大学毕业论文-—多路监控报警系统单片机课程.doc

多路监控报警系统单片机课程设计

单片机课程设计
——多路监控报警系统

多路监控报警系统

一、 实验目的
1． 了解A/D芯片TLC0809转换性能及编程方法。
2． 掌握A/D转换器与单片机的接口方法
3． 学会使用A/D转换器进行电压信号采集。
二、 设计任务及要求
利用串行模/数转换芯片TLC0809、SST89E58及液晶显示器，设计完成一个数字电压多路监控报警系统。要求： 数字电压多路监控报警系统可测量0~5V输入电压，电压值通过液晶轮流显示，并根据设置的限定值对输入超出额度的路端警报提示。
三、 工作原理及设计思路
多路监控报警系统的设计由A/D转换、数据处理及显示控制等组成。A/D转换由集成电路TLC0809完成，利用TLC0809将模拟电压转换为数字量，经单片机将数字量转换成对应的电压值，并通过液晶显示输出。
四、 系统特点
本系统可以每一路独立设置最高最低的电压值，并对每一路电压进行监控报警，对超出范围内的电路显示对应路值，并用LED灯和蜂鸣器表示不同的路值。

五、 硬件电路设计及原理
1、ADC0809
(1)、ADC0809管脚图及时序图：

该ADC0809数据采集部分是单片CMOS器件，它具有8位模拟数字转换器，8通道多路复用器和微处理器兼容控制逻辑。8位A / D转换器采用逐次逼近作为转换技术。根据时序电路的分析，可以完成单片机编程。该系统在工作时，单片机将产生串行时钟，并按时序发送和接受数据位。
由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。IN0－IN7：8条模拟量输入通道 ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。
地址输入和控制线：4条 ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。数字量输出及控制线：11条 ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。 CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ， VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。
(2)、ADC0809应用说明 ADC0809内部带有输出锁存器，可以与AT89S51单片机直接相连，初始化时，使ST和OE信号全为低电平，送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上，在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号，是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断，当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换的数据就输出给单片机了。

2、SST89E58RD
(1)、SST89E58RD管脚图：

3、1602液晶
引脚功能说明
第1脚：VSS为电源地，接GND。 第2脚：VDD接5V正电源。 第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高。 第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第5脚：RW为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。 第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。 第15脚：BLA背光电源正极(+5V)输入引脚。 第16脚：BLK背光电源负极，接GND。
序号
指令
RS
R/W
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
1
清显示
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
2
光标返回
0
0
0
0
0
0
0
0
1
*
3
置输入模式
0
0
0
0
0
0
0
1
I/D
S
4
显示开/关控制
0
0
0
0
0
0
1
D
C
B
5
光标或字符移位
0
0
0
0
0
1
S/C
R/L
*
*
6
置功能
0
0
0
0
1
DL
N
F
*
*
7
置字符发生存贮器地址
0
0
0
1
字符发生存贮器地址
8
置数据存贮器地址
0
0
1
显示数据存贮器地址
9
读忙标志或地址
0
1
BF
计数器地址
10
写数到CGRAM或DDRAM）
1
0
要写的数据内容
11
从CGRAM或DDRAM读数
1
1
读出的数据内容

指令1：清显示，指令码01H,光标复位到地址00H位置 指令2：光标复位，光标返回到地址00H 指令3：光标和显示模式设置 I/D：光标移动方向，高电平右移，低电平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高电平表示有效，低电平则无效 指令4：显示开关控制。 D：控制整体显示的开与关，高电平表示开显示，低电平表示关显示 C：控制光标的开与关，高电平表示有光标，低电平表示无光标 B：控制光标是否闪烁，高电平闪烁，低电平不闪烁 指令5：光标或显示移位 S/C：高电平时移动显示的文字，低电平时移动光标 指令6：功能设置命令 DL：高电平时为4位总线，低电平时为8位总线 N：低电平时为单行显示，高电平时双行显示 F: 低电平时显示5x7的点阵字符，高电平时显示5x10的点阵字符 指令7：字符发生器RAM地址设置 指令8：DDRAM地址设置 指令9：读忙信号和光标地址 BF：为忙标志位，高电平表示忙，此时模块不能接收命令或者数据，如果为低电平表示不忙。 指令10：写数据 指令11：读数据。
读状态
输入
RS=L，R/W=H，E=H
输出
D0—D7=状态字
写指令
输入
RS=L，R/W=L，D0—D7=指令码，E=高脉冲
输出
无
读数据
输入
RS=H，R/W=H，E=H
输出
D0—D7=数据
写数据
输入
RS=H，R/W=L，D0—D7=数据，E=高脉冲
输出
无

