轉化的最大值”是一個固定的系數(shù)。而這個系數(shù)， 就相當于測試的精度了。對于 10 位的 A/D，5V 的參考電壓的測試精度約 5 毫伏， 而用 2.048 伏的參考電壓，精度就可以達到 2 毫伏。當然測試的電壓范圍相應 的也減小了。我曾經就用這種減小測量范圍來提高精度，使用 PIC16F76 做 A/D 測量，使得正負誤差不超過 5 毫伏的高精度測試電源。當誤差超過 5 毫伏時， 電路發(fā)出報警聲，提示操作員，重新調解電壓到規(guī)定范圍內。 2.3.22.3.2 A/DA/D 轉換器的主要技術參數(shù)轉換器的主要技術參數(shù) 分辨率 分辨率指輸出數(shù)字量的位數(shù)，常用的有

16、 8 位、10 位、12 位、14 位等。一 般地，位數(shù)越多，價格越貴。分辨率表示的是轉換器對微小輸入量變化敏感程 度。例如：8 位 ADC 的分辨率是 8 位，數(shù)字量變換范圍是 0 255，當輸入電 壓滿刻度為 5 V 時，轉換電路對輸入模擬電壓的分辨能力為 5 V/25519.6 mV。 轉換精度 轉換精度是指對應于輸入的模擬電壓得到的數(shù)字量與應得到的理想數(shù)字量 之間的差值。通常用數(shù)字量的最低有效位（LSB）來表示。 轉換時間 轉換時間指完成一次 A /D 轉換所需要的時間，一般為幾個至幾百微秒。 線性度 模擬電壓輸入與 A /D 轉換后得到的數(shù)字量成線性增加的程度。本設計采 用的是 AD

17、C0809 是 NSC 公司生產的 CMOS 逐次比較式 A /D 轉換器。 2.3.32.3.3 ADC0809ADC0809 內部構造內部構造 ADC0809 的內部結構框圖如圖 3 所示。通過引腳 IN0 IN7 可輸入 8 路模 擬電壓，但每次只能轉換一路，其通道號由地址信號 ADDA、ADDB、ADDC 譯碼 后選定，如表 10- 4 所示，片內有地址鎖存和譯碼器。轉換結果送入三態(tài)輸出 鎖存緩沖器，當輸出允許信號 OE 有效時才輸出到數(shù)據總線上。 圖 3-ADC0809 的內部結構 ADC0809 引腳信號及功能如下所示。ADC0809 為 28 引腳。其主要引腳信號如下： 圖 4-

18、ADC0809 引腳圖 ST 為啟動模/數(shù)轉換引腳，當該引腳收到高電平時，開始啟動 A/D 轉換。 EOC 為模/數(shù)轉換結束輸出引腳，轉換結束時，該引腳輸出高電平。在啟動 A/D 轉換后，可以通過對該引腳狀態(tài)查詢（讀入）得知模/數(shù)轉換是否完成 OE 為輸出允許控制，該引腳用于控制選通三態(tài)門。A/D 轉換完成得到的數(shù)字 量存在芯片內。當 OE=1 時，三態(tài)門打開，A/D 轉換后得到的數(shù)字量才可通 過三態(tài)門到達數(shù)據總線，進而被讀入 CPU。 CLK 為外加時鐘輸入引腳。其頻率為 50800kHz，使用時常接 500600Kh ALE 為模擬通道鎖存信號。當此引腳由低電平到高電平跳變時，將加到 AD

19、DC、ADDB、ADDA 引腳的數(shù)據鎖存并選通相應的模擬通道。 ADDA、ADDB、ADDC 模擬通道選擇端。 2.3.42.3.4 ADC0809ADC0809 引腳連線引腳連線 圖 5- ADC0809 接線圖 2.42.4 D/AD/A 轉換裝置轉換裝置 2.4.12.4.1 D/AD/A 轉換基本原理轉換基本原理 D/A 轉換有多種方法，如權電阻網絡法、T 形電阻網絡法和開關樹法，但 最常見的是 T 形電阻網絡法。 圖 6 是一個 4 位 D/A 轉換器示意圖，其中數(shù)字量的每一位 D3D0 分別控制 一個模擬開關。當某一位為 1 時，對應開關倒向右邊；反之，開關倒向左邊。 容易分析出圖

