《键控数据采集电路设计》课程设计方案

1、二九 二一 学年第 一 学期 信息科学与工程学院 课程设计报告书课程名称： 计算机控制系统课程设计 班 级： 自动化2006级2班 学 号： 2006041340XX 姓 名： ZLI 指导教师： XXX 二九 年 十二 月键控数据采集电路设计设计任务设定输入模拟量在05V范围内，按不同的数字键0、1、2、3、4、5、6、7依次采集0809相应数据通道的模拟量，并在LED数码管上显示出来。设计要求1.画出连接线路图或功能模块引脚连接图，对工作原理及各芯片地址应有说明。2.采用51系列单片机作主控制器，0809作A/D转换器，扩展接口至少应包括按键电路、显示电路、数据采集电路等，I/O口假设不够

2、用可采用8255芯片进行扩展。3.采用3个共阴极型LED动态显示，显示按1位整数和2位小数的形式显示，小数点需显示出来。4.进行程序设计，对各功能模块进行详细说明，画出主、子程序流程图，写出程序清单并加必要注释。设计方案一、主要思路及工作原理采用模拟输入端0-5V电压信号、8051单片机、ADC0809A/D转换器、8255A并行口、共阴极LED显示、键盘接口等模块，用单片机控制运行。模拟输入端的可控电压由键盘模块不同数字键0、1、27选择输入通道将采集的信号送入0809A/D转换器，0809那么将模拟量转换成对应数字量(相应的二进制代码)，然后通过单片机调用相关程序，将这些代码送入LED显示

3、模块显示成我们可识别的字符。具体做法是，在3X3矩阵式键盘上按下不同的数字键0、1、27，有一，行线通过上拉电阻加到+5V上。当无键按下时，行线处于高电平状态，当有键按下时，行、列线将导通，此时，行线电平与此行线相连接的列线电平共同决定按键是否按下。本设计识别按键采用扫描法，首先使某条列线为低电平，如果这条列线上没有闭合键，那么各行线的状态都为高电平；如果列线上有键闭合，那么相应的那条行线即变为低电平。于是就可以根据行线号与列线号计算出闭合键的键码。扫描时由第一列开始，然后由输入线输入行线状态，判断哪一行有键闭合，假设无键闭合，再检测下一列各行键闭合状态，由此一直扫描下去。输入端可控电压的变化

4、范围为05V，采用 ADC0809 做 A/D 转换，转换输出范围为0255。ADC0809 是一种8路模拟输入、8位数字输出的逐次逼近法A/D器件，转换时间约100us，转换精度为1/512。ADC0809片内无时钟，可利用单片机提供的地址锁存允许信号ALE经D触发器二分频后获得。由于ADC具有输出三态锁存器，其8位数据输出引脚可直接与数据总线相连，地址译码引脚A、B、C分别与地址总线的低三位相连，以选通IN0IN7八个通道中的一个进行转换。作为片选信号。在启动A/D转换时，由单片机的写信号和控制ADC的地址锁存和转换来启动，由于ALE和START连在一起，因此ADC0809在锁存通道地址的

5、同时启动并进行转换。在读取转换结果时，用低电平的读信号和引脚信号经过一级或非门后，产生正脉冲作为OE信号，用以翻开三态输出锁存器。用查询方式等待A/D转换结束，ADC0809的通道号选择线ADDA、ADDB、ADDC 接系统数据线的低3位，因此ADC0809的8个通道地址分别为00H、01H、02H、03H、04H、05H 、 06H、07H。并行接口8255A是一款多功能的I/O器件,可作为CPU总线与外围的接口，它有24个可编程设置的I/O口,3组8位的I/O口为PA口,PB口和PC口. PA0PA7:端口A输入输出线。 PB0PB7:端口B输入输出线。PC0PC7:端口C输入输出线，一个

6、8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口， 每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。该设计主要用到PA和PB口，D0D7依次与7条数据总线连接，RD与WR依次接8086的读写信号端口， PA和PB口接LED显示电路，在本电路中，8255A的地址为8000H，其中PA口地址为8000H，PB口地址为8001H，工作方式控制字地址为8003H。LED动态显示是一位一位的轮流点亮各位数码管，各位数码管的段选线相应并联在一起，各位的位选线公共阴极或阳极由另外的I/O口线控制。

