路数据采集系统课程设计报告.doc

单路数据采集系统课程设计报告专 业： 电子科学与技术 班 级： 物理系0902 姓 名： 惺惺惜惺惺xx 指导教师： xxxxx 二0一二年十月十八日目 录1、 设计任务.22、 设计思路.23、 设计目的.24、 设计元器件清单.35、 电路所用芯片的介绍.36、 绘制的原理图和PCB图.87、 电路板的制作.98、 实验调试.99、 调试好的成品图.1210、 心得体会.1211、 参考文献.131、 设计任务用C51写出程序，采用AT89S52单片机对p2.0输入的模拟信号进行采样，通过外部信号CNVSTR启动A/D转换，将采样数据通过UARTO发送出去，通过PC机终端观察结果。注意：1、A/D转换器的模拟输入电压采用电位器产生。 2、通过串口调试软件观察A/D转换结果。二、设计思路由于51单片机和 A/D转换器组成的电路使用方便，51单片机种类多，价格便宜，我们对51系列单片机比较了解，适用范围广，更加适合数据采集与处理系统的应用,而且实物图连接电路简单，故本设计采用A/D转换器与AT89S52单片机组成数据采集系统。（1）电路设计：在电路设计上以单片机为控制核心，用单片机I/O口直接定义ADC0808的模拟通道选择信号ADDA、ADDB、ADDC为IN0通道、地址锁存允许(ALE)和转换启动信号(START)、输出允许信号(OE)、查询转换结束状态信号(EOC)和产生时钟信号(CLK)。打开Proteus的ISIS窗口，通过对象选择器按钮，从元件库中选择如下元器件：AT89S52、RES、ADC0809、7805、max232、74LS00、74LS32等元器件。放置元器件、电源和地，连线得到该设计的原理图。（2）编程思路:利用伪指令定义单片机与ADC0809的控制与数据传输线，首先把 ALE和 START连接在一起，用P2.1控制地址锁存允许和转换启动信号，然后利用P2.0产生时钟信号，之后通过查询转换结束后就允许输出，最后通过max232借助电脑直观的看输出结果。三、设计目的 这次设计对于我们来说是一次能力的提升，知识的升华。 一方面，让我们巩固已经学过的知识，并且利用这些知识进行设计。还有让我们对于C51单片机、ADC0809模数转换器等芯片有更进一步的了解。 另一方面，要提高我们的动手能力，由于此次电路图教复杂，因此要求有很好的动手能力，并且可以更好的掌握焊接电路板的流程以及小细节。 最后，对于C51的编程，让我们也有更进一步的熟悉和掌握。四、设计元器件清单电阻： 阻值 瓦数 误差5K 1 0.125W 510K1 0.125W 53302 0.125W 55102 0.125W 52K 1 0.125W 5滑动变阻器：1K 1电容：10u11、1047、30P2集成芯片：ADC08091、78051、max2321、74LS001、74LS321、其他：导线、面包板、晶振一个、一个四脚的开关、三个发光二级管、5、 电路所用芯片的介绍 5.1芯片ADC0809的介绍ADC0809八位逐次逼近式A/D转换器是一种单片CMOS器件，包括8位模拟转换器、8通道转换开关和与微处理器兼容的控制逻辑。8路转换开关能直接联通8个单端模拟信号中的任意一个。 （1）ADC0809的引脚图： 图5-1-1ADC0809管脚图（2）ADC0809模数转换器的引脚功能： IN0IN7:8路模拟量输入。 A、B、C:3位地址输入，个地址输入端的不同组合选择八路模拟量输入。 ALE:地址锁存启动信号，在ALE的上升沿，将A、B、C上的通道地址锁存到内部的地址锁存器。 D0D7:八位数据输出线，A/D转换结果由这8根线传送给单片机。 OE:允许输出信号。当OE=1时，即为高电平，允许输出锁存器输出数据。 START:启动信号输入端，START为正脉冲，其上升沿清除ADC0809的内部的各寄存器，其下降沿启动A/D开始转换。 EOC:转换完成信号，当EOC上升为高电平时，表明内部A/D转换已完成。 CLK:时钟输入信号，0809的时钟频率范围在101200kHz，典型值为640kHz。 （3）ADC0809的接线图此电路图主要接线将八路输入模拟信号转换为数字信号，为数据处理及监控模块提供输入信号。ADC0809与51单片机的接口方法：ADC0809与51单片机的接口有3种形式，分别是查询方式、中断方式和延时等待方式，本题中选用中断接口方式。由于ADC0809无片内时钟，时钟信号时可由单片机的ALE信号经D触发器二分频后获得。ALE引脚得脉冲频率是8051时钟频率的1/6.该题目中单片机时钟频率采用6MHz，则ALE输出的频率是1MHz，二分频后为500Hz，符合ADC0809对频率的要求。 由于ADC0809内部没有地址锁存器，所以通道地址有P0口的低3位直接与ADS0809的A,B,C相连。通道基本地址为0000H0007H。控制信号：将P2.7作为片选信号，在启动A/D转换时。由单片机的写信号和P2.7控制ADC的地址锁存和启动转换。由于ALE和START连在一起，因此ADC0809在锁存通道地址的同时也启动转换。在读取转换结果时，用单片机的读信号和P2.7引脚经或非门后，产生正脉冲作为OE信号用一打开三态输出锁存器。5.2芯片AT89S52的介绍（1）实物图（2） 芯片引脚图以及各引脚的功能AT89S52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可按照常规方法进行编程，亦可在线编程P0口8位漏极开路之双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。访问外部程序和数据存储器时，P0口亦被作为低8位地址/数据复用。P1口有内部上拉电阻的8位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个 TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可作输入口用。此外各引脚还有第二功能。详见下表一：引脚号第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSI（在系统编程用）P1.6MISO（在系统编程用）P1.7SCK（在系统编程用）P2口有内部上拉电阻的8 位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可作输入口。