单片机与接口技术课程设计（论文）-直流4-20mA电流信号发生器.doc

辽 宁 工 学 院单片机与接口技术 课程设计（论文）题目： 直流4-20ma电流信号发生器 院（系）：信息科学与工程学院专业班级： 电气044 学 号： 040303112 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 副教授 起止时间：07-07-02至07-07-08课程设计（论文）任务及评语院（系）：信息科学与工程学院 教研室：电气学 号040303112学生姓名尹兴强专业班级044课程设计（论文）题目直流4-20ma电流信号发生器课程设计（论文）任务完成直流4-20ma电流信号发生器的硬件和软件设计。任务包括：1直流电流信号在4-20ma之间可调，分辨率为1/250。2按键可选择输出电流。3显示器可显示输出电流。4设计电源电路，信号发生器电源采用ac220v5写出程序流程图及汇编程序。指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 年 月 日辽 宁 工 学 院 课 程 设 计 说 明 书（论 文）目 录第1章 课程设计目的与要求.11.1 课程设计目的11.2 课程设计的实验环境11.3 课程设计的预备知识11.4 课程设计要求1第2章 课程设计内容2第3章 课程设计的考核23.1 课程设计的考核要求23.2 课程性质与学分2第4章 设计34.1电流信号发生器的方案设计.44.2电源电路设计.54.3时钟复位电路计. 6 4.4 8051单片机设计与d/a接口电路设.74.5偏移电路计.84.6主程序、流程定时输出程序设计.9参考文献10第1章 课程设计目的与要求1.1 课程设计目的“单片机与接口技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。因此，要求学生能综合应用所学知识，设计与制造出具有较复杂功能的小型单片机系统，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。 能够较全面地巩固和应用“单片机”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型单片机系统设计的基本方法。 培养独立思考、独立收集资料、独立设计规定功能的单片机系统的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。1.2 课程设计的实验环境利用windows操作系统及应用软件进行绘图和编程。1.3 课程设计的预备知识熟悉单片机与接口技术课程的相关知识及电子线路cad工具软件。1.4 课程设计要求按课程设计指导书提供的课题，根据第二章给出的基本要求及参数独立完成设计，课程设计说明书应包括以下内容： 1、对设计课题进行简要阐述，并说明设计任务及具体要求。 2、论述系统设计方案，并画出总体电路结构图及功能分割图。3、能够较熟练地应用电子线路cad工具完成单片机系统的硬件设计任务。4、各功能模块设计说明、设计实现过程及源程序。 5、能够较熟练地应用一种编辑软件编写程序，掌握单片机系统软件设计的基本方法6、课程设计报告应内容完整、字迹工整、图表整齐规范、数据详实。7、课程设计总结8、字数4000左右，有系统电气原理图。第2章 课程设计内容设计技术参数1直流电流信号在4-20ma之间可调，分辨率为1/250。2按键可选择输出电流。3显示器可显示输出电流。4设计电源电路，信号发生器电源采用ac220v5写出程序流程图及汇编程序。工作量1、系统硬件框图设计说明2、输出通道控制电路设计3、按键及显示电路设计4、cpu最小系统设计5、内部定时中断服务子程序设计6、主程序设计工作计划第一天第二天第三天第四天第五天da转换器及输出通道控制电路设计按键、显示电路设计cpu最小系统设计电源的设计主程序、流程定时输出程序设计第3章 课程设计的考核3.1 课程设计的考核要求课程设计采用五级(优、良、中、及格、不及格)评分制。3.2 课程性质与学分单片机与接口技术课程设计的课程性质：考查 学分：2第4章 设计4.1电流信号发生器的方案设计号信发生器的设计任务就是产生三路信号，并且提供和主机通讯的软硬件接口。首先根据输出信号的频率和幅值进行编码，存储在单片机的rom里，然后以一定的时间间隔依次将这些数字量送往 d/a进行转换输出，这样，只要循环不已的送数，在d/a的双极性输出端就可以得到信号波形。信号的输出时序受上位机控制。 设计直流可调电流信号发生器。采用cpu系统，定时/计数器电路，按键显示电路来显示其数值。课程设计的主要任务是设计直流电流信号在4-20ma之间可调，分辨率为1/250。按键可显示输出电流，利用可调电源来控制其输出电流。