基于ADC0832的单片机数据采集系统设计课程设计报告Word文件下载.docx
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它既可以作为主机控制,也可以作为分布式控制系统的前端机,对现场的信息进行实时的测量和控制。
单片机可用于开关量控制、顺序控制及逻辑控制等。
如锅炉控制、电机控制、机器人控制、交通信号灯控制、造纸纸浆浓度控制、纸张定量水分及厚薄控制、雷达与导弹控制以及航天导航系统鱼雷制导系统控制等。
(4)单片机在计算机网络及通信中的应用
由于高性能单片机中集成有SDLC通信接口,因而使其在计算机网络及通信设备中得到了广泛的应用。
例如:
Intel公司的8044,由8051单片机及SDLC通信接口组合而成,用高性能的串行接口单元SIU代替传统的UART,采用双绞线、半双工通信形式,特别适合远距离通信。
以8044位基础组成的位总线是一种高性能、低价格的分布式控制系统,传送距离可达1200m,传送速度为2.4Mbit/s,网络节点为28个。
此外,单片机在自动拨号无线电话网、串行自动呼叫应答设备、程控电话、无线电遥控等方面都有广泛的应用。
(5)单片机在家用电器方面的应用
单片机广泛的应用于家用电器产品中,例如:
洗衣机、电冰箱、微波炉、电饭煲、高级智能玩具、收录机等配上单片机后,大大提高了产品的性能,倍受人们的喜爱。
可以说,单片机在人们日常生活中应用所受到的限制主要不是技术问题,而是创造力和技巧上的问题。
2.1.3单片机的结构特点
控制电路设计是系统的控制和数据处理的核心,而作为控制核心的单片机种类很多,如PIC等等。
根据任务书的要求以及系统实际的需要,本次毕业设计采用STC89C52RC作为系统的微控制器芯片。
特点是,STC89C52RC的内核和AT51系列单片机一样,故引脚也相同。
但是STC89C52RC可以通过STC_ISP软件下载进行烧录。
2.1.4单片机引脚配置
图2.1引脚配置图
鉴于STC89C52RC与MCS-51单片机类似,现介绍MCS-51单片机如下文。
MCS-51单片机采用40引脚双列直插封装(DIP)形式。
对于CHMOS单片机除采用DIP形式外,还采用方形封装工艺。
由于受到引脚数目的限制,所以有部分引脚具有第二功能。
在单片机的40条引脚中,有2条用于主电源的引脚,2条外接晶体的引脚,控制或其他电源复用引脚RST/Vpd、ALE、和VPP,32条输入/输出引脚。
下面就本系统用到的引脚分别说明这些引脚的名称和功能。
(1)主电源引脚VCC和GND
VCC:
接+5V电源
GND:
接电源地
(2)钟电路引脚XTAL1和XTAL2
XTAL1:
接外部晶体的一端。
在单片机内部,它是反相放大器的输入端,该放大器构成了片内振荡器。
在采用外部时钟电路时,对于HMOS单片机,此引脚必须接地;
对CHMOS单片机,此引脚作为驱动端。
XTAL2:
接外部晶体的另一端。
在单片机内部,接至上述振荡器的反相放大器的输出端,振荡器的频率是晶体振荡频率。
若采用外部时钟电路时,对于HMOS单片机,该引脚输入外部时钟脉冲;
对于CHMOS单片机,此引脚应悬空。
(3)信号引脚RST/Vpd
RST/Vpd:
复位/备用电源输入端。
单片机上电后,只要在该引脚上输入24个振荡周期(2个机器周期)宽度以上的高电平就会使单片机复位;
若在RST与VCC之间接一个10μF的电容,而在RST与GND之间接一个8.2KΩ的下拉电阻,则可实现单片机上电自动复位。
RST/Vpd具有复用功能,在主电源VCC掉电期间,该引脚可接上+5V备用电源。
当VCC下掉到低于规定的电平,而Vpd在其规定的电压范围内时,Vpd就向片内RAM提供备用电源,以保持片内RAM中的信息不丢失,复电后能继续正常运行。
(4)输入/输出(I/O)引脚P0、P1、P2和P3
MCS-51单片机有4个双向并行的8位I/O口P0~P3,P0口为三态双向口,可驱动8个TTL电路,P1、P2、P3口为准双向口(作为输入时,口线被拉成高电平,故称为准双向口),其负载能力为4个TTL电路。
P0.0--P0.7:
P0口是一个8位双向I/O端口。
在访问片外存储器时,它分时提供低8位地址和作8位双向数据总线。
在EPROM编程时,从P0口输入指令字节;
在验证程序时,则输出指令字节(验证时,要外接上拉电阻)。
P0口能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL负载。
图2.2P0口1位结构图
P1.0--P1.7:
P1口是8位准双向I/O端口。
在EPROM编程和程序验证时,它输入低8位地址。
