單片機(jī)課程設(shè)計-模擬量采樣.doc

沈 陽 工 程 學(xué) 院課 程 設(shè) 計 單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計題目： 模擬量采樣 系 別 自動化學(xué)院 班級 電自專122 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 職稱 教授、副教授 起止日期：14年06月23日起至14年06月27日止沈 陽 工 程 學(xué) 院課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計題目： 模擬量采樣 系 別 自動化學(xué)院 班級 電自專122 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 健 職稱 教授、副教授 課程設(shè)計進(jìn)行地點： 單片機(jī)實驗室(F207) 任 務(wù) 下 達(dá) 時 間：2014 年06 月20日起止日期： 14年06月23日起至14年06月27日止系主任 2014年 06月 18日批準(zhǔn)一、設(shè)計目的通過課程設(shè)計使學(xué)生更進(jìn)一步掌握單片機(jī)原理及應(yīng)用課程的有關(guān)知識，提高應(yīng)用單片機(jī)解決問題的能力，加深對單片機(jī)應(yīng)用的理解。通過查閱資料，結(jié)合所學(xué)知識進(jìn)行軟、硬件的設(shè)計，使學(xué)生初步掌握應(yīng)用單片機(jī)解決問題的步驟及方法。為以后學(xué)生結(jié)合專業(yè)從事單片機(jī)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。二、設(shè)計的原始資料及依據(jù)8031單片機(jī)、可編程接口8255，LED指示燈。8255與單片機(jī)接口、8255與LED接線；8255初始化及編程。三、設(shè)計的主要內(nèi)容及要求（1）用發(fā)光二極管顯示采樣結(jié)果，并隨采樣值變化。（2）再用一個發(fā)光二極管：當(dāng)所采樣的模擬量大于3V時，發(fā)光管亮，否則滅。四、對設(shè)計說明書撰寫內(nèi)容、格式、字?jǐn)?shù)的要求 1.課程設(shè)計說明書（論文）是體現(xiàn)和總結(jié)課程設(shè)計成果的載體，一般不應(yīng)少于3000字。2.學(xué)生應(yīng)撰寫的內(nèi)容為：目錄、正文、參考文獻(xiàn)等。課程設(shè)計說明書（論文）的結(jié)構(gòu)及各部分內(nèi)容要求可參照沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)范執(zhí)行。應(yīng)做到文理通順，內(nèi)容正確完整，書寫工整，裝訂整齊。3.說明書（論文）手寫或打印均可。手寫要用學(xué)校統(tǒng)一的課程設(shè)計用紙，用黑或藍(lán)黑墨水工整書寫；打印時按沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫規(guī)范的要求進(jìn)行打印。4. 課程設(shè)計說明書（論文）裝訂順序為：封面、任務(wù)書、成績評定表、目錄、正文、總結(jié)、參考文獻(xiàn)。五、 設(shè)計完成后應(yīng)提交成果的種類、數(shù)量、質(zhì)量等方面的要求；提交課程設(shè)計說明書一份。在說明書中要有設(shè)計原理、硬件電路接線圖、設(shè)計的程序及必要注釋等。六、時間進(jìn)度安排；順序階段日期計 劃 完 成 內(nèi) 容備注11.0天查閱資料及程序設(shè)計23.0天上機(jī)調(diào)試程序30.5天成績評定40.5天書寫報告模擬量采樣沈 陽 工 程 學(xué) 院單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計成績評定表系（部）： 自動化學(xué)院 班級： 電自專122 學(xué)生姓名： 指 導(dǎo) 教 師 評 審 意 見評價內(nèi)容具 體 要 求權(quán)重評 分加權(quán)分調(diào)研論證能獨立查閱文獻(xiàn),收集資料；能制定課程設(shè)計方案和日程安排。0.15432工作能力態(tài)度工作態(tài)度認(rèn)真，遵守紀(jì)律，出勤情況是否良好，能夠獨立完成設(shè)計工作， 0.25432工作量按期圓滿完成規(guī)定的設(shè)計任務(wù)，工作量飽滿，難度適宜。