五、软件设计

主程序设计：
1） A/D转换程序
每次5组电压值构成一个数组，数组中的值为AD进入值50次的平均值。
2） 数据处理程序：
可以说是整个程序设计的最难点，数据处理显示的电压值计算公式：V=（A*500）/255，（其中A为经0809转换后所得的数字量）这样使得计算出来的数值为整型，避免了浮点数计算复杂的缺点，在之后的显示中加入小数点即可。

子程序设计：
由于C语言的子程序功能比较强大，所以本程序调用相关子程序，减少了很多编程的繁琐，相关子程序功能如下所示：
函数功能:400ms延时延时 函数功能:5ms延时 函数功能:1602A按指定位置显示一个字符
函数功能:1602A初始化 函数功能:1602A读状态 函数功能:1602A写指令
函数功能:1602A读数据 函数功能:1602A写数据 作用：AD0809通道选择采样值

流程图：

初始化液晶
初始化ADC0809
显示第i路电压
For i=0;i<5;i++
显示Warning同时蜂鸣器响、红灯亮
显示Warning 同时蜂鸣器响、红灯亮
采集一路电压
下溢出？
上溢出
上溢出？
下溢出？

开始
是否有进入设置按键
否

是
进入设置限定值界面设置各个通道的高低值

设置最高警戒值

设置最低警戒值

是否有back键按下

各路设置后进入主程序
进

显示各路电压值

六、 系统C程序
根据上述软/硬件的设计，编写好的源程序如下：
/******************************************************************
** ADC0809的多路电压监视器
** ADC0809+1602LCD+单片机
** 作者：于萱格
******************************************************************/
#include<reg52.h>
#include<intrins.h>
#include<math.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>

#define SYSTEM_OSC 12000000 //定义晶振频率12000000HZ
#define SOUND_SPACE 4/5 //定义普通音符演奏的长度分率,//每4分音符间隔
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define LCM_Data P2//数据接口

sbit ST = P0^0; //file://片选端
sbit EOC = P0^1; // file://时钟端
sbit OE = P0^2; //file://数据输入输出复用
sbit A = P0^3;
sbit b = P0^5;
sbit C = P0^6;

sbit LCM_E=P3^5;//定义接口
sbit LCM_RW=P3^6;
sbit LCM_RS=P3^7;
sbit LED_GREEN=P3^1; //定义绿灯的口
sbit LED_RED=P3^0; //定义红灯的口
sbit BeepIO=P3^4; //定义输出管脚
sbit EX_0=P3^2; //外部中断INTO
sbit EX_1=P3^3; //外部中断INT1
sbit B_UP=P0^7; //定义外部按键1
sbit B_DOWN=P0^4; //定义外部按键2

void LCM_WriteData(uchar WDLCM);
void LCM_WriteCommand(uchar WCLCM,BuysC);
uchar LCM_ReadData(void);
uchar LCM_ReadStatus(void);
void LCM_Init(void);
void DisplayOneChar(uchar X, uchar Y, uchar DData);
void DisplayListChar(uchar X, uchar Y, uchar code *DData);
void Delay5Ms(void);
void Delay400Ms(void);
void init(void); //AD0809初始化
void AD(uint M); //选择通道来显示
void Delay(uint m); //AD0809专用延时

