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基于于MCS51单片机的实验开发系统测控接口模块设计与实验改进开题报告.doc

基于于MCS51单片机的实验开发系统测控接口模块设计与实验改进【程序+仿真文件】

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关键词：: 基于 mcs51 单片机实验试验开发系统测控接口模块设计改进改良程序仿真文件

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基于于MCS51单片机的实验开发系统测控接口模块设计与实验改进

52页 23000字数+说明书+开题报告+任务书+答辩PPT+测控接口模块仿真

任务书.doc

基于于MCS51单片机的实验开发系统测控接口模块设计与实验改进开题报告.doc

基于于MCS51单片机的实验开发系统测控接口模块设计与实验改进论文.doc

外文翻译--51系列单片机的功能和结构.doc

测控接口模块仿真.rar

程序.rar

基于MCS51单片机的实验开发系统测控接口模块设计与实验改进

摘要：

　　　本文进行了基于MCS51单片机的实验开发系统测控接口模块设计，并进行了相关实验改进。其中，在实验设计部分，模数转换模块采用ADC0809作为8通道模拟信号采集芯片，并通过此芯片将模拟信号转换成数字信号送80C51进行处理，再通过数码显示模块显示出实验结果。数模转换模块是将数字量由单片机输入DAC0832转换成模拟电压信号，通过电压表测出电压。系统中进行了精简的硬件电路设计，充分利用了软件资源，同时兼顾系统的性能指标，采用了四位数码管进行动态显示，分别显示模拟通道数以及采集到的模拟电压值。实验改进部分是在机械设计制造及其自动化本科专业单片机技术课程现有实验设备和相关实验方案的基础上，改进部分实验方案，便于更好的展现测控接口的实验原理和功能，使学生以主体的身份积极参与到实验设计过程中，以培养学生的自主解决问题能力和科技创新能力。此次实验设计部分调试达到了预期的设计要求，能够将采集到的电压信号清晰的显示出来；毕业设计达到了教学实验系统和方案改进的目的，为单片机技术课程的实验教学改革提供了一种具有实用价值的改革思路。

