内容发布更新时间 : 2024/12/26 3:04:17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