P3口有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p3输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可用作输入口。各个引脚第二功能见下表二：端口引脚第二功能P3.0RXD(串行输入口)P3.1TXD(串行输出口)P3.2INTO(外中断0)P3.3INT1(外中断1)P3.4TO(定时/计数器0)P3.5T1(定时/计数器1)P3.6WR(外部数据存储器写选通)P3.7RD(外部数据存储器读选通)RST复位输入。ALE/PROG访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。PSEN程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器之读选通信号。EA/VPP外部访问允许，要CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端须保持低电平（接地）。XTAL1振荡器反相放大器及内部时钟发生电路之输入端。XTAL2振荡器反相放大器之输出端。5.3芯片max232的介绍（1）芯片引脚图及各引脚的介绍 第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。 第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。 其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。 8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。 TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。 第三部分是供电。15脚GND、16脚VCC（+5v）。5.4芯片74LS32的介绍引脚排列图管脚功能：左下1-1A，2-1B，3-1Y；4-2A，5-2B，6-2Y；7-GND；右起：右上8-3Y，9-3A，10-3B；11-4Y，12-4A，13-4B；14-VCC其中A，B为输入端，Y为输出端，GND为电源负极，VCC为电源正极。6、 绘制的原理图和PCB图 原理图 PCB图7、 电路板的制作在PCB图画好之后，接着就是电路板的制作和元器件的焊接了。这一部分，虽说没有设计那么困难，然而却是最容易出错的地方，得需要操作人很强的动手能力。尤其是在焊接中，一定要小心虚焊、漏焊等小细节。还有，芯片不要插在插槽上进行焊接，防止芯片烧坏,在插二极管和极性电容的时候应该注意其极性，在焊接电路板时，有的焊点很近，焊接时要特别小心，如果不注意很容易导致线路短路的。切记：防止烫伤自己和他人！8、 实验调试利用下面写好的程序，通过串口输出和计算机调试。#include#include #define uchar unsigned char sbit ST=P36; sbit EOC=P32; sbit OE=P37; sbit CLK=P33;sbit RR=P10; void delay(uchar i) uchar j; while(i-) for(j=125;j0;j-); void init_t0() TMOD=0x1; /T0,工作方式1 TH0=0xFF; /20ms定时 TL0=0xFE; TR0=1; /开启T0定时器 ET0=1; /允许T0定时器中断 EA=1; RR=0;/* EA = 1; TMOD = 0x02; TH0=216; TL0=216; TR0=1; ET0=1; ST=1; OE=1; RR=0; */ void cl(void) interrupt 1 using 0 TH0=0xFF; /20ms定时 TL0=0xFE; CLK=CLK; void AD() /TR0=1; /RR=0; OE=0; ST=1; delay(1); ST=0; delay(1); ST=1; / while(EOC=1); while(EOC!=0); /TR0=0; OE=0; SBUF=P0; delay(1); SBUF=0XAA; delay(10); OE=1; TR0=1; void intcom_INT() SCON=0x50;/SCON:serailmode1,8-bitUART,enableucvrTMOD|=0x20;/TMOD:timer1,mode2,8-bitreloadPCON|=0x00;/SMOD=0;TH1=0xFd;/Baud:4800fosc=11.0592MHzTL1=0xfd;IE|=0x90;/EnableSerialInterruptTR1=1;/timer1runvoid intcom() interrupt 4 if(TI=1) TI=0; if(RI=1) RI=0; void main() init_t0(); intcom_INT(); while(1) AD(); TI=0; if(RI=1) RI=0; void main() init(); while(1) AD(); 9、 调试好的成品图10、 心得体会持续六周的课程设计转眼就要结束了，在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。其实生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。通过此次实践，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义。看着这个充满心酸的成品设计，在这里，我想说说自己的一些亲身感受。设计的确是能力和知识的结合体，而我也感觉到自己在知识掌握的不扎实也不全面，需要在以后的日子里在这方面加一把力。同时，焊接虽说是个技术活，但确需要很好耐心以及细心，在这次焊接中，我就犯了一个很大的错误，差点导致此次努力付诸东流。最后，我想说我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。设计中只有一个人知道原