单片机课程设计-模拟量采样.doc

沈 阳 工 程 学 院课 程 设 计 单片机原理及应用课程设计题目： 模拟量采样 系 别 自动化学院 班级 电自专122 学生姓名 学号 指导教师 职称 教授、副教授 起止日期：14年06月23日起至14年06月27日止沈 阳 工 程 学 院课程设计任务书课程设计题目： 模拟量采样 系 别 自动化学院 班级 电自专122 学生姓名 学号 指导教师 健 职称 教授、副教授 课程设计进行地点： 单片机实验室(F207) 任 务 下 达 时 间：2014 年06 月20日起止日期： 14年06月23日起至14年06月27日止系主任 2014年 06月 18日批准一、设计目的通过课程设计使学生更进一步掌握单片机原理及应用课程的有关知识，提高应用单片机解决问题的能力，加深对单片机应用的理解。通过查阅资料，结合所学知识进行软、硬件的设计，使学生初步掌握应用单片机解决问题的步骤及方法。为以后学生结合专业从事单片机应用奠定基础。二、设计的原始资料及依据8031单片机、可编程接口8255，LED指示灯。8255与单片机接口、8255与LED接线；8255初始化及编程。三、设计的主要内容及要求（1）用发光二极管显示采样结果，并随采样值变化。（2）再用一个发光二极管：当所采样的模拟量大于3V时，发光管亮，否则灭。四、对设计说明书撰写内容、格式、字数的要求 1.课程设计说明书（论文）是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。2.学生应撰写的内容为：目录、正文、参考文献等。课程设计说明书（论文）的结构及各部分内容要求可参照沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范执行。应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。3.说明书（论文）手写或打印均可。手写要用学校统一的课程设计用纸，用黑或蓝黑墨水工整书写；打印时按沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范的要求进行打印。4. 课程设计说明书（论文）装订顺序为：封面、任务书、成绩评定表、目录、正文、总结、参考文献。五、 设计完成后应提交成果的种类、数量、质量等方面的要求；提交课程设计说明书一份。在说明书中要有设计原理、硬件电路接线图、设计的程序及必要注释等。六、时间进度安排；顺序阶段日期计 划 完 成 内 容备注11.0天查阅资料及程序设计23.0天上机调试程序30.5天成绩评定40.5天书写报告模拟量采样沈 阳 工 程 学 院单片机原理及应用课程设计成绩评定表系（部）： 自动化学院 班级： 电自专122 学生姓名： 指 导 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分调研论证能独立查阅文献,收集资料；能制定课程设计方案和日程安排。0.15432工作能力态度工作态度认真，遵守纪律，出勤情况是否良好，能够独立完成设计工作， 0.25432工作量按期圆满完成规定的设计任务，工作量饱满，难度适宜。0.25432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.55432指导教师评审成绩（加权分合计乘以12） 分加权分合计指 导 教 师 签 名： 年 月 日评 阅 教 师 评 审 意 见评价内容具 体 要 求权重评 分加权分查阅文献查阅文献有一定广泛性；有综合归纳资料的能力0.25432工作量工作量饱满，难度适中。0.55432说明书的质量说明书立论正确，论述充分，结论严谨合理，文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，图表完备，书写工整规范。0.35432评阅教师评审成绩（加权分合计乘以8）分加权分合计评 阅 教 师 签 名： 年 月 日课 程 设 计 总 评 成 绩分 目录摘要2第一章 简介3第二章 设计思路5第三章 实验程序6第四章 程序流程图7第五章 硬件接线图8第六章 课程总结9第七章 参考文献11单片机课程设计组员分工.12单片机课程设计组员评定1318摘要本文介绍了基于单片机的数据采集的硬件设计和软件设计，数据采集系统是模拟域与数字域之间必不可少的纽带，它的存在具有着非常重要的作用。