内容发布更新时间 : 2024/11/15 20:55:23星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

目 录

1.题目背景与意义 ........................................................................................................................... 2 2 设计题目介绍 ............................................................................................................................... 2

2.1基本要求 ............................................................................................................................ 2 2.2发挥部分 ............................................................................................................................ 2 3 系统总体框架 ............................................................................................................................... 3 4 系统硬件设计 ............................................................................................................................... 3

4.1单片机最小系统设计 ........................................................................................................ 3

4.1.1 AT89C52的主要工作特性 .................................................................................... 3 4.1.2管脚说明 ................................................................................................................ 4 4.1.3 AT89C51的最小电路 ............................................................................................ 5 4.2 A/D转换器设计 ................................................................................................................ 6

4.2.1内部结构 ................................................................................................................ 6 4.2.2引脚功能 ........................................................................................................................ 6

4.2.3 ADC0808与单片机连接的电路设计 .................................................................... 7 4.3 D/A转换器设计 ................................................................................................................ 7

4.3.1 DAC0830的主要工作特性 .................................................................................... 7 4.3.2引脚功能 ................................................................................................................ 8

4.3.3DAC0830与单片机连接的电路设计 ...................................................................... 8 4.4显示装置 ............................................................................................................................ 9

4.4.1 LM032L的管脚功能 .............................................................................................. 9 4.4.2显示器与8031电路的连接设计 ........................................................................ 10 4.5 外部键盘 ......................................................................................................................... 11 4.6声光报警电路 .................................................................................................................. 11 4.7上位机通讯 ...................................................................................................................... 11

4.7.1设计原理 .............................................................................................................. 12 4.7.2 上位机通信的的实现 ......................................................................................... 12 4.8基于AT98C51单片机的总系统仿真图 .......................................................................... 13 5. 系统软件设计 ........................................................................................................................... 14

5.1 主程序框图 ..................................................................................................................... 14 5.2 显示子程序框图 ............................................................................................................. 14 5.3 键盘子程序流程图 ......................................................................................................... 15 5.4数据转换程序框图 .......................................................................................................... 16 6.结论 ............................................................................................................................................ 17 参考文献：..................................................................................................................................... 17

1.题目背景与意义

《计算机控制系统》是一门技术性、应用性很强的学科，实验课教环节是它的一个极为重要的环节。不论是硬件扩展、接口应用还是编程方法、程序调试，都离不开实验课教学。如果不在切实认真地抓好学生的实践技能的锻炼上下功夫，单凭课堂理论课学习，势必出现理论与实践脱节，学习与应用脱节的局面。

《计算机控制系统》课程设计的目的就是让同学们在理论学习的基础上，通过完成一个涉及MCS-51单片机A/D和D/A多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子元器件、等方面的知识进一步加深认识，同时在系统设计、软件编程、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。

2 设计题目介绍

设计一个基于单片机的具有A/D和D/A功能的信号测控装置。要求该信号测控装置能够接入典型传感器、变送器信号，同时可输出标准电压/电流信号。并满足抗干扰、通用性、安全性、性价比等原则性要求。

标准电压/电流信号此处定为：0～5V/4～20mA (0～20mA

2.1基本要求

1) 充分理解题目要求，确定方案。 2) 合理选择器件型号。

3) 用1号图纸1张或者采用Protel软件画出电原理图。 4) 用1号图纸1张画出软件结构框图。

5) 写出设计报告，对课程设计成品的功能进行介绍及主要部分进行分析与说明。

6) 每天写出工作进程日记。

2.2发挥部分

1) 可将系统扩展为多路。可在此系统中扩展键盘、显示（LCD/LED）、与上位机通讯功能。

2) 完成以上基本设计部分之后，可以运用Protues仿真软件对设计结果进行相应的编程和仿真，调试测控系统并观察其运行结果(可以分部分完成)。

3 系统总体框架

图1总体框图

4 系统硬件设计

4.1单片机最小系统设计

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。由于将多功能8位CPU和闪速存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 4.1.1 AT89C52的主要工作特性

·与MCS-51 兼容

·4K字节可编程FLASH存储器 ·寿命：1000写/擦循环

·数据保留时间：10年 ·全静态工作：0Hz-24MHz ·三级程序存储器锁定 ·128×8位内部RAM ·32可编程I/O线

·两个16位定时器/计数器 ·5个中断源

·可编程串行通道

·低功耗的闲置和掉电模式 ·片内振荡器和时钟电路 4.1.2管脚说明

VCC：供电电压。 GND：接地。

P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。

P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能

P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（计时器0外部输入） P3.5 T1（计时器1外部输入）

P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）

P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。

/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出 4.1.3 AT89C51的最小电路

图2 AT89C51最小电路图