单片机数据采集控制系统.doc

单片机数据采集控制系统课程设计报告一、前言通常是指有若干相互连接、相互作用的基本电路组成的具有特定功能的电路整体。由于大规模集成电路和模拟-数字混合集成电路的大量出现，在单个芯片上可能集成许多种不同种类的电路。二、课程设计的目的和要求2.1、课程设计的目的运用模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理及其应用等课程知识,根据题目要求进行软硬件系统的设计和调试,从而加深对本课程知识的理解, 把学过的比较零碎的知识系统化，比较系统的学习开发单片机应用系统的基本步骤和基本方法，使学生应用知识能力、设计能力、调试能力以及报告撰写能力等有一定的提高。2.2、课程设计要求用8051单片机设计数据采集控制系统，基本要求如下：1、 可实现8路数据的采集，假设路信号均为0-5V的电压信号；2、 采集数据可通过数码管显示，显示格式为：通道号 电压值，如 .53、 可通过键盘设置采集方式；（单点采集、多路巡测、采集时间间隔*）4、 具有异常数据声音报警功能：对第一路数据可设置正常数据的上限值和下限值，当采集的数据出现异常，发出报警信号。（LED显示报警）5、 可输出8路顺序控制信号，设每路顺序控制信号为一位，顺序控制的流程为：三、总体设计八路数据采集模块显示模块键盘模块报警模块八路顺序控制模块8051单片机实验原理：从A/D转换器入手，通过编程，实现硬件上的八路数据采集、采集数据显示、通过键盘设计采集、实现上下限的报警功能、八路顺序控制信号。四、硬件设计4.1各种芯片的功能、引脚、相应的命令控制字格式的介绍1、MCS-51芯片介绍：MCS-51系列单片机是美国Intel公司开发的8位单片机又可以分为多个子系列。MCS-51系列单片机共有40条引脚，包括32条I/O接口引脚、4条控制引脚、2条电源引脚、2条时钟引脚。引脚说明： P0.0P0.7：P0口8位口线，第一功能作为通用I/O接口，第二功能作为存储器扩展时的地址/数据复用口。P1.0P1.7：P1口8位口线，通用I/O接口无第二功能。P2.0P2.7：P2口8位口线，第一功能作为通用I/O接口，第二功能作为存储器扩展时传送高8位地址。P3.0P3.7：P3口8位口线，第一功能作为通用I/O接口，第二功能作为为单片机的控制信号。ALE/ PROG：地址锁存允许/编程脉冲输入信号线（输出信号）PSEN：片外程序存储器开发信号引脚（输出信号）。EA/Vpp：片外程序存储器使用信号引脚/编程电源输入引脚RST/VPD：复位/备用电源引脚。2、74LS373芯片介绍：74LS373是带有三态门的八D锁存器，当使能信号线OE为低电平时，三态门处于导通状态，允许1Q-8Q输出到OUT1-OUT8，当OE端为高电平时，输出三态门断开，输出线OUT1-OUT8处于浮空状态。G称为数据打入线，当74LS373用作地址锁存器时，首先应使三态门的使能信号OE为低电平，这时，当G端输入端为高电平时，锁存器输出（1Q-8Q）状态和输入端（1D-8D）状态相同；当G端从高电平返回到低电平（下降沿）时，输入端（1D-8D）的数据锁入1Q-8Q的八位锁存器中。当用74LS373作为地址锁存器时，它们的G端可直接与单片机的锁存控制信号端ALE相连，在ALE下降沿进行地址锁存。引脚说明： D0D7：锁存器8位数据输入线 Q0Q7：锁存器8位数据输出线GND：接地引脚 Vcc：电源引脚，5V有效 OE ：片选信号引脚 G：锁存控制信号输入引脚 3、74LS138芯片介绍：74LS138是一个3-8译码器，共16个引脚。引脚说明：A、B、C：选择端即信号输入端 E1、E2、E3：使能端，其中E1、E2低电平有效，E3高电 平有效 Y0Y7：译码输出信号，始终只有一个为低电平 Vcc：电源端，5V GND：线路地4、ADC0809芯片介绍：ADC0809是一种比较典型的8位8通道逐次逼近式A/D转换器，CMOS工艺，可实现8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道地址锁存用译码电路，其转换时间为100s左右，采用双排28引脚封装。引脚说明： IN0IN7：8路模拟量输入通道 ADDAADDC：地址线用于选择模拟量输入通道 ALE：地址锁存允许信号 START：转换启动信号 D0D7：数据输出线 OE：输出允许信号，低电平允许转换结果输出 CLOCK：时钟信号输入引脚，通常使用500KHz EOC：转换结束信号，为0代表正在转换，1代表转换结束 Vcc：5V电压 VREF（）、VREF（）：参考电压5、DAC0832芯片介绍：DAC0832是美国数据公司的8位D/A转化器，片内带数据锁 存器，电流输出，输出电流稳定时间为1m，功耗为20mW。