單片機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)

1、單片機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一、前言通常是指有若干相互連接、相互作用的基本電路組成的具有特定功能的電路整體。由于大規(guī)模集成電路和模擬-數(shù)字混合集成電路的大量出現(xiàn)，在單個(gè)芯片上可能集成許多種不同種類的電路。二、課程設(shè)計(jì)的目的和要求2.1、課程設(shè)計(jì)的目的運(yùn)用模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)原理及其應(yīng)用等課程知識(shí),根據(jù)題目要求進(jìn)行軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試,從而加深對(duì)本課程知識(shí)的理解, 把學(xué)過的比較零碎的知識(shí)系統(tǒng)化，比較系統(tǒng)的學(xué)習(xí)開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基本步驟和基本方法，使學(xué)生應(yīng)用知識(shí)能力、設(shè)計(jì)能力、調(diào)試能力以及報(bào)告撰寫能力等有一定的提高。2.2、課程設(shè)計(jì)要求用8051單片機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)，

2、基本要求如下：1、 可實(shí)現(xiàn)8路數(shù)據(jù)的采集，假設(shè)路信號(hào)均為0-5V的電壓信號(hào)；2、 采集數(shù)據(jù)可通過數(shù)碼管顯示，顯示格式為：通道號(hào) 電壓值，如 .53、 可通過鍵盤設(shè)置采集方式；（單點(diǎn)采集、多路巡測(cè)、采集時(shí)間間隔*）4、 具有異常數(shù)據(jù)聲音報(bào)警功能：對(duì)第一路數(shù)據(jù)可設(shè)置正常數(shù)據(jù)的上限值和下限值，當(dāng)采集的數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。（LED顯示報(bào)警）5、 可輸出8路順序控制信號(hào)，設(shè)每路順序控制信號(hào)為一位，順序控制的流程為：三、總體設(shè)計(jì)八路數(shù)據(jù)采集模塊顯示模塊鍵盤模塊報(bào)警模塊八路順序控制模塊8051單片機(jī)實(shí)驗(yàn)原理：從A/D轉(zhuǎn)換器入手，通過編程，實(shí)現(xiàn)硬件上的八路數(shù)據(jù)采集、采集數(shù)據(jù)顯示、通過鍵盤設(shè)計(jì)采集、實(shí)現(xiàn)

3、上下限的報(bào)警功能、八路順序控制信號(hào)。四、硬件設(shè)計(jì)4.1各種芯片的功能、引腳、相應(yīng)的命令控制字格式的介紹1、MCS-51芯片介紹：MCS-51系列單片機(jī)是美國(guó)Intel公司開發(fā)的8位單片機(jī)又可以分為多個(gè)子系列。MCS-51系列單片機(jī)共有40條引腳，包括32條I/O接口引腳、4條控制引腳、2條電源引腳、2條時(shí)鐘引腳。引腳說明： P0.0P0.7：P0口8位口線，第一功能作為通用I/O接口，第二功能作為存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)的地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口。P1.0P1.7：P1口8位口線，通用I/O接口無第二功能。P2.0P2.7：P2口8位口線，第一功能作為通用I/O接口，第二功能作為存儲(chǔ)器擴(kuò)展時(shí)傳送高8位地址。P3.

4、0P3.7：P3口8位口線，第一功能作為通用I/O接口，第二功能作為為單片機(jī)的控制信號(hào)。ALE/ PROG：地址鎖存允許/編程脈沖輸入信號(hào)線（輸出信號(hào)）PSEN：片外程序存儲(chǔ)器開發(fā)信號(hào)引腳（輸出信號(hào)）。EA/Vpp：片外程序存儲(chǔ)器使用信號(hào)引腳/編程電源輸入引腳RST/VPD：復(fù)位/備用電源引腳。2、74LS373芯片介紹：74LS373是帶有三態(tài)門的八D鎖存器，當(dāng)使能信號(hào)線OE為低電平時(shí)，三態(tài)門處于導(dǎo)通狀態(tài)，允許1Q-8Q輸出到OUT1-OUT8，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，輸出三態(tài)門斷開，輸出線OUT1-OUT8處于浮空狀態(tài)。G稱為數(shù)據(jù)打入線，當(dāng)74LS373用作地址鎖存器時(shí)，首先應(yīng)使三態(tài)門的使能信