7、动态显示时，各数码管分时轮流选通，要使其稳定显示，必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管，并送出相应的段码，在另一时刻选通另一位数码管，并送出相应的段码，依此循环即可使数码管显示将要显示的字符，利用人眼的“视觉暂留效应，就可以实现连续动态的多个数码管显示。二、芯片管脚图 ADC0809模数转换器的引脚功能说明：IN7IN0模拟量输入通道ALE地址锁存允许信号。对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。START转换启动信号。START上升沿时，复位ADC0809；START下降沿时启动芯片，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。A、B、C地址线。 通

8、道端口选择线，A为低地址，C为高地址。LK时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。通常使用频率为500KHz的时钟信号EOC转换结束信号。EOC=0,正在进行转换；EOC=1,转换结束。使用中该状态信号即可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号使用。D7D0数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。D0为最低位，D7为最高。OE输出允许信号。用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=0，输出数据线呈高阻；OE=1，输出转换得到的数据。Vcc +5V电源。 Vref参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比拟，作

9、为逐次逼近的基准。其典型值为+5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=-5V).8255A引脚说明：RESET:复位输入线，当该输入端外于高电平时，所有内部存放器包括控制存放器均被去除，所有I/O口均被置成输入方式。 PA0PA7:端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位的数据输入锁存器。 PB0PB7:端口B输入输出线，一个8位的I/O锁存器， 一个8位的输入输出缓冲器。 PC0PC7:端口C输入输出线，一个8位数据输出锁存器/缓冲器， 一个8位数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位端口， 每个4位端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B

10、配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。 CS:片选信号线，当输入引脚为低电平时，表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯。 RD:读信号线，当这个输入引脚为低电平时，允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。 WR:写入信号，当这个输入引脚为低电平时，允许CPU将数据或控制字写8255。 D0D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。三、硬件接线图(见附页)四、程序流程图见上图五、程序代码;* ; 主程序和中断程序入口 ;*

11、ORG 0000H LJMP START ORG 0003H RETI ORG 000BH RETI ORG 0013H RETI ORG 001BH RETI ORG 0023H RETI ORG 002BH RETISTART: LCALL MEMPRO ;初始化 LCALL KEY_CHECK ;调用数字键按键扫描程序 MAIN: LCALL TEST ;测量一次 LCALL LED_DISPLAY ;显示数据一次 AJMP MAIN LJMP STARTMEMPRO: CLR A ： 初始化程序中的各变量 MOV P2,A MOV R0,#70H MOV R2,#0DHLOOPMEM:

12、 MOV R0,A INC R0 DJNZ R2,LOOPMEM MOV 20H,#00H MOV A,#0FFH MOV P0,A MOV P1,A MOV P3,A RET;* 按键检测程序 *;*KEY_CHECK:KCS： MOV P1，#0FFH ; 按键闭合测试程序，检查是否有键闭合 MOV A，P1 CPL A ANL A，#0FH ;假设有键闭合，那么A0, 假设无键闭合，那么A=0 RETKEY: ACALL KCS ；检查有键闭合否 JNZ LK1 ；有键按下那么转移至防抖子程序 AJMP KEY ；无键按下那么返回LK1: ACALL DELAY ；16ms延时消除抖动

13、ACALL KCS ；再查有键闭合否 JZ KEY ；有键闭合那么进行键扫描计算键码 MOV R2,#0FEH ；置第一列扫描值 MOV R4,#00H ；置初始列号SCAN: JB ACC.0,LINE1 ；第一行无键闭合，转查第二行 MOV A,#00H ；第一行有键闭全，置第一行首键值 AJMP KJS ；转到计算键码LINE1: JB ACC.1,LINE2 ；第二行无键闭合，转查第三行 MOV A,#08H ；第二行有键闭全，置第二行首键值 AJMP KJS ；转到计算键码LINE2: JB ACC.2,LINE3 ；第三行无键闭合，转查第四行 MOV A,#10H ；第三行有键闭全