本文介绍的重点是数据采集系统，而该系统硬件部分的重心在于单片机。数据采集与通信控制采用了模块化的设计，数据采集与通信控制采用了单片机AT89S52来实现，硬件部分是以单片机为核心，还包括A/D模数转换模块，显示模块，和串行接口部分。该系统从机负责数据采集并应答主机的命令。8路被测电压通过模数转换器ADC0809进行模数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，并将转换后的数据通过串行口p2.6传输到上位机，由上位机负责数据的接受、处理和显示，并用LED数码显示器来显示所采集的结果。对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序进行了设计。8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。 其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构如图所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。关键词：数据采集 51单片机 ADC0809转换器 8255芯片第一章 简介一、课程任务内容编写实验程序，将ADC单元中提供的0V5V信号源作为ADC0809的模拟输入量，进行A/D转换，通过8031的P1口输出采样的结果，在LED上显示采样结果。二、课程任务原理ADC0809包括一个8位的逐次逼近型的ADC部分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑。用它可直接输入8个单端的模拟信号，分时进行A/D转换，在多点巡回检测、过程控制等应用领域中使用非常广泛。ADC0809的主要技术指标为：分辨率：8位单电源：5V总的不可调误差：1LSB转换时间：取决于时钟频率模拟输入范围：单极性05V时钟频率范围：10KHz1280KHzADC0809的外部管脚如图3-2-1所示，地址信号与选中通道的关系如表3-2-1所示。 图1-0-0 ADC0809外部引脚图 管脚功能说明如下：IN0IN7:8路模拟信号入口D0D7:八位转换后的数据输出口START:A/D转换启动信号ALE:地址锁存信号EOC:转换结束信号OE:输出运行控制端CLK:时钟信号VREF+:A/D转换器的正参数电压VREF-: A/D转换器的负参数电压VCC:电源ADDA、ADDB、ADDC：模拟信号接通的多路开关选择码A/D转换单元原理图如上图1-0-2所示。第二章 设计思路ADC0809芯片为八通道A/D转换器，可将IN0IN7八个通道中任意一个通道输入的模拟电压转换为八位二进制数。首先，单片机的A/D转换需要经过四个过程。1) 选择通道2) 启动转换3) 等待转换结果4) 取转换结果根据课题要求，需要采集电压信号，所以我们选择了IN0模拟输入通道口，电压信号由电位器提供，通过旋钮可以改变电压0-5V，对应的数字量为00H-FFH。在程序设计中我们用了子程序调用指令，A/D转换子程序，同时也用到了延时程序等。延时程序是为了给A/D转换器提供足够的转换时间。通过A/D转换器把模拟信号转换为数字信号，把转换后的信号采集并存储到8031单片机的某个存储单元中，便于把它调用出来。由P1口输出，由于P1口直接和8个发光二极管相连，所也可以看出当旋钮改变电压时，所采样的值的变化。第二个要求是再用一个发光二极管，当所采样的模拟量大于3V时，发光二极管亮，小于3N时，发光二极管灭。我们把3V转化为99H,然后把所采样的值和99H相除，所得的结果和1相比，如果此时相等，说明所采样的值大于3V，就把P2口置1,；如果此时不相等，说明所采样的值小于3V，就把P2口置0，从而实现了要求。