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 自动控制工程系 班级 电自101 学生姓名 蒋德林 学号 28 指导教师 李贞 王德君 职称 教授、副教授 起止日期：12年06月25日起至12年06月29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 自动控制工程系 班级 电自101 学生姓名 蒋德林 学号 28 指导教师 李贞 王德君 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：2012 年06 月08日起止日期： 12年06月25日起至12年06月29日止教研室主任 王健 2012年 06月 07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8051单片机 ,C51单片机 ,51单片机 ,单片机实验与实践 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:当所有采样的模拟量大于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天查阅资料及总体设计21.5天接口编程及功能实现31.5天上机调试程序41天成绩评定书写报告沈 阳 工 程 学 院单片机原理及应用课程设计成绩评定表系（部）： 自动控制工程系 班级： 电自101 学生姓名： 蒋德林 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 绩分摘要单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机的应用：目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。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。关键词：数据采集 51单片机 ADC0809目录摘要.6第一章 设计思路.8第二章 实验原理与器件说明.92.1 A/D转换基本原理.92.2 课程任务任务原理.102.3 管脚功能说明.11第三章 设计程序及说明12第四章 程序流程图13第五章 硬件接线图.14第六章 课程设计总结.15第七章 参考文献.17第一章 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。第二章 实验原理与器件说明一、A/D转换基本原理1.基本流程：模拟信号(A)采样保持量化编码数字信号(D) 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。2. 采样、保持 采样：将时间和数值都是连续变化的模拟量转化为时间离散，数值连续的模拟量。保持：A/D转换并不是瞬间完成的，它要求在转换器件被转换的模拟值保持不变，以保证转换的精度。3取样原理：定义：为保证能从取样信号将原来的被取样信号无失真地恢复，必须满足：fs2fimax 量化：将取样电压转化为最小单位的整数倍的过程。最小单位也叫量化单位，用表示，显然=1 LSB 。编码：把量化结果用代码(通常是二进制、二一十进制、七段码)表示的过程。 本次实验是基于单片机的模拟量采集设计的，模拟转换为数字的A/D转换器的工作原理为：主要是通过PCF8591来进行数据的采集，通过采集到的数据传送给MAX232芯片进行分析再传送到单片机进行运行。由单片机进行程序编码运行而传给74HC573D锁存器,再到138译码器，最后传到数码管进行显示数据出来。从而时间基于单片机的模拟量采集设计A/D转换器功能。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 三、管脚功能说明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。第三章 设计程序及说明STARTAD EQU 7F00HADRESULT EQU 7F08HORG 0000H LJMP START ORG 0100HSTART:LCALL ADC0809 ;调用AD模拟信号采集程序 NOP ;在此处设置断点, 观察R0中的值 SJMP START ;AD模拟信号采集, 出口参数: R0（转换后的数据存放在R0?LP3: MOV P2,#0 ;将P2口置0ADC0809:MOV DPTR, #STARTADMOV A, #00H ;将累加器清零MOVX DPTR, A ;执行MOVX指令会产生WR信号，启动AD;ADLP1: JnB P3.3, ADLP1 ;等待AD转换结束，P3.3对应单片机的INT1引脚LCALL DELAY ;调用延时程序NOP ;设置断点MOV DPTR, #ADRESULTMOVX A, DPTRMOV R0, A ;保存AD转换结果 mov p1,a ;将累加器A的内容送至P1口 mov B,#99H ;将3V转化为计算机所能识别的信号，送至B DIV AB ;A与B相除，商送给A CJNE A,#1,LP3 ;比较A与1的大小，相等继续往下执行，不等，跳转到LP3 MOV P2,#0FFH ;将P2口置1 RET ;子程序返回DELAY: MOV R7, #30H ;延时程序DLP1:MOV R6, #0F0HDLP2:DJNZ R6, DLP2DJNZ R7, DLP1RET ;返回到调用程序继续往下执行 END ;结束第四章 程序流程图第五章 硬件接线图第六章 课程设计总结时间飞逝，一周的单片机实训就这么快的结束了，回想那些所学与所感有很多值得我去深深思考和总结。通过这次单片机课程设计，不仅加深了我对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神。这次我们课程设计的题目是：拟量采样 基本要求是：（1）用发光二极管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。刚刚看到这个题目，我们看到所要用的芯片，我们都开始高兴起来，因为这些都是我们所学的，不过当我们真正设计的时候，我们每个人都是一头雾水，不知从何做起。随着老师的讲解，我们逐渐发现，这些芯片离我们所学的并不遥远，甚至可以说这些芯片就是我们当下所学的。我们又开始翻起了书本，书上没有的知识我们就去图书馆去找由CPU采集的模拟信号经过ADC0809的转换，变为数字信号，由发光二极管显示出来。回顾起此次单片机课程设计，我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在接近1星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识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。课设结束了，我们的