P1口能驱动4个LSTTL负载。
图2.3P1口1位结构图
P2.0--P2.7:
P2口是一个8位准双向I/O端口。
在CPU访问外部存储器时,它输出高8位地址。
在对EPROM编程和程序验证时,它输入高8位地址。
P2口可驱动4个LSTTL负载。
图2.4P2口1位结构图
P3.0--P3.7:
P3口是8位准双向I/O端口。
它是一个复用功能口。
作为第一功能使用时,为普通I/O口,其功能和操作方法与P1口相同。
作为第二功能使用时,各引脚的定义如表3-1所示。
P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。
P3口能驱动4个LSTTL负载。
图2.5P3口1位结构图
表2.1:
口线
第二功能
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7
RXD(串行口输入)
TXD(串行口输出)
INT0(外部中断0输入)
INT1(外部中断1输入)
T0(定时器0的外部输入)
T1(定时器1的外部输入)
WR(外部数据存储器“写”信号输出)
RD(外部数据存储器“读”信号输出)
2.2模数转换模块介绍
2.2.ADC0832概述
ADC0832是美国国家半导体公司生产的一种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。
由于它体积小,兼容性,性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎,其目前已经有很高的普及率。
学习并使用ADC0832可是使我们了解A/D转换器的原理,有助于我们单片机技术水平的提高。
ADC0832主要特性如下:
8位分辨率;
逐次逼近式A/D转换器;
双通道A/D转换;
输入输出电平与TTL/CMOS相兼容;
5V电源供电时输入电压在0~5V之间;
工作频率为250KHZ,转换时间为32μS;
一般功耗仅为15mW;
8P、14P—DIP(双列直插)、PICC多种封装;
商用级芯片温宽为0°
Cto+70°
C,工业级芯片温宽为−40°
Cto+85°
C;
2.2.2引脚功能及描述
ADC0832的引脚如图所示。
各引脚功能如下:
图2.6ADC0832的引脚图
CS:
片选使能,低电平芯片使能。
CH0:
模拟输入通道0,或作为IN+/-使用。
CH1:
模拟输入通道1,或作为IN+/-使用。
GND:
芯片参考0电位(地)。
DI:
数据信号输入,选择通道控制。
DO:
数据信号输出,转换数据输出。
CLK:
芯片时钟输入。
Vcc/REF:
电源输入及参考电压输入(复用)。
2.2.3工作模式
ADC0832为8位分辨率A/D转换芯片,其最高分辨可达256级,可以适应一般的模拟量转换要求。
其内部电源输入与参考电压的复用,使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。
芯片转换时间仅为32μS,据有双数据输出可作为数据校验,以减少数据误差,转换速度快且稳定性能强。
独立的芯片使能输入,使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。
通过DI数据输入端,可以轻易的实现通道功能的选择。
图2.7ADC0832工作模式的选取
2.2.4单片机对ADC0832的控制原理
正常情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线,分别是CS、CLK、DO、DI。
但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的,所以电路设计时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。
当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平,此时芯片禁用,CLK和DO/DI的电平可任意。
当要进行A/D转换时,须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。
此时芯片开始转换工作,同时由处理器向芯片时钟输入端CLK输入时钟脉冲,DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。
在第1个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平,表示启始信号。