char B_UP_CHECK(void); //向上按键去抖
char B_DOWN_CHECK(void);//向下按键去抖
void InitialSound(void);
void Delay1ms(unsigned int count);
void Play(unsigned char *Sound,unsigned char Signature,unsigned Octachord,unsigned int Speed);

uchar code uctech[10] = {'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9'};
unsigned int code FreTab[12] = { 262,277,294,311,330,349,369,392,415,440,466,494 }; //原始频率表
unsigned char code SignTab[7] = { 0,2,4,5,7,9,11 }; //1~7在频率表中的位置
unsigned char code LengthTab[7]= { 1,2,4,8,16,32,64 };
unsigned char Sound_Temp_TH0,Sound_Temp_TL0; //音符定时器初值暂存
unsigned char Sound_Temp_TH1,Sound_Temp_TL1; //音长定时器初值暂存

//int func=0,func_ok=0,max_value=130,min_value=50;
int AD_DATA;
uchar code net[] = {"Running"}; //7
uchar code net1[] = {"Set_Max_Value"}; //13
uchar code net2[] = {"Set_Min_Value"}; //13
uchar code net3[] = {"Hello World!"}; //7
uchar code net4[] = {"Now_Value:"}; //9
uchar code net5[] = {"WARNNING!"}; //9
uchar code net6[] = {"CH"}; //9

int func=0,func_ok=0;
uint max_value[5]={200,200,200,200,200};
uint min_value[5]={0,0,0,0,0};