20、中 X0X3 各點的對應電位分別為 VREF、VREF/2、VREF/4、VREF/8，而與開關方向無關。 圖 6-梯形電阻網絡 DAC 2.4.22.4.2 D/AD/A 轉換器的主要性能指標轉換器的主要性能指標 分辨率 分辨率指 D /A 轉換器所能分辨的最小量化信號的能力。這是對微小輸入 量變化的敏感程度的描述，一般用轉換器的數(shù)字量的位數(shù)來表示。對于一個分 辨率為 n 位的 DAC，它能對滿刻度的 2- n 倍的輸入變換量做出反應。常見的 分辨率有 8 位、10 位、12 位等。 建立時間 建立時間是 DAC 轉換速度快慢的一個重要參數(shù)，指 DAC 的數(shù)字輸入有滿 刻度值的變化時，輸出模

21、擬信號電壓（或電流）達到滿刻度值 1/2LSB 時所需 要的時間。對電流輸出形式的 DAC，建立時間是很短的；而對電壓輸出形式的 DAC，建立時間主要是其輸出運放所需的響應時間。一般 DAC 的建立時間為幾 個納秒至幾個微秒。 本設計選用 8 位 DAC 芯片DAC0832。引腳圖如圖 7 所示。 圖 7-DAC0832 引腳圖 2.4.32.4.3 DAC0832DAC0832 內部構造內部構造 DAC 0832 由 8 位輸入鎖存器、8 位 DAC 寄存器、8 位 D /A 轉換電路組成， 內部邏輯結構如圖 8 和功能表所示。 圖 8-DAC0832 內部邏輯結構 表 2-DAC0832

22、功能表 2.4.42.4.4 DAC0832DAC0832 的工作方式的工作方式 根據對 DAC 0832 的輸入鎖存器和 DAC 寄存器的不同的控制方法，DAC 0832 有如下三種工作方式。 單緩沖方式 此方式控制輸入寄存器和 DAC 寄存器同時跟隨或鎖存數(shù)據，或只控制這兩 個寄存器之一，而另一個接成直通方式。此方式適用于只有一路模擬量輸出或 幾路模擬量非同步輸出的情形。參考電路如 a 圖所示 雙緩沖方式 雙緩沖方式此方式分別控制輸入寄存器和 DAC 寄存器，適用于多路 D/A 同 時輸出的情形。它使各路數(shù)據分別鎖存于各輸入寄存器，然后同時（相同控制 信號）打開各 DAC 寄存器，實現(xiàn)同步

23、轉換。參考線路如圖 b 所示，程序片段如 下： 直通方式 輸入寄存器和 DAC 寄存器都接成直通方式。此時提供給 DAC 的數(shù)據必須來 自鎖存端口。 本設計采用較為簡單的單緩沖方式。 2.4.52.4.5 DAC0832DAC0832 的輸出方式的輸出方式 DAC 0832 的輸出是電流型的。在微機系統(tǒng)中，通常需要電壓信號。這時， 可用運算放大器轉換為單極性或雙極性的輸出電壓。 單極性輸出 如下圖（a）所示，對應數(shù)字量 00H FFH 的模擬電壓 Vo 的輸出范圍是 0 - VREF。 雙極性輸出 如上圖（b）所示，圖中的單極性輸出電壓 Vo1 經運放 OP2 電平偏移、放 大后，對應數(shù)字量

24、00H FFH 的模擬電壓 Vo2 輸出范圍是 - VREF VREF。 本設計采用單極性輸出。 由于 DAC0832 是單路轉換，為了使系統(tǒng)能有更好的控制性，我加了個多 路開關 74HC4051，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的多路控制！ 74HC 4051 是單 8 通道數(shù)字控制模擬電子開關，有三個二進控制輸入端 A、B、C 和 INH 輸入，具有低導通阻抗和很低的截止漏電流。幅值為 4.520V 的數(shù)字信號可控制峰值至 20V 的模擬信號。例如，若 VDD+5V，VSS0，VEE-13.5V，則 05V 的數(shù)字信號可控制-13.54.5V 的 模擬信號。這些開關電路在整個 VDD-VSS 和 VDD-VE

25、E 電源范圍內具有極低的靜 態(tài)功耗，與控制信號的邏輯狀態(tài)無關。當 INH 輸入端“1”時，所有的通道截 止。三位二進制信號選通 8 通道中的一條通道，可連接該輸入端至輸出。 PI.5 P1.6 P1.7 X0 13 X1 14 X2 15 X3 12 X4 1 X5 5 X6 2 X7 4 A 11 B 10 C 9 INH 6 X 3 U4 74HC4051 圖 9-74HC4051 引腳圖 2.52.5 鎖存器鎖存器 本設計采用兩個 74LS373 鎖存器芯片，它實質是一個是帶三態(tài)緩沖輸出的 8D 觸發(fā)器，在單片機系統(tǒng)中為了擴展外部存儲器，通常需要用到 74LS373 芯片。 鎖存就是把信