信号发生器电源采用ac220v。系统硬件框图设计说明 按 键电 源 电 路时钟复位电路8051单片机d/a转换器偏移放大电路显 示系统硬件框图4.2电源电路设计 通过电源输入电路将220v交流电转换为直流电向主电路供电。保证电流信号发生器主电路安全可靠的工作。 电源输入电路4.3时钟复位电路设计 采用单片机片内的振荡器、上电复位和外部硬件看门狗电路。看门狗采用maxim公司的max706芯片,硬件电路如图。 max706可以提供至少200ms宽度的复位脉冲，为使看门狗溢出有效必须把max706的wdo和mr连接起来，看门狗输入wdi连接4051的任何一个i/o端口都可。max706在程序运行期间监控整个系统的运行，喂狗程序必须在1.6秒之内使wdi引脚电平发生改变，否则max706将发出复位指令，使整个系统复位，看门狗时序如图所示。 复位电路 看门狗时序图 4.4 8051单片机设计与d/a接口电路设计dac0832是具有8位精度的四通道d/a转换器，最小分辨电压约为4mv，可以满足设计的精度要求。每个通道都有一个输入锁存器，可以对输入的数字量进行锁存；输出端带有输出缓冲放大器。ad7226有一条写入控制线wr，两条地址线a0、a1，通过地址线可以选择不同的d/a转换通道。写入时序如图4所示。 由于8051没有专门的地址和读写控制引脚，此处可以通过普通的i/o引脚参考ad7226的写入时序，利用软件进行时序模拟。可以通过改变延时的时间来改变输出的频率。是利用4051的p3.0、p3.1口作为a0、a1的地址线，p3.5作为wr的写入控制线的硬件参考电路，相应的示例程序如下： . mov p1, a ；p1口置数 mov p3, #0fch ；选择通道a clr p3.5 ；置p3.5 低电平 setb p3.5 ；置p3.5 高电平，上升沿锁存数据 lcall delay ；调用延时子程序 .单片机及接口电路设计4.5偏移电路设计dac0832的每一个通道都可以单独用来提供单极性或双极性的输出，要获得双极性的输出必须外加运算放大器和偏移电阻，输出电压的范围取决于参考电压的大小，如图6是在单极性电源供电情况下的双极性输出电路图，要注意偏移电阻的阻值匹配。 ad7226双极性输出电路放大电路设计 放大电路主要是对dac0832输出的双极性电压信号幅值进行处理，以达到使用的要求。放大电路的输入极增加一个一阶低通滤波器，以防止d/a输出的高频成分干扰；采用低频运放作为射随器以提高输入阻抗。放大电路部分如图所示。 放大电路（部分）4.6按键、显示电路设计在单片机应用系统中，同时需要使用键盘与显示器接口时，为了节省i/o口线，常常把键盘与显示器做在一起，构成实用的键盘，显示器组合接口电路。本设计采用8155扩展i/o口构成的键盘，显示器接口电路。led显示器采用共阴极。段选码有8155pb口提供，位选码有pa口提供。led的驱动采用集电极开路输出8位驱动器8717。led采用动态显示，软件译码，键盘采用逐列扫面查询工作方式。键盘扫描子程序key: mov a#30 mov dptr, #7f00h movx dptr, akey1: acall ks jnz lk1 acall display ajmp kbzlk1: acall display acall display acall ks jnz lk2 ajmp kbzlk2: mov r2,#0feh mov r4, #00hlk3: mov dptr,#7f01h mov a,r2 movx dptr, a inc dptr inc dptrlone: jb acc, lthr mov a, #08h ajmp lkpltow: jb acc ,lthr mov a, #10h ajmp lkplthr: jb acc ,next mov a, #08hlkp: add a, r4 push acclk4: acall display acall ks jnz lk4 pop acckbz: mov a,#0ffh ajmp kendks: mov dptr,#7f01h mov a,#00h movx dptr,a inc dptr inc dptr movx a,dptr cpl a anl a,#0fhret动态显示扫描子程序display: mov a,#03h mov dptr,#7f00h movx dptr,a mov r0, #78h mov r3, #7fh mov a,r3diro: mov dptr, #7f01h movx dptr,a inc dptr mova a,ro add a,#0dh movc a, apc movx dptr, a acall del1 inc r0 mov a, r3 jnb acc.