0.25432說明書的質(zhì)量說明書立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理，文字通順，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.55432指導(dǎo)教師評審成績（加權(quán)分合計乘以12） 分加權(quán)分合計指 導(dǎo) 教 師 簽 名： 年 月 日評 閱 教 師 評 審 意 見評價內(nèi)容具 體 要 求權(quán)重評 分加權(quán)分查閱文獻(xiàn)查閱文獻(xiàn)有一定廣泛性；有綜合歸納資料的能力0.25432工作量工作量飽滿，難度適中。0.55432說明書的質(zhì)量說明書立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理，文字通順，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號統(tǒng)一，編號齊全，圖表完備，書寫工整規(guī)范。0.35432評閱教師評審成績（加權(quán)分合計乘以8）分加權(quán)分合計評 閱 教 師 簽 名： 年 月 日課 程 設(shè) 計 總 評 成 績分 目錄摘要2第一章 簡介3第二章 設(shè)計思路5第三章 實驗程序6第四章 程序流程圖7第五章 硬件接線圖8第六章 課程總結(jié)9第七章 參考文獻(xiàn)11單片機(jī)課程設(shè)計組員分工.12單片機(jī)課程設(shè)計組員評定1318摘要本文介紹了基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是模擬域與數(shù)字域之間必不可少的紐帶，它的存在具有著非常重要的作用。本文介紹的重點是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，而該系統(tǒng)硬件部分的重心在于單片機(jī)。數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了模塊化的設(shè)計，數(shù)據(jù)采集與通信控制采用了單片機(jī)AT89S52來實現(xiàn)，硬件部分是以單片機(jī)為核心，還包括A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，顯示模塊，和串行接口部分。該系統(tǒng)從機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集并應(yīng)答主機(jī)的命令。8路被測電壓通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過串行口p2.6傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，由上位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接受、處理和顯示，并用LED數(shù)碼顯示器來顯示所采集的結(jié)果。對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)通信等程序進(jìn)行了設(shè)計。8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接口芯片，有3個8位并行I/O口。具有3個通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時的中間接口電路。8255作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的3個總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時必須具有與外設(shè)連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分，因而8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為3個部分：與CPU連接部分、與外設(shè)連接部分、控制部分。ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成。關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)采集 51單片機(jī) ADC0809轉(zhuǎn)換器 8255芯片第一章 簡介一、課程任務(wù)內(nèi)容編寫實驗程序，將ADC單元中提供的0V5V信號源作為ADC0809的模擬輸入量，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，通過8031的P1口輸出采樣的結(jié)果，在LED上顯示采樣結(jié)果。