关键词：MCS51单片机、测控接口、模数转换器ADC0809、数模转换器DAC0832、实验改进

第一章绪论1

1.1选题的目的与意义1

1.2本课题在国内外的研究状况及发展趋势1

1.3主要研究内容2

第二章基础理论和系统整体方案设计3

2.1单片机内部结构及系统组成3

2.1.1 单片机的封装引脚及功能3

2.1.2 单片机内部结构4

2.1.3单片机系统组成5

2.2测控接口D/A数模转换器6

2.2.1 DAC0832的主要性能和特点6

2.2.2 DAC0832的内部结构及引脚图6

2.2.3 DAC0832的工作方式8

2.3测控接口A/D模数转换器9

2.3.1 ADC0809主要性能10

2.3.2 DAC0832的内部结构和封装引脚10

2.3.3 ADC0809的工作方式11

2.4测控接口模块方案设计12

2.4.1单片机硬件系统设计的基本原则13

2.4.2单片机软件系统设计的基本原则14

2.4.3系统整体设计方案框图14

2.5本章小结14

第三章硬件系统电路设计16

3.1系统整体硬件设计结构框图16

3.2 硬件芯片的选择和电路设计16

3.2.1单片机最小系统16

3.2.2 A/D转换器模块17

3.2.3 74LS47芯片模块19

3.2.4 BCD-7段数码管模块20

3.3测控接口模块整体电路设计21

3.3.1模块整合21

3.3.2测控接口硬件系统电路图21

3.5本章小结22

第四章软件系统程序设计23

4.1 keil编程软件介绍23

4.1.1软件系统概述23

4.1.2编程优势23

4.2程序结构23

4.2.1 C语言的结构特点23

4.2.2程序结构框图24

4.2.3测控接口驱动程序24

4.3软件编程以及生成编译文件26

4.3.1 C语言编程26

4.3.2 建立编译文件26

4.4本章小结28

第五章仿真与调试29

5.1 proteus仿真软件29

5.1.1仿真软件简介29

5.1.2 proteus的功能及特点29

5.2测控接口的proteus布线电路图30

5.3仿真与调试30

5.3.1仿真30

5.3.2调试31

5.4本章小结33

第六章数模转换实验方案改进34

6.1单片机实验教学现状和主要问题34

6.1.1单片机实验教学现状34

6.1.2单片机实验教学的主要问题34

6.2教学实验方案改进方法34

6.3实验方案改进案例36

6.3.1 DAC0832实验指导材料36

6.3.2 数模转换器实验方案改进38

6.4本章小结40

第七章总结与展望42

7.1 工作过程总结42

7.2系统功能的拓展方向42

结束语43

致谢44

参考文献45

附录46

1.3主要研究内容

　　　本次毕业设计主要设计MCS51系列单片机的实验开发系统测控接口模板，以进行模拟信号和开关量的采集和输出，外部传感器输出信号由ADC0809转换成数字量输入单片机；单片机输出的控制信号，经DA0832转换成模拟量后输出，同时，实现开关量的输入输出，具体内容如下所示：