第三章 实验程序ORG 0000HMOV DPTR,#0BFFFH ；8255初始化MOV A,#80HMOVX DPTR,ALP:MOV A,#0 ；A口清零 MOV DPTR,#7FF8H MOVX DPTR,A NOP ；设置断点 JNB P3.2 ,$ ；转移到P3.2首地址 NOP ；设置断点 MOVX A,DPTR MOV DPTR,#0BFFCH ；输入8255单元PA口地址 MOVX DPTR,A CJNE A,#99H,LP1 ；比较A和99H的大小，相等继续往下执行；不等跳转到LP1LP1：JNC BJ ；满足条件报警，灯亮 MOV A,#0 ；A口清零MOV DPTR,#0BFFEH MOVX DPTR,A SJMP LP ；长跳转到LPBJ:MOV A,#0FFH ；将0FFH赋给A MOV DPTR,#0BFFEH MOVX DPTR,A LJMP LP ；长跳转到LP END ；结束第四章 程序流程图WR DOD7 RD 8255单元CS PA0PA7 A0 A1 PC0PC7D0D7D0D7 A0 A1 P26 P27P00P07 系统总线单元INT0 WR RDD8D15第五章 硬件接线图 ABC D0D7A/D转换单元ADJ IN0 CS WR RD CLK EOC500KHZ GND第六章 课程总结真的过的很快，短短的一周的单片机课程设计结束了，在这期间，我学到了很多东西，对我以后的帮助很大。同时让我对这门课程有了新的认识和想法，通过这次设计，不仅让我们以前在课上学的知识进行了加深，而且还培养了我们的自己动手接线能力。这次我们课程设计的题目是：模拟量采样基本要求是：（1）用发光二极管显示采样结果，并随采样值变化。（2）再用一个发光二极管：当所采样的模拟量大于3V时，发光管亮，否则灭。在开始选这个题目的时候，感觉这个题目不是特别难，所以就选择了它。周一时我和我们组的组员去学校的图书馆借了相关方面的参考书，回来认真地阅读了一下，目的就是为了后面的设计、编程做准备。从周二到周四，我们不断地改进程序，一遍一遍的实验着，实在不明白的地方主动向老师和同学请教，然后再做一下改进。终于功夫不负有心人，经过我们小组成员的共同努力，在周四时我们把课程设计的要求做出来了。然而我们没有太过于高兴，而是接着又试验了几遍，以确定是不是真的符合要求。我们的课程设计题目主要用的是AD转换，因为单片机只能识别数字量，由外设输入的模拟量单片机不能识别，必须进行模数转换，才能送入单片机进行处理。在一开始做设计的时候，我们先计算了8255芯片的P1,P3口地址，因为我们用到的两列二极管分别接PA,PC口。这就需要在程序编写中写入它们的地址，用作后来AD转换器的寻址。对应的地址才能起到作用，果不其然，在程序中加入正确的地址，二极管就亮了。最后我们通过AD转换器上旋钮的调节，实现了这次课设的要求。旋钮调节的是输入量采样值得大小，通过调试发现，PA口对应的二极管出现闪烁，就说明输入采样值确实发生了变化。再者，PC口对应的二极管在采样值大于3V时发光，小于3V时灭了。至此，课设的两个要求我们都已满足。后来，我们改变地址，换用PB口，也同样实现了二极管的采样变化。在整个课程设计过程中，我们遇到了很多自己解决不了的问题，这让我们找到了真正地不足之处，比如对老师之前所讲的知识点理解的不够深刻，掌握的不牢固等等。这些不足之处我们在以后的学习过程中尽力改正，这样我们才能学到更多的知识。这次的课程设计，让我们把理论和实践相结合，让我们的认识和动手能力有了更大的提高。总之短短的课程设计结束了，我们也把老师给我们的题目要求做出来了，这是我们小组成员的不断努力的结果，但也离开不了老师和同学的帮助，对与老师的指导真的非常感谢。在以后的学习过程中，我会更加努力学习，提高自己的知识水平。第七章 参考文献（1）51单片机课程设计 周向红. 主编 华中科技大学出版社。（2）51单片机应用程序开发与实践 常敏、王涵、范江波主编 工业出版社。（3）51系列单片机设计实例 李光飞编著 北京航空航天大学出版社。（4）单片计算机原理与应用 翟生辉、冯毛官主编 西安交通大学出版社。 （5）单片机原理与应用 梁炳东 人民邮电出版社。单片机课程设计组员分工姓名学号职务分工组长程序编写，连线，程序调试组员查资料，敲程序代码组员绘制程序流程图组员写设计思路单片机课程设计组员评定姓名学号职务评定组长本人作为本组设计组长，在设计中能认真负责的组织各组员投入到设计当中。且能调动各组员的积极性，能作到分工明确合理组织。在具体