二、課程任務(wù)原理ADC0809包括一個8位的逐次逼近型的ADC部分，并提供一個8通道的模擬多路開關(guān)和聯(lián)合尋址邏輯。用它可直接輸入8個單端的模擬信號，分時進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，在多點巡回檢測、過程控制等應(yīng)用領(lǐng)域中使用非常廣泛。ADC0809的主要技術(shù)指標(biāo)為：分辨率：8位單電源：5V總的不可調(diào)誤差：1LSB轉(zhuǎn)換時間：取決于時鐘頻率模擬輸入范圍：單極性05V時鐘頻率范圍：10KHz1280KHzADC0809的外部管腳如圖3-2-1所示，地址信號與選中通道的關(guān)系如表3-2-1所示。 圖1-0-0 ADC0809外部引腳圖 管腳功能說明如下：IN0IN7:8路模擬信號入口D0D7:八位轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出口START:A/D轉(zhuǎn)換啟動信號ALE:地址鎖存信號EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束信號OE:輸出運(yùn)行控制端CLK:時鐘信號VREF+:A/D轉(zhuǎn)換器的正參數(shù)電壓VREF-: A/D轉(zhuǎn)換器的負(fù)參數(shù)電壓VCC:電源ADDA、ADDB、ADDC：模擬信號接通的多路開關(guān)選擇碼A/D轉(zhuǎn)換單元原理圖如上圖1-0-2所示。第二章 設(shè)計思路ADC0809芯片為八通道A/D轉(zhuǎn)換器，可將IN0IN7八個通道中任意一個通道輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換為八位二進(jìn)制數(shù)。首先，單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換需要經(jīng)過四個過程。1) 選擇通道2) 啟動轉(zhuǎn)換3) 等待轉(zhuǎn)換結(jié)果4) 取轉(zhuǎn)換結(jié)果根據(jù)課題要求，需要采集電壓信號，所以我們選擇了IN0模擬輸入通道口，電壓信號由電位器提供，通過旋鈕可以改變電壓0-5V，對應(yīng)的數(shù)字量為00H-FFH。在程序設(shè)計中我們用了子程序調(diào)用指令，A/D轉(zhuǎn)換子程序，同時也用到了延時程序等。延時程序是為了給A/D轉(zhuǎn)換器提供足夠的轉(zhuǎn)換時間。通過A/D轉(zhuǎn)換器把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，把轉(zhuǎn)換后的信號采集并存儲到8031單片機(jī)的某個存儲單元中，便于把它調(diào)用出來。由P1口輸出，由于P1口直接和8個發(fā)光二極管相連，所也可以看出當(dāng)旋鈕改變電壓時，所采樣的值的變化。第二個要求是再用一個發(fā)光二極管，當(dāng)所采樣的模擬量大于3V時，發(fā)光二極管亮，小于3N時，發(fā)光二極管滅。我們把3V轉(zhuǎn)化為99H,然后把所采樣的值和99H相除，所得的結(jié)果和1相比，如果此時相等，說明所采樣的值大于3V，就把P2口置1,；如果此時不相等，說明所采樣的值小于3V，就把P2口置0，從而實現(xiàn)了要求。第三章 實驗程序ORG 0000HMOV DPTR,#0BFFFH ；8255初始化MOV A,#80HMOVX DPTR,ALP:MOV A,#0 ；A口清零 MOV DPTR,#7FF8H MOVX DPTR,A NOP ；設(shè)置斷點 JNB P3.2 ,$ ；轉(zhuǎn)移到P3.2首地址 NOP ；設(shè)置斷點 MOVX A,DPTR MOV DPTR,#0BFFCH ；輸入8255單元PA口地址 MOVX DPTR,A CJNE A,#99H,LP1 ；比較A和99H的大小，相等繼續(xù)往下執(zhí)行；不等跳轉(zhuǎn)到LP1LP1：JNC BJ ；滿足條件報警，燈亮 MOV A,#0 ；A口清零MOV DPTR,#0BFFEH MOVX DPTR,A SJMP LP ；長跳轉(zhuǎn)到LPBJ:MOV A,#0FFH ；將0FFH賦給A MOV DPTR,#0BFFEH MOVX DPTR,A LJMP LP ；長跳轉(zhuǎn)到LP END ；結(jié)束第四章 程序流程圖WR DOD7 RD 8255單元CS PA0PA7 A0 A1 PC0PC7D0D7D0D7 A0 A1 P26 P27P00P07 系統(tǒng)總線單元INT0 WR RDD8D15第五章 硬件接線圖 ABC D0D7A/D轉(zhuǎn)換單元ADJ IN0 CS WR RD CLK EOC500KHZ GND第六章 課程總結(jié)真的過的很快，短短的一周的單片機(jī)課程設(shè)計結(jié)束了，在這期間，我學(xué)到了很多東西，對我以后的幫助很大。