26、號暫存以維持某種電平狀態(tài)，最主要的作用是緩存，其次完成高 速的控制其與慢速的外設的不同步的問題，再其次是解決驅動問題，最后是解 決一個 I/O 口既能輸出也能輸入的問題。 89C52 訪問外部存儲器時 P0 口和 P2 口共做地址總線，P0 口常接鎖存器再 接存儲器，以防止總線間的沖突。而 P2 口直接接存儲器，因為單片機內部時序 只能鎖住 P2 口的地址，如果用 P0 口傳輸數(shù)據時不用鎖存器的話，地址就改變 了，使用鎖存器來區(qū)分單片機的地址和數(shù)據。 2.5.12.5.1 74LS37374LS373 性能特點性能特點 圖 10-74LS373 引腳圖 1 腳是輸出使能(OE)，是低電平有效，

27、當 1 腳是高電平時，不管輸入 3、4、7、8、13、14、17、18 如何，也不管 11 腳(鎖存控制端，G)如何，輸出 2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部呈現(xiàn)高 阻狀態(tài)(或者叫浮空狀態(tài)); 當 1 腳是低電平時，只要 11 腳(鎖存控制端，G)上 出現(xiàn)一個下降沿，輸出 2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、 16(Q6)、19(Q7)立即呈現(xiàn)輸入腳 3、4、7、8、13、14、17、18 的狀態(tài)。 1D8D 為 8 個輸入端。 1Q8Q 為 8 個輸出端。 G 是數(shù)據鎖存控制端；當

28、 G=1 時，鎖存器輸出端同輸入端；當 G 由“1”變 為“0”時，數(shù)據輸入鎖存器中。 OE 為輸出允許端；當 OE=“0”時，三態(tài)門打開；當 OE=“1”時，三態(tài)門 關閉，輸出呈高阻狀態(tài)。 其中輸入端 1D8D 接至單片機的 P0 口，輸出端提供的是低 8 位地址，G 端 接至單片機的地址鎖存允許信號 ALE。輸出允許端 OE 接地，表示輸出三態(tài)門一 直打開。 2.62.6 分頻器分頻器 由于 89C51 的晶振頻率為 6KHz，而 A/D0809 所要輸入的頻率為 12KHz。所 以需要加一個分頻器 74LS74. 74LS74 內含兩個獨立的 D 上升沿雙 D 觸發(fā)器，每 個觸發(fā)器有數(shù)據

29、輸入（D）、置位輸入（）復位輸入（）、時鐘輸入 （CP）和數(shù)據輸出（Q）。、的低電平使輸出預置或清除，而與其它輸 入端的電平無關。當、均無效（高電平式）時，符合建立時間要求的 D 數(shù)據在 CP 上升沿作用下傳送到輸出端。 圖 11-74LS74 引腳圖 2.72.7 其它電路其它電路 2.7.12.7.1 報警顯示電路報警顯示電路 當系統(tǒng)正常運行時，綠燈亮。當傳感器所采集的信息通過單片機處理，如 果超過設置的上限值或低于下限值時，蜂鳴器進行報警，紅燈亮起。其電路圖 如圖 12 所示。 圖 12-報警電路 2.7.22.7.2 看門狗電路看門狗電路 在由單片機構成的微型計算機系統(tǒng)中，由于單片機的

30、工作常常會受到來自 外界電磁場的干擾，造成程序的跑飛，而陷入死循環(huán)，程序的正常運行被打斷， 由單片機控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作，會造成整個系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不 可預料的后果，所以出于對單片機運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測的考慮，便產生了一 種專門用于監(jiān)測單片機程序運行狀態(tài)的芯片，俗稱“看門狗”。 看門狗電路電路的應用，使單片機可以在無人狀態(tài)下實現(xiàn)連續(xù)工作，其工 作原理是:看門狗芯片和單片機的一個 I/O 引腳相連，該 I/O 引腳通過程序控制 它定時地往看門狗的這個引腳上送入高電平(或低電平)，這一程序語句是分散 地放在單片機其他控制語句中間的，一旦單片機由于干擾造成程序跑飛后而陷 入某一程序段不進入