引脚说明：D0D7：数据输入线，TTL电平 ILE：数据锁存允许控制信号线 CS：片选信号线，低电平有效 WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲有效 XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效 WR2：DAC寄存器写选通输入线，低电平有效 IOUT1：电流输出线，当DAC寄存器为全1时电流最大 IOUT2：电流输出线，其值与IOUT1之和为一常数 Vcc：电源电压线，为5V15范围 VREF：基准电压输入线，范围为：10V10VAGND：模拟地DGND：数字地Rfb：反馈信号输入线，调整Rfb端外接电阻值可以调整转换满量程精度4.2绘出硬件接线图五、软件设计5.1程序流程图开始判按键若为07，即为通道号若为A开始循环采集报警N显示通道号和电压值系统初始化判断电压值是否正常主程序流程图 5.2主程序、子程序、中断服务程序附录一ORG 0000H LJMP SE11 ORG 000BH LJMP INTT0 ORG 0100HSE11: MOV SP,#53H MOV 7EH,#10H MOV 7DH,#00H MOV 7CH,#01H MOV 7BH,#11H MOV 7AH,#10H MOV 79H,#10H ;显示缓冲区初值 MOV R6,#00H MOV R4,#00H MOV 60H,#00H MOV 30H,#30H MOV TMOD,#01H MOV TL0,#0DCH MOV TH0,#0CH SETB EA SETB ET0LO18: CALL DIS MOV A,R4 ;ADC0809内部模拟开关 (可以改读取通道) MOV DPTR,#0FFE0H ;A4A3A2 000 选通Y0 MOVX DPTR,A ;0809的0通道采样L9: CALL DIS ;显示 MOV 7CH,R4 MOVX A,DPTR ;取出采样值 A = 00-FF MOV R0,#79H CALL PTDS ;采样值送显示缓冲区 CALL DIS CALL GetKey SJMP LO18 ;循环PTDS: MOV B,#33H DIV AB SWAP A MOV R5,A MOV A,B MOV B,#05H DIV AB ORL A,R5 DA A MOV R1,A ;拆送显示缓冲区 JMP NO1NO: ADD A,R1 ;把电压值的整数位和小数位加起来 MOV R1,A;- ;报警子程序NO1: CJNE R1,#40H,MAX1 ;判断上线电压值，大于4V，LED1灯亮MAX1: JC MAX2 CLR P3.0MAX2:JNC NO2 SETB P3.0NO2: CJNE R1,#10H,MIN1 ;判断下线电压值，小于1V，LED2灯亮MIN1: JNC MIN2 CLR P3.1MIN2:JC NO3 SETB P3.1NO3: ACALL PTDS1 MOV A,R1 SWAP APTDS1: ANL A,#0FH MOV R0,A INC R0 RETDIS: PUSH DPH PUSH DPL SETB RS1 MOV R0,#7EH MOV R2,#20H MOV R3,#00H MOV DPTR,#LS0LS2: MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR CJNE R0,#7AH,AA ANL A,#7FHAA: MOV R1,#0DCH MOVX R1,A MOV A,R2 inc R1 MOVX R1,ALS1: DJNZ R3,LS1 CLR C RRC A MOV R2,A DEC R0 JNZ LS2 movx r0,a dec r0 cpl a movx r0,a CLR RS1 POP DPL POP DPH RETGetKey: call ScanKey MOV R5,A CJNE R5,#20H,BIAN ;R5标志位用于判断前后值是否变化 SJMP XUAN ;若R5无变化，则转至XUAN，保持原先的通道模式BIAN: CLR TR0 MOV 40H,R5 ;R5有变化，选择变化后的通道 MOV R4,40H ;R4为渠道的选通值 MOV R6,40H ;R6用于判断选通XUAN: SETB C CJNE R6,#8,QING ;判断选择的通道是0-7：cy = 1，还是8-F：cy = 0。