1．分析各类基于MCS51系列单片机的实验开发系统测控接口模板设计方法，主要包括模拟量的输入输出；

　　　2．设计出通用模块的电路原理图，主要包括单片机最小系统、模拟量采集模块、模拟量输出模块、并用proteus完成部分模块的仿真；

3．在proteus上调试电路，确定硬件电路；

　　　4．编写相应软件程序，进行软件的调试；

5．进行系统软件、硬件结合进行整机调试，实现通用开关量、模拟量的输入输出；

　　　针对本科单片机课程实验教学，进行测控接口模块实验方法的更新和改进。

测控接口模块仿真.gif

内容简介：: 西安文理学院本科毕业设计（论文）任务书题目基于MCS51单片机的实验开发系统测控接口模块设计与实验改进学生姓名韩兴学号08102080227专业班级08机电2班指导教师吕建波罗振元职称助理实验师工程师教研室实验室实训中心毕业设计（论文）任务与要求1、查阅国内外MCS51系列单片机应用的研究现状，了解MCS51系列单片机实验开发系统测控接口模板的构成，撰写开题报告和不少于1000字的外文翻译；2、分析各类基于MCS51系列单片机的实验开发系统测控接口模板设计方法，进行数模转换和模数转换模块的设计；3、设计实验开发系统测控接口模板的电路原理图，用proteus完成部分模块的仿真，并且在仿真软件上进行仿真的调试。4、编写相应的软件程序，并进行软硬件综合调试，实现模拟量的输入输出；5、针对本科单片机课程实验教学，进行测控接口模块实验方法的更新和改进；6、撰写毕业论文，进行毕业答辩。毕业设计（论文）工作进程起止时间工作内容2012.1.10 - 3.62012.3.7 3.152012.3.16 3.252012.3.26 4.52012.4.6 4.152012.4.16 4.202012.4.20 5.12012.5.1 5.52012.5.5 - 5.11查阅资料，了解MCS51系列单片机应用的国内外研究现状和实验开发系统测控接口模板的构成，撰写开题报告和不少于1000字的外文翻译；分析各类基于MCS51系列单片机的实验开发系统测控接口模板设计方法，主要包括模拟量的输入输出；设计出实验开发系统测控接口模板电路原理图，用proteus完成部分模块的仿真；在仿真软件上调试电路，确定硬件电路，画出电路的PCB板，有条件情况下进行PCB制板；编写相应软件程序，进行软件的调试；系统软件、硬件结合进行整机调试，实现模拟量的输入输出；进行测控接口模块实验方法的更新和改进；撰写毕业论文初稿；修改论文并定稿，整理全部资料，准备毕业答辩。开始日期 2012.1.10 完成日期 2012.5.11 教研室主任（签字）系主任（签字）西安文理学院本科毕业设计（论文）开题报告题目基于MCS51单片机的实验开发系统测控接口模块设计与实验改进学生姓名韩兴学号08102080227专业名称机械设计制造及其自动化指导教师吕建波罗振元开题时间2012.2.29班级 08级（2）班一、选题目的和意义科技，一个以新兴产业、新兴技术、新兴人才为基础的名词，在社会的高速发展中，科技起着只至关重要的作用。计算机便是高端科技的中坚力量，随着计算机的出现，科技的发展迅速带动社会进入自动化、信息化、智能化的时代。单片机，即单片微型计算机，它是现代化智能微型控制器的核心，是计算机实现自动化测控的巨大成果。此次设计以MCS51单片机为基础，进行试验开发系统测控接口模板的设计和改进，在对单片机系统深入的学习的同时，主要进行A/D转换数模转换和模数转换接口模板的实验和改进。在实际工程中，经常需要检测被测对象的一些物理参数，这些参数的模拟信号要通过传感器转换成数字信号。本次对于测控模板的设计和改进，会进一步加深对单片机接口模板的认识和学习，并通过实验的调试掌握基本的实验原理；通过模板的设计，熟练掌握设计的理念和方法；通过对单片机接口的设计和改进，进一步了解单片机在工程实际中的运用，并以次为基础，为将来更好的开发单片机打下坚实的基础。二、本课题在国内外的研究状况及发展趋势世界上第一个单片机诞生于1971年，它经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。在后续的不断开发和演变过程中，20世纪80年代初，Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上，推出了MCS-51系列8位高档单片机。MCS-51系列单片机无论是片内RAM容量，I/O口功能，系统扩展方面都有了很大的提高。目前，几乎所有的自动化控制系统都离不开单片机，因为它强大的控制能力和低廉的价格、广泛的使用空间，使得单片机在当前社会得到了巨大的发展，可靠性及应用水平越来越高和互联网连接已是一种明显的走向。所集成的部件越来越多；NS（美国国家半导体）公司的单片机已把语音、图象部件也集成到单片机中，也就是说，单片机的意义只是在于单片集成电路，而不在于其功能了；如果从功能上讲它可以讲是万用机。原因是其内部已集成上各种应用电路。功耗越来越低和模拟电路结合越来越多。在国内，我国单片机年容量已达1-3亿片，且每年大约以16%的速度增长，但相对于世界市场，我国的占有率还不到1%。这说明单片机的应用在我国才刚刚起步，有着广阔的前景。将会向低功耗、单片化、微型化、大容量、高性能、低价格和简易化开发方向发展。单片机的主流发展趋势：1.低功耗CMOS化。