31、死循環(huán)狀態(tài)時，寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行，這個 時候，看門狗電路就會由于得不到單片機送來的信號，便在它和單片機復位引 腳相連的引腳上送出一個復位信號，使單片機發(fā)生復位，即程序從程序存儲器 的起始位置開始執(zhí)行，這樣便實現(xiàn)了單片機的自動復位。 圖 13-看門狗電路示例 2.7.32.7.3 擴展電路擴展電路 用 8255A 擴展并行 I/O 接口，8255 是通用可編程并行接口芯片，為 40 腳 雙列直插式封裝型。片內有 3 個 8 位并行 I/O 接口，分別稱為 PA 口（PA0-PA7） ， PB 口（PB0-PB7）,PC 口（PC0-PC7） ，其中 PC 口又分為高 4 位和低 4

32、位口，通 過編程可設三種工作模式。 數(shù)據端 A 口、B 口、C 口均為 8 位，可編程選擇為輸入或輸出。端口 C 也可 編程為兩個 4 位端口來用，在具體結構上三者略有區(qū)別： A 口輸入/輸出均有鎖存器，而 B 口和 C 口均有輸出鎖存器，輸入無鎖存器， 有緩沖器。 PB.7 PB.6 PB.5 D0 34 D1 33 D2 32 D3 31 D4 30 D5 29 D6 28 D7 27 RD 5 WR 36 A0 9 A1 8 RESET 35 CS 6 PA0 4 PA1 3 PA2 2 PA3 1 PA4 40 PA5 39 PA6 38 PA7 37 PB0 18 PB1 19 PB

33、2 20 PB3 21 PB4 22 PB5 23 PB6 24 PB7 25 PC0 14 PC1 15 PC2 16 PC3 17 PC4 13 PC5 12 PC6 11 PC7 10 U12 8255A 圖 14-8255A 引腳圖 2.7.42.7.4 上位機通訊電路上位機通訊電路 上位機通訊對單片機而言意義重大，不但可以實現(xiàn)將單片機的數(shù)據傳輸?shù)?電腦端，而且也能實現(xiàn)電腦對單片機的控制。比如你可以把寫入單片機的數(shù)據 碼顯示在電腦上，如可使用一個按鍵當按下它時通過單片機的串口將它發(fā)送到 電腦上顯示，起到仿真器的功效。 通信芯片采用 MAX487，該芯片是 RS485 通訊的低功耗收發(fā)器

34、件，最大可連 接 128 個子系統(tǒng)，最遠傳輸距離 1200 米，傳輸速度可達 250KB/s。MAX487 是個 個準雙向口，即要通過選通來確定是發(fā)送還是接收。需發(fā)送數(shù)據時，發(fā)送方選 通自己的發(fā)送驅動器（MAX487 的 DE） ，該信號反向后選通接收方的接收驅動器 （MAX487 的/RE） 。 圖 15-MAX487 接線圖 2.7.52.7.5 LEDLED 顯示電路顯示電路 加入 LED 顯示是為了便于人機互動，方便工作人員及時了解此時工況。其 具體電路如圖 15。 圖 16-LED 顯示電路 3 3、系統(tǒng)工作過程、系統(tǒng)工作過程 3.13.1 ADC0809ADC0809 工作過程工作

35、過程 時鐘信號 由于 0809 無片選端，因此電路增加了或非門 74LS02 及鎖存 器 74LS373，以便對 0809 進行讀 /寫控制。單片機采用 6MHz 的晶振，ALE 輸 出 6MHz/s 時鐘信號，經 74LS74 觸發(fā)器 2 分頻，得到 500kHz 的時鐘信號，與 0809 的時鐘端 CLK 相連。 通道選擇 三位通道選擇端 ADDA、ADDB、ADDC 與數(shù)據線 P0 口的低三位 P0.0、P0.1、P0.2 相連，用數(shù)據線進行通道選擇，由 P0.0、P0.1、P0.2 三位 決定選擇哪一通道。也可以用地址線選擇通道。 AD0809 的啟動端 START、地址鎖存端 ALE

36、 均為高電平有效。將 START 與 ALE 端連在一起，與 74LS02 的輸出端相連。或非門 74LS02 的兩個輸入端 W R 和 Y0 均為低電平時，其輸出為高電平。當 74LS373 的 3 個輸入端 為 0 時， Y0 為低電平，執(zhí)行外部 I/O 口寫操作時，WR 為低電平。 其中輸入端 1D8D 接至單片機的 P0 口，輸出端提供的是低 8 位地址， G 端接至單片機的地址鎖存允許信號 ALE。輸出允許端 OE 接地，表示輸出三 態(tài)門一直打開。 轉換結束標志 EOC 轉換結束標志 EOC 端經反向器與單片機的 INT0 相連， 即轉換一旦結束，外部中斷 0 則申請中斷。 3.23