14、，置第三行首键值 AJMP KJS ；转到计算键码KJS: ADD A,R4 ；计算键码 PUSH ACC ；保存键码KSF: ACALL DELAY ACALL KCS ；键释放否，假设仍闭合那么延时等待 JNZ KSF POP ACC ；假设键已释放，那么键码送A RETNEXT: INC R4 ；列扫描号加1 MOV A,R2 JNB ACC.2,KEY ；第3列已扫描完那么进行下一循环扫描 RL A ；置下一列列扫描值 MOV R2,A AJMP SCAN ；扫描下一列 ;此程序执行后，键码保存在累加器A中DELAY: MOV R7,#40 ;16ms延时程序(2usXR7XR7) D

15、1: MOV R6,#200 DJNZ R6,$ DJNZ R7,D1 RET ; 电压测量模/数转换程序 ;*TEST: MOV P0,A ;传送由按键选择得到的转换通道控制地址 CLR A ;采集电压值存放在70H-77H单元中 MOV R0,#70H ;转换值存放首址 LCALL TEST_START ;启动电压检测WAIT: JB P1.7,ADEND ;等待A/D转换结束信号EOC AJMP WAITTEST_START: SETB P1.6 ;电压检测启动 NOP NOP NOP RET ADEND: MOV A,P0 ;取A/D转换数据 MOV R0,A INC R0 ;数据存放

16、地址加1TESTEND: JC TESTCON CLR A ;结束恢复端口 MOV P2,A MOV A,#0FFH MOV P0,A MOV P1,A MOV P3,A RETTESTCON: LCALL TEST_START LJMP WAIT; 共阴极LED动态显示程序 ;*LED_DISPLAY: MOV DPTR 8003H MOV A,80H ;设定8255A工作方式 MOV R0,#10H MOV R1,#1HDISPLAY_LOOP: LCALL TRUN_BCD ；显示数据转为三位BCD码存入7AH、79H、78H(最大5.00v) ACALL DELAY_10MS ；调用1

17、0ms延时程序 MOV A，RO MOV DPTR,#LED_TABLE MOVC A,A+DPTR ；查表得显示码 MOV DPTR,8001H MOVX DPTR,A ;将显示码送入数据口PB口 MOV A,R1 MOV DPTR,#8000H MOVX DPTR,A ;将显示位选数据送入位选口PA口 ACALL DELAY_10MS ；延时10ms RL R1 INC R0 CJNZ R0,#3,LED_DISPLAY ；判断3个LED显示屏是否完成显示 RETLED_TABLE:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H

18、,5EH,79H,71H DELAY_10MS: MOV R6,#0D0H ;10MS延时子程序DL1: MOV R7,#19HDL2: DJNZ R7,DL2 DJNZ R6,DL1 RET;显示数据转为三位BCD码存入7AH、79H、78H(最大值5.00v)TURN_BCD: MOV B,#51 DIV AB MOV 7AH,A ;个位数放入7AH MOV A,B ;余数大于19H,F0为1,乘法溢出,结果加5 CLR F0 SUBB A,#1AH MOV F0,C MOV A,#10 MUL AB MOV B,#51 DIV AB JB F0,LOOP2 ADD A,#5LOOP2:

19、MOV 79H,A ;小数后第一位放入79H MOV A,B CLR F0 SUBB A,#1AH MOV F0,C MOV A,#10 MUL AB MOV B,#51 DIV AB JB F0,LOOP3 ADD A,#5LOOP3: MOV 78H,A ;小数后第二位放入78H RET END 设计总结本次课程设计是键控数据采集电路的设计，是有关计算机控制系统软硬件的综合应用。使用到的芯片主要有8051单片机、ADC0809A/D转换器、8255A并行接口、LED显示模块、键盘接口模块等。通过此次设计，使我对单片机应用有了更深刻的认识，对ADC0809芯片的控制方式有了较清楚的理解，对键盘及LED显示模块的功能设计有了不同程度的