//*****************************Music******************************************************
//挥着翅膀的女孩
unsigned char code Music_Girl[]={ 0x17,0x02, 0x17,0x03, 0x18,0x03, 0x19,0x02, 0x15,0x03,
0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x17,0x03, 0x17,0x03, 0x18,0x03,
0x19,0x02, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x18,0x02, 0x18,0x03,
0x17,0x03, 0x15,0x02, 0x18,0x03, 0x17,0x03, 0x18,0x02,
0x10,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x02, 0x15,0x03, 0x16,0x03,
0x17,0x02, 0x17,0x03, 0x18,0x03, 0x19,0x02, 0x1A,0x03,
0x1B,0x03, 0x1F,0x03, 0x1F,0x03, 0x17,0x03, 0x18,0x03,
0x19,0x02, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x18,0x03, 0x17,0x03,
0x18,0x03, 0x1F,0x03, 0x1F,0x02, 0x16,0x03, 0x17,0x03,
0x18,0x03, 0x17,0x03, 0x18,0x03, 0x20,0x03, 0x20,0x02,
0x1F,0x03, 0x1B,0x03, 0x1F,0x66, 0x20,0x03, 0x21,0x03,
0x20,0x03, 0x1F,0x03, 0x1B,0x03, 0x1F,0x66, 0x1F,0x03,
0x1B,0x03, 0x19,0x03, 0x19,0x03, 0x15,0x03, 0x1A,0x66,
0x1A,0x03, 0x19,0x03, 0x15,0x03, 0x15,0x03, 0x17,0x03,
0x16,0x66, 0x17,0x04, 0x18,0x04, 0x18,0x03, 0x19,0x03,
0x1F,0x03, 0x1B,0x03, 0x1F,0x66, 0x20,0x03, 0x21,0x03,
0x20,0x03, 0x1F,0x03, 0x1B,0x03, 0x1F,0x66, 0x1F,0x03,
0x1B,0x03, 0x19,0x03, 0x19,0x03, 0x15,0x03, 0x1A,0x66,
0x1A,0x03, 0x19,0x03, 0x19,0x03, 0x1F,0x03, 0x1B,0x03,
0x1F,0x00, 0x1A,0x03, 0x1A,0x03, 0x1A,0x03, 0x1B,0x03,
0x1B,0x03, 0x1A,0x03, 0x19,0x03, 0x19,0x02, 0x17,0x03,
0x15,0x17, 0x15,0x03, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x18,0x03,
0x17,0x04, 0x18,0x0E, 0x18,0x03, 0x17,0x04, 0x18,0x0E,
0x18,0x66, 0x17,0x03, 0x18,0x03, 0x17,0x03, 0x18,0x03,
0x20,0x03, 0x20,0x02, 0x1F,0x03, 0x1B,0x03, 0x1F,0x66,
0x20,0x03, 0x21,0x03, 0x20,0x03, 0x1F,0x03, 0x1B,0x03,
0x1F,0x66, 0x1F,0x04, 0x1B,0x0E, 0x1B,0x03, 0x19,0x03,
0x19,0x03, 0x15,0x03, 0x1A,0x66, 0x1A,0x03, 0x19,0x03,
0x15,0x03, 0x15,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x66, 0x17,0x04,
0x18,0x04, 0x18,0x03, 0x19,0x03, 0x1F,0x03, 0x1B,0x03,
0x1F,0x66, 0x20,0x03, 0x21,0x03, 0x20,0x03, 0x1F,0x03,
0x1B,0x03, 0x1F,0x66, 0x1F,0x03, 0x1B,0x03, 0x19,0x03,
0x19,0x03, 0x15,0x03, 0x1A,0x66, 0x1A,0x03, 0x19,0x03,
0x19,0x03, 0x1F,0x03, 0x1B,0x03, 0x1F,0x00, 0x18,0x02,
0x18,0x03, 0x1A,0x03, 0x19,0x0D, 0x15,0x03, 0x15,0x02,
0x18,0x66, 0x16,0x02, 0x17,0x02, 0x15,0x00, 0x00,0x00};
//同一首歌
unsigned char code Music_Same[]={ 0x0F,0x01, 0x15,0x02, 0x16,0x02, 0x17,0x66, 0x18,0x03,
0x17,0x02, 0x15,0x02, 0x16,0x01, 0x15,0x02, 0x10,0x02,
0x15,0x00, 0x0F,0x01, 0x15,0x02, 0x16,0x02, 0x17,0x02,
0x17,0x03, 0x18,0x03, 0x19,0x02, 0x15,0x02, 0x18,0x66,
0x17,0x03, 0x19,0x02, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x00,
0x17,0x01, 0x19,0x02, 0x1B,0x02, 0x1B,0x70, 0x1A,0x03,
0x1A,0x01, 0x19,0x02, 0x19,0x03, 0x1A,0x03, 0x1B,0x02,
0x1A,0x0D, 0x19,0x03, 0x17,0x00, 0x18,0x66, 0x18,0x03,
0x19,0x02, 0x1A,0x02, 0x19,0x0C, 0x18,0x0D, 0x17,0x03,
0x16,0x01, 0x11,0x02, 0x11,0x03, 0x10,0x03, 0x0F,0x0C,
0x10,0x02, 0x15,0x00, 0x1F,0x01, 0x1A,0x01, 0x18,0x66,
0x19,0x03, 0x1A,0x01, 0x1B,0x02, 0x1B,0x03, 0x1B,0x03,