同時讓我對這門課程有了新的認(rèn)識和想法，通過這次設(shè)計，不僅讓我們以前在課上學(xué)的知識進(jìn)行了加深，而且還培養(yǎng)了我們的自己動手接線能力。這次我們課程設(shè)計的題目是：模擬量采樣基本要求是：（1）用發(fā)光二極管顯示采樣結(jié)果，并隨采樣值變化。（2）再用一個發(fā)光二極管：當(dāng)所采樣的模擬量大于3V時，發(fā)光管亮，否則滅。在開始選這個題目的時候，感覺這個題目不是特別難，所以就選擇了它。周一時我和我們組的組員去學(xué)校的圖書館借了相關(guān)方面的參考書，回來認(rèn)真地閱讀了一下，目的就是為了后面的設(shè)計、編程做準(zhǔn)備。從周二到周四，我們不斷地改進(jìn)程序，一遍一遍的實驗著，實在不明白的地方主動向老師和同學(xué)請教，然后再做一下改進(jìn)。終于功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過我們小組成員的共同努力，在周四時我們把課程設(shè)計的要求做出來了。然而我們沒有太過于高興，而是接著又試驗了幾遍，以確定是不是真的符合要求。我們的課程設(shè)計題目主要用的是AD轉(zhuǎn)換，因為單片機(jī)只能識別數(shù)字量，由外設(shè)輸入的模擬量單片機(jī)不能識別，必須進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，才能送入單片機(jī)進(jìn)行處理。在一開始做設(shè)計的時候，我們先計算了8255芯片的P1,P3口地址，因為我們用到的兩列二極管分別接PA,PC口。這就需要在程序編寫中寫入它們的地址，用作后來AD轉(zhuǎn)換器的尋址。對應(yīng)的地址才能起到作用，果不其然，在程序中加入正確的地址，二極管就亮了。最后我們通過AD轉(zhuǎn)換器上旋鈕的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了這次課設(shè)的要求。旋鈕調(diào)節(jié)的是輸入量采樣值得大小，通過調(diào)試發(fā)現(xiàn)，PA口對應(yīng)的二極管出現(xiàn)閃爍，就說明輸入采樣值確實發(fā)生了變化。再者，PC口對應(yīng)的二極管在采樣值大于3V時發(fā)光，小于3V時滅了。至此，課設(shè)的兩個要求我們都已滿足。后來，我們改變地址，換用PB口，也同樣實現(xiàn)了二極管的采樣變化。在整個課程設(shè)計過程中，我們遇到了很多自己解決不了的問題，這讓我們找到了真正地不足之處，比如對老師之前所講的知識點理解的不夠深刻，掌握的不牢固等等。這些不足之處我們在以后的學(xué)習(xí)過程中盡力改正，這樣我們才能學(xué)到更多的知識。這次的課程設(shè)計，讓我們把理論和實踐相結(jié)合，讓我們的認(rèn)識和動手能力有了更大的提高。總之短短的課程設(shè)計結(jié)束了，我們也把老師給我們的題目要求做出來了，這是我們小組成員的不斷努力的結(jié)果，但也離開不了老師和同學(xué)的幫助，對與老師的指導(dǎo)真的非常感謝。在以后的學(xué)習(xí)過程中，我會更加努力學(xué)習(xí)，提高自己的知識水平。第七章 參考文獻(xiàn)（1）51單片機(jī)課程設(shè)計 周向紅. 主編 華中科技大學(xué)出版社。（2）51單片機(jī)應(yīng)用程序開發(fā)與實踐 常敏、王涵、范江波主編 工業(yè)出版社。（3）51系列單片機(jī)設(shè)計實例 李光飛編著 北京航空航天大學(xué)出版社。（4）單片計算機(jī)原理與應(yīng)用 翟生輝、馮毛官主編 西安交通大學(xué)出版社。 （5）單片機(jī)原理與應(yīng)用 梁炳東 人民郵電出版社。單片機(jī)課程設(shè)計組員分工姓名學(xué)號職務(wù)分工組長程序編寫，連線，程序調(diào)試組員查資料，敲程序代碼組員繪制程序流程圖組員寫設(shè)計思路單片機(jī)課程設(shè)計組員評定姓名學(xué)號職務(wù)評定組長本人作為本組設(shè)計組長，在設(shè)計中能認(rèn)真負(fù)責(zé)的組織各組員投入到設(shè)計當(dāng)中。且能調(diào)動各組員的積極性，能作到分工明確合理組織。在具體