5、號(hào)OE為低電平，這時(shí)，當(dāng)G端輸入端為高電平時(shí)，鎖存器輸出（1Q-8Q）狀態(tài)和輸入端（1D-8D）狀態(tài)相同；當(dāng)G端從高電平返回到低電平（下降沿）時(shí)，輸入端（1D-8D）的數(shù)據(jù)鎖入1Q-8Q的八位鎖存器中。當(dāng)用74LS373作為地址鎖存器時(shí)，它們的G端可直接與單片機(jī)的鎖存控制信號(hào)端ALE相連，在ALE下降沿進(jìn)行地址鎖存。引腳說明： D0D7：鎖存器8位數(shù)據(jù)輸入線 Q0Q7：鎖存器8位數(shù)據(jù)輸出線GND：接地引腳 Vcc：電源引腳，5V有效 OE ：片選信號(hào)引腳 G：鎖存控制信號(hào)輸入引腳 3、74LS138芯片介紹：74LS138是一個(gè)3-8譯碼器，共16個(gè)引腳。引腳說明：A、B、C：選擇端即信號(hào)輸入

6、端 E1、E2、E3：使能端，其中E1、E2低電平有效，E3高電 平有效 Y0Y7：譯碼輸出信號(hào)，始終只有一個(gè)為低電平 Vcc：電源端，5V GND：線路地4、ADC0809芯片介紹：ADC0809是一種比較典型的8位8通道逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，CMOS工藝，可實(shí)現(xiàn)8路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s左右，采用雙排28引腳封裝。引腳說明： IN0IN7：8路模擬量輸入通道 ADDAADDC：地址線用于選擇模擬量輸入通道 ALE：地址鎖存允許信號(hào) START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào) D0D7：數(shù)據(jù)輸出線 OE：輸出允許信號(hào)，低電平允許轉(zhuǎn)換

7、結(jié)果輸出 CLOCK：時(shí)鐘信號(hào)輸入引腳，通常使用500KHz EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，為0代表正在轉(zhuǎn)換，1代表轉(zhuǎn)換結(jié)束 Vcc：5V電壓 VREF（）、VREF（）：參考電壓5、DAC0832芯片介紹：DAC0832是美國(guó)數(shù)據(jù)公司的8位D/A轉(zhuǎn)化器，片內(nèi)帶數(shù)據(jù)鎖 存器，電流輸出，輸出電流穩(wěn)定時(shí)間為1m，功耗為20mW。引腳說明：D0D7：數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平 ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)線 CS：片選信號(hào)線，低電平有效 WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖有效 XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效 WR2：DAC寄存器寫選通輸入線，低電平有效 IOUT1：電流輸出線，當(dāng)DAC寄存器為

8、全1時(shí)電流最大 IOUT2：電流輸出線，其值與IOUT1之和為一常數(shù) Vcc：電源電壓線，為5V15范圍 VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線，范圍為：10V10VAGND：模擬地DGND：數(shù)字地Rfb：反饋信號(hào)輸入線，調(diào)整Rfb端外接電阻值可以調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度4.2繪出硬件接線圖五、軟件設(shè)計(jì)5.1程序流程圖開始判按鍵若為07，即為通道號(hào)若為A開始循環(huán)采集報(bào)警N顯示通道號(hào)和電壓值系統(tǒng)初始化判斷電壓值是否正常主程序流程圖 5.2主程序、子程序、中斷服務(wù)程序附錄一ORG 0000H LJMP SE11 ORG 000BH LJMP INTT0 ORG 0100HSE11: MOV SP,#53H MOV 7

9、EH,#10H MOV 7DH,#00H MOV 7CH,#01H MOV 7BH,#11H MOV 7AH,#10H MOV 79H,#10H ;顯示緩沖區(qū)初值 MOV R6,#00H MOV R4,#00H MOV 60H,#00H MOV 30H,#30H MOV TMOD,#01H MOV TL0,#0DCH MOV TH0,#0CH SETB EA SETB ET0LO18: CALL DIS MOV A,R4 ;ADC0809內(nèi)部模擬開關(guān) (可以改讀取通道) MOV DPTR,#0FFE0H ;A4A3A2 000 選通Y0 MOVX DPTR,A ;0809的0通道采樣L9: C

10、ALL DIS ;顯示 MOV 7CH,R4 MOVX A,DPTR ;取出采樣值 A = 00-FF MOV R0,#79H CALL PTDS ;采樣值送顯示緩沖區(qū) CALL DIS CALL GetKey SJMP LO18 ;循環(huán)PTDS: MOV B,#33H DIV AB SWAP A MOV R5,A MOV A,B MOV B,#05H DIV AB ORL A,R5 DA A MOV R1,A ;拆送顯示緩沖區(qū) JMP NO1NO: ADD A,R1 ;把電壓值的整數(shù)位和小數(shù)位加起來 MOV R1,A;- ;報(bào)警子程序NO1: CJNE R1,#40H,MAX1 ;判斷上線電