0x1B,0x0C, 0x1A,0x0D, 0x19,0x03, 0x17,0x00, 0x1F,0x01,
0x1A,0x01, 0x18,0x66, 0x19,0x03, 0x1A,0x01, 0x10,0x02,
0x10,0x03, 0x10,0x03, 0x1A,0x0C, 0x18,0x0D, 0x17,0x03,
0x16,0x00, 0x0F,0x01, 0x15,0x02, 0x16,0x02, 0x17,0x70,
0x18,0x03, 0x17,0x02, 0x15,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x66,
0x16,0x03, 0x16,0x02, 0x16,0x03, 0x15,0x03, 0x10,0x02,
0x10,0x01, 0x11,0x01, 0x11,0x66, 0x10,0x03, 0x0F,0x0C,
0x1A,0x02, 0x19,0x02, 0x16,0x03, 0x16,0x03, 0x18,0x66,
0x18,0x03, 0x18,0x02, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x19,0x00,
0x00,0x00 };
//两只蝴蝶
unsigned char code Music_Two[] ={ 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x17,0x01, 0x16,0x03, 0x17,0x03,
0x16,0x03, 0x15,0x01, 0x10,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x02,
0x16,0x0D, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x03, 0x10,0x03,
0x10,0x0E, 0x15,0x04, 0x0F,0x01, 0x17,0x03, 0x16,0x03,
0x17,0x01, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x01,
0x10,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x02, 0x16,0x0D, 0x17,0x03,
0x16,0x03, 0x15,0x03, 0x10,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x01,
0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x17,0x01, 0x16,0x03, 0x17,0x03,
0x16,0x03, 0x15,0x01, 0x10,0x03, 0x15,0x03, 0x16,0x02,
0x16,0x0D, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x15,0x03, 0x10,0x03,
0x10,0x0E, 0x15,0x04, 0x0F,0x01, 0x17,0x03, 0x19,0x03,
0x19,0x01, 0x19,0x03, 0x1A,0x03, 0x19,0x03, 0x17,0x01,
0x16,0x03, 0x16,0x03, 0x16,0x02, 0x16,0x0D, 0x17,0x03,
0x16,0x03, 0x15,0x03, 0x10,0x03, 0x10,0x0D, 0x15,0x00,
0x19,0x03, 0x19,0x03, 0x1A,0x03, 0x1F,0x03, 0x1B,0x03,
0x1B,0x03, 0x1A,0x03, 0x17,0x0D, 0x16,0x03, 0x16,0x03,
0x16,0x0D, 0x17,0x01, 0x17,0x03, 0x17,0x03, 0x19,0x03,
0x1A,0x02, 0x1A,0x02, 0x10,0x03, 0x17,0x0D, 0x16,0x03,
0x16,0x01, 0x17,0x03, 0x19,0x03, 0x19,0x03, 0x17,0x03,
0x19,0x02, 0x1F,0x02, 0x1B,0x03, 0x1A,0x03, 0x1A,0x0E,
0x1B,0x04, 0x17,0x02, 0x1A,0x03, 0x1A,0x03, 0x1A,0x0E,
0x1B,0x04, 0x1A,0x03, 0x19,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03,
0x17,0x0D, 0x16,0x03, 0x17,0x03, 0x19,0x01, 0x19,0x03,
0x19,0x03, 0x1A,0x03, 0x1F,0x03, 0x1B,0x03, 0x1B,0x03,
0x1A,0x03, 0x17,0x0D, 0x16,0x03, 0x16,0x03, 0x16,0x03,
0x17,0x01, 0x17,0x03, 0x17,0x03, 0x19,0x03, 0x1A,0x02,
0x1A,0x02, 0x10,0x03, 0x17,0x0D, 0x16,0x03, 0x16,0x01,
0x17,0x03, 0x19,0x03, 0x19,0x03, 0x17,0x03, 0x19,0x03,
0x1F,0x02, 0x1B,0x03, 0x1A,0x03, 0x1A,0x0E, 0x1B,0x04,
0x17,0x02, 0x1A,0x03, 0x1A,0x03, 0x1A,0x0E, 0x1B,0x04,
0x17,0x16, 0x1A,0x03, 0x1A,0x03, 0x1A,0x0E, 0x1B,0x04,
0x1A,0x03, 0x19,0x03, 0x17,0x03, 0x16,0x03, 0x0F,0x02,
0x10,0x03, 0x15,0x00, 0x00,0x00 };

void Delay1ms(unsigned int count)
{
unsigned int i,j;
for(i=0;i<count;i++)
for(j=0;j<120;j++);
}

void main(void)
{
unsigned int gw,sw,bw;//定义显示数字的个位，十位，百位
unsigned int j,x,y;
uint n[5];
float i=0.0,k=0.0,chus=200.0,m;
init(); //ADC0809初始化
Delay400Ms();//启动等待，等LCM讲入工作状态
LCM_Init();//LCM初始化
Delay5Ms();//延时片刻(可不要)

//以下为欢迎界面
Dis