MCS-51系列的80C51推出时的功耗达120mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。2微型单片化常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)等集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成。3主流与多品种共存现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以MCS-51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的WinBond系列单片机。在一定的时期内，这种情形会随着社会的发展和科技的改进，单片机的设计走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。3、主要研究内容本次毕业设计主要设计MCS51系列单片机的实验开发系统测控接口模板，以进行模拟信号和开关量的采集和输出，外部传感器输出信号由ADC0809转换成数字量输入单片机；单片机输出的控制信号，经DA0832转换成模拟量后输出，同时，实现开关量的输入输出，具体内容如下所示： 1分析各类基于MCS51系列单片机的实验开发系统测控接口模板设计方法，主要包括通用开关量、模拟量的输入输出；2设计出通用模块的电路原理图，主要包括单片机最小系统、模拟量采集模块、模拟量输出模块、开关量采集模块、开关量输出模块，并用proteus完成部分模块的仿真； 3在仿真软件上调试电路，确定硬件电路，用DXP软件画出电路的PCB板；4编写相应软件程序，进行软件的调试； 5进行系统软件、硬件结合进行整机调试，实现通用开关量、模拟量的输入输出；6. 针对本科单片机课程实验教学，进行测控接口模块实验方法的更新和改进；指导教师意见及建议：签字：年月日教研室审核意见：签字：年月日注：此表前三项由学生填写后，交指导教师签署意见，经教研室审批后，才能开题。西安文理学院本科毕业设计（论文）中期检查表题目基于MCS51单片机的实验开发系统测控接口模块设计与实验改进学生姓名韩兴学号08102080227专业名称机械指导教师吕建波罗振元检查时间2012.4.9班级08级2班毕业设计（论文）进展情况本人自毕业设计任务下达以后，积极联系指导教师进行毕业设计，通过对单片机测控接口技术的相关资料的学习和探究，现基本完成以下设计工作：1.查阅资料，了解了MCS51系列单片机应用的国内外研究现状和实验开发系统测控接口模板的构成。2.深入了解和学习了模数以及数模转换器的工作原理，在单片机开发板上成功调试了数模转换器的输入和输出实验。3.回顾学习C语言以及相关单片机的程序设计内容，为下一步实验方案程序设计做准备。4.初步拟定了测控接口模块实验改进方案，拟采用项目驱动式试验教学法，着手搭建电路。下一步的设计内容是：完成测控接口实验设计，学习当前测控接口的学生实验，并对实验方案经行研究，提出改进方案，完成整个设计，并着手撰写论文。指导教师意见1、学生整体上已清楚本毕业设计的主要工作内容和相关技术路线，对MCS51单片机的实验开发系统测控接口模板设计与实验改进有了整体的认识；2、中期考核前部分任务已按期完成，后期还需积极努力；3、学生能够积极联系指导教师，探讨自己的毕业设计进展情况及设计方法，师生指导关系正常。签字：年月日教研室意见签字：年月日西安文理学院本科毕业设计（论文）指导教师评分表学生姓名韩兴学号08102080227专业机械设计制造及其自动化班级08级2班毕业设计（论文）题目基于MCS51单片机的实验开发系统测控接口模块设计与实验改进设计（论文）起止时间 2012 年1月10日至 2012 年 5月11日指导教师评语：在毕业设计过程中，该生积极主动与指导老师联系，根据阶段要求，按时提交相关文档，态度积极认真。该论文选题为基于MCS51单片机的实验开发系统测控接口模块设计与实验改进，具有一定的实际工程应用意义，选题与本专业方向相关，符合要求，工作量大小合适；从论文的内容来看，该生收集并查阅的大量的单片机系统、测控接口、实验方案改进等方面的资料，同时能够把这些资料有机结合并加以应用，分析了测控接口的功能和运用，并进行了系统软硬件设计，包括单片机最小系统、模数转换、数码管显示模块和实验方法改进，最后进行了proteus仿真和PCB板设计，论文的论述依据详实充分，结构合理，层次清楚，对业务的阐述清晰，逻辑结构合理，写作用语规范。总体来讲，论文选题符合要求，工作量充足，且查阅了大量资料，论据充实，写作规范，达到了本科毕业的水平。建议成绩：指导教师签名：年月日西安文理学院本科毕业设计（论文）评阅教师评分表学生姓名韩兴学号08102080227专业机械设计制造及其自动化班级08级2班毕业设计（论文）题目基于MCS51单片机的实验开发系统测控接口模块设计与实验改进设计（论文）起止时间 2012 年1月10日至 2012 年 5月11日评阅教师评语：建议成绩：评阅教师签名：年月日西安文理学院本科毕业设计（论文）答辩记录学生姓名韩兴学号08102080227专业名称机械设计制造及其自动化答辩时间2012年5月18答辩地点B0405指导教师吕建波、罗振元题目基于MCS51单片机的实验开发系统测控接口模块设计与实验改进答辩小组成员姓名职称姓名职称提

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