37、.2 DAC0832DAC0832 工作過程工作過程 因 ILE 為+5V，故在 P2.0 為低電平時，在寫信號的作用下，輸入數(shù)據直 接打入 DAC 寄存器，經過 A/D 轉換后輸出相應的模擬量。在這種工作方式下， 輸入寄存器和 DAC 寄存器只占用一個 I/O 地址。在本例中，它們的地址可設 為 FEFFH（還可以是 P2.0 = 0 時其他地址，但注意不要和外部 RAM 及其他 I/O 口沖突） 。 由于 DAC0832 具有數(shù)字量的輸入鎖存功能，故可以和 89C51 的 P0 口直 接相連。 4 4、元器件清單、元器件清單 芯片產品型號規(guī)格性能說明數(shù)量 DAC0832D/A 轉換器1 片

38、 ADC0809A/D 轉換器1 片 DM74LS3738 位數(shù)據鎖存器 2 片 SN74LS04N六反相器 1 片 SN74LS02D四 2 輸入或非門 2 片 MAX487收發(fā)器芯片 1 片 74HC4051 多路開關 1 片 74HC74分頻器 1 片 MAX698看門狗芯片 1 片 5 5、心得體會、心得體會 經過兩周的努力,我終于將計控課程設計做完了.在這次作業(yè)過程中,我遇到 了許多困難,但在老師，同學的幫助和我的努力下，我順利的完成了設計。這次 的課程設計讓我受益匪淺。 剛開始在設計時由于對芯片沒有具體認知，所以一次又一次的修改設計方 案，這都暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經驗

39、不足。但在同學的幫助和 老師的輔導下。最終將設計成功完成。 盡管這次設計的時間是短暫的,但過程是曲折的,.對我來說,收獲最大的是 方法和能力.那些分析和解決問題的方法與能力.在整個過程中,我發(fā)現(xiàn)像我們這 些學生最最缺少的是經驗,沒有感性的認識,空有理論知識,有些東西很可能與實 際脫節(jié).總體來說,我覺得做這種類型的作業(yè)對我們的幫助還是很大的,它需要我 們將學過的相關知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來,從中暴露出自身的不足,以待改進。通 過這次設計，我懂得了學習的重要性，了解到理論知識與實踐相結合的重要意 義，學會了堅持、耐心和努力，這將為自己今后的學習和工作做出了最好的榜 樣。 6 6、參考文獻、參考文獻 1

40、 王義軍.數(shù)字電子技術基礎.北京：中國電力出版社，2007 2 劉連浩等.單片機原理與嵌入式應用系統(tǒng)設計.湖北：武漢大學出版社， 2007 3 徐瑋等.C51 單片機高效入門.北京：機械工業(yè)出版社，2006 4 張洪潤等.單片機原理應用.湖南：湖南大學出版社，2007 7 7、工作日記、工作日記 1、7 月 5 日工作日記 今天是第二個課程設計的第一天，上午在聽了計算機控制系統(tǒng)課程設計動 員大會后，我回到寢室又仔細的看了一遍老師給的設計內容以及設計要求，并 把計算機控制系統(tǒng)和單片機的教材找了出來，將有關章節(jié)翻看一遍， 對課程設計有了初步的認識及印象，并確定一下大體的設計方案以及設計計劃。 2、

41、7 月 6 日工作日記 今天是課程設計的第二天，上午我去了圖書館，找了一些有關單片機和計算機 控制系統(tǒng)的書，下午我在自習室仔細閱讀上午借閱的書籍，看過之后，我更加 明確了設計思路以及設計方案。打算照此思路，明天進行具體設計，即合理選 擇器件型號。 3、7 月 7 號工作日記 今天把昨天的疑問都收集起來去主教找老師答疑，在老師耐心的解答下，終于 把一些一直有疑惑的地方理解了，也更有了些自信，確定了各個部分所應完成 的功能。 4、7 月 8 號工作日記 今天把所有合適器件的型號都找了出來，把它們具體的引腳圖和各個引腳功能 也找了出來，進得一番對比后確定最后所要使用的器件。并初步畫出軟件框圖 的草圖。在電腦上初步用 PROTEL 軟件找到各個所需要的器件并連線。 5、7 月 9 號工作日記 由于沒學過 PROTEL 所以畫起圖來還是有點力不從心，所以查看了一些有關 PROTEL 的書籍來邊看邊