QING: JC LO20 ;若通道为0-7，转至Lo20,保持原先的通道； CJNE R5,#20H,QING1 ;判断通道8-F的通道值是否有变化；若无变化，则原先的通道递增模式，继续执行 SJMP XUNQING1: MOV R4,#0FFH ;用于清零。 SJMP XUNXUN: SETB TR0 MOV R4,60HLO20: ret ;子程序返回ScanKey:setb RS1 mov r2,#0feh ;列扫描 mov r3,#08h ;列扫描的次数 mov r0,#00h ;扫描到的列号值LoopS: mov r1,#0DDH ;列扫描入口FFDDH mov a,r2 movx r1,a ;开始列扫描 rl a mov r2,a inc r1;键入口地址FFDEH movx a,r1 ;读取行信息 cpl a anl a,#0fh ;无按键A=0，有按键A！=0 jnz Scan inc r0 djnz r3,LoopSReTKey3:mov a,#20hTKey3: mov r2,a clr a mov r1,#0DDH movx r1,a mov a,r2 clr RS1 retScan: cpl a jb acc.0,TKey0 mov a,#00h sjmp EndLoopTKey0: jb acc.1,TKey1 mov a,#08h sjmp EndLoopTKey1: jb acc.2,TKey2 mov a,#10h sjmp EndLoopTKey2: jb acc.3,ReTKey3 mov a,#18hEndLoop:add a,r0 ;a为行号值(头)：00，08，10，18 sjmp TKey3INTT0: PUSH ACC PUSH PSW SETB PSW.3 MOV TL0,#0DCH MOV TH0,#0CH MOV A,30H DEC A MOV 30H,A JNZ RET0 MOV A,60H INC A CJNE A,#00H,D0 MOV 30H,#30HD0: CJNE A,#01H,D1 MOV 30H,#30HD1: CJNE A,#02H,D2 MOV 30H,#60HD2: CJNE A,#03H,D3 MOV 30H,#10HD3: CJNE A,#04H,D4 MOV 30H,#10HD4: CJNE A,#05H,D5 MOV 30H,#10HD5: CJNE A,#06H,D6 MOV 30H,#10HD6: CJNE A,#07H,D7 MOV 30H,#60HD7: MOV 60H,A CJNE A,#08H,RET0 MOV A,#00H MOV 60H,A MOV 30H,#30HRET0: POP PSW POP ACC RETILS0: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H,88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH,0C6H,0F0H END六、实验数据 七、结束语这次的课程设计是一次全面的综合性质的课程设计，让我们温习了前面所学的知识，并且能好好地实践。 我们从中也学会了很多，懂得了很多。比如构思，一开始在做如何把显示的范围缩小到0到5。我们的想到了先把要显示的数据除以51，再用余数去除以5.1，前后所得的数据分别是高位和地位要显示的数据。可是除以5.1不容易做到，通过老师的提点，我们知道了可以通过把5.1近似看作5来处理，这样编写起来就容易多了。这着实让我们增长了不少经验。 当8路循环实现之后，我们的显示又出现了一个小问题，那就是显示的时候，总会有一瞬间数码管全亮了，也就是意味着有一瞬间它们获得的信号都是低电平，说明程序里面有漏洞。后来通过同学的帮助，检查出来是push和pop的时候，没有注意先进后出这一规则。 还有很多经验获得，比如我们的循环原来做出来是无法用延时，后来经过老师的提点，我们修改了程序，使得通过延时循环显示同一通道，这样也就不会跳的太快。 这次的课程设计真的让我们收获颇丰，比课堂上讲的内容丰富多了，好掌握多了。其实实践课多点帮助比较大。对于帮助我们对知识的理解和掌握起到了很大的效果。