11、壓值，大于4V，LED1燈亮MAX1: JC MAX2 CLR P3.0MAX2:JNC NO2 SETB P3.0NO2: CJNE R1,#10H,MIN1 ;判斷下線電壓值，小于1V，LED2燈亮MIN1: JNC MIN2 CLR P3.1MIN2:JC NO3 SETB P3.1NO3: ACALL PTDS1 MOV A,R1 SWAP APTDS1: ANL A,#0FH MOV R0,A INC R0 RETDIS: PUSH DPH PUSH DPL SETB RS1 MOV R0,#7EH MOV R2,#20H MOV R3,#00H MOV DPTR,#LS0LS2:

12、MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR CJNE R0,#7AH,AA ANL A,#7FHAA: MOV R1,#0DCH MOVX R1,A MOV A,R2 inc R1 MOVX R1,ALS1: DJNZ R3,LS1 CLR C RRC A MOV R2,A DEC R0 JNZ LS2 movx r0,a dec r0 cpl a movx r0,a CLR RS1 POP DPL POP DPH RETGetKey: call ScanKey MOV R5,A CJNE R5,#20H,BIAN ;R5標(biāo)志位用于判斷前后值是否變化 SJMP XUAN ;若R5無變化，則轉(zhuǎn)

13、至XUAN，保持原先的通道模式BIAN: CLR TR0 MOV 40H,R5 ;R5有變化，選擇變化后的通道 MOV R4,40H ;R4為渠道的選通值 MOV R6,40H ;R6用于判斷選通XUAN: SETB C CJNE R6,#8,QING ;判斷選擇的通道是0-7：cy = 1，還是8-F：cy = 0。QING: JC LO20 ;若通道為0-7，轉(zhuǎn)至Lo20,保持原先的通道； CJNE R5,#20H,QING1 ;判斷通道8-F的通道值是否有變化；若無變化，則原先的通道遞增模式，繼續(xù)執(zhí)行 SJMP XUNQING1: MOV R4,#0FFH ;用于清零。 SJMP XUN

14、XUN: SETB TR0 MOV R4,60HLO20: ret ;子程序返回ScanKey:setb RS1 mov r2,#0feh ;列掃描 mov r3,#08h ;列掃描的次數(shù) mov r0,#00h ;掃描到的列號(hào)值LoopS: mov r1,#0DDH ;列掃描入口FFDDH mov a,r2 movx r1,a ;開始列掃描 rl a mov r2,a inc r1;鍵入口地址FFDEH movx a,r1 ;讀取行信息 cpl a anl a,#0fh ;無按鍵A=0，有按鍵A！=0 jnz Scan inc r0 djnz r3,LoopSReTKey3:mov a,#2

15、0hTKey3: mov r2,a clr a mov r1,#0DDH movx r1,a mov a,r2 clr RS1 retScan: cpl a jb acc.0,TKey0 mov a,#00h sjmp EndLoopTKey0: jb acc.1,TKey1 mov a,#08h sjmp EndLoopTKey1: jb acc.2,TKey2 mov a,#10h sjmp EndLoopTKey2: jb acc.3,ReTKey3 mov a,#18hEndLoop:add a,r0 ;a為行號(hào)值(頭)：00，08，10，18 sjmp TKey3INTT0: PUS

16、H ACC PUSH PSW SETB PSW.3 MOV TL0,#0DCH MOV TH0,#0CH MOV A,30H DEC A MOV 30H,A JNZ RET0 MOV A,60H INC A CJNE A,#00H,D0 MOV 30H,#30HD0: CJNE A,#01H,D1 MOV 30H,#30HD1: CJNE A,#02H,D2 MOV 30H,#60HD2: CJNE A,#03H,D3 MOV 30H,#10HD3: CJNE A,#04H,D4 MOV 30H,#10HD4: CJNE A,#05H,D5 MOV 30H,#10HD5: CJNE A,#06

17、H,D6 MOV 30H,#10HD6: CJNE A,#07H,D7 MOV 30H,#60HD7: MOV 60H,A CJNE A,#08H,RET0 MOV A,#00H MOV 60H,A MOV 30H,#30HRET0: POP PSW POP ACC RETILS0: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0C6H,0F0H END六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 七、結(jié)束語(yǔ)這次的課程設(shè)計(jì)是一次全面的綜合性質(zhì)的課程設(shè)計(jì)，讓我們溫習(xí)了前面所學(xué)的知識(shí)，并且能好好地實(shí)踐。 我們從中也學(xué)會(huì)了很多，懂得了很多。比如構(gòu)思，一開始在做如何把顯示的范圍縮小到0到5。我們的想到了先把要顯示的數(shù)據(jù)除以51，再用余數(shù)去除以5.1，前后所得的數(shù)據(jù)分別是高位和地位要顯示的數(shù)據(jù)。可是除以5.1不容易做到，通過老師的提點(diǎn)，我們知道了可以通過把5.1近似看作5來處理，這樣編寫起來就容易多了。這著實(shí)讓我們