在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2位数据用于选择通道功能,其功能项见官方资料。
如资料所示,当此2位数据为“1”、“0”时,只对CH0进行单通道转换。
当2位数据为“1”、“1”时,只对CH1进行单通道转换。
当2位数据为“0”、“0”时,将CH0作为正输入端IN+,CH1作为负输入端IN-进行输入。
当2位数据为“0”、“1”时,将CH0作为负输入端IN-,CH1作为正输入端IN+进行
输入。
到第3个脉冲的下沉之后DI端的输入电平就失去输入作用,此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。
从第4个脉冲下沉开始由DO端输出转换数据最高位DATA7,随后每一个脉冲下沉DO端输出下一位数据。
直到第11个脉冲时发出最低位数据DATA0,一个字节的数据输出完成。
也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据,即从第11个字节的下沉输出DATA0。
随后输出8位数据,到第19个脉冲时数据输出完成,也标志着一次A/D转换的结束。
最后将CS置高电平禁用芯片,直接将转换后的数据进行处理就可以了。
作为单通道模拟信号输入时ADC0832的输入电压是0~5V且8位分辨率时的电压精度为19.53mV。
如果作为由IN+与IN-输入的输入时,可是将电压值设定在某一个较大范围之内,从而提高转换的宽度。
但值得注意的是,在进行IN+与IN-的输入时,如果IN-的电压大于IN+的电压则转换后的数据结果始终为00H。
2.2.5ADC0832应用原理框图
图2.8ADC0832时序图
2.3LCD1602显示
2.3.1LCD1602的基本结构
1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行,每行16个字符液晶模块(显示字符和数字)。
图2.9LCD1602引脚图
1602采用标准的16脚接口,其中:
第1脚:
VSS为电源地
第2脚:
VCC接5V电源正极
第3脚:
V0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(对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度)。
第4脚:
RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
第5脚:
RW为读写信号线,高电平
(1)时进行读操作,低电平(0)时进行写操作。
第6脚:
E(或EN)端为使能(enable)端,高电平
(1)时读取信息,负跳变时执行指令。
第7~14脚:
D0~D7为8位双向数据端。
第15~16脚:
空脚或背灯电源。
15脚背光正极,16脚背光负极。
2.3.2LCD1602的指令表
指令1:
清显示,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。
R/L,高向左,低向右。
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。
(有些模块是DL:
高电平时为8位总线,低电平时为4位总线)
指令7:
字符发生器RAM地址设置,地址:
字符地址*8+字符行数。
(将一个字符分成5*8点阵,一次写入一行,8行就组成一个字符)
指令8:
置显示地址,第一行为:
00H——0FH,第二行为:
40H——4FH。
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。
第三章软件设计报告
3.1单片机软件设计
3.1.1模数转换软件设计
单片机对ADC0832模数转换模块进行初始化之后,读取电压数据。
然后经过处理之后在LCD1602显示。
该部分代码见附录。
3.1.2LCD1602显示软件设计
3.2流程图设计
3.2.1主程序流程图
图3.1主程序流程图
3.2.2液晶模块流程图
图3.2液晶模块流程图
3.2.3电压显示流程图
图3.3电压显示流程图
3.3原理图设计
图3.4电路原理图
3.4proteus仿真图
图3.5仿真图
3.5PCB版图
图3.6PCB版图
3.6实物图
图3.7实物图
第四章疑难问题及解答
疑问1:
怎么用Proteus添加元器件?
答:
先用Keil软件对原程序进行了一下调试,如果程序没有错误再进行原理图的绘制,先点击左侧device栏上的P按钮,就会弹出元器件选择对话框。
写上关键字就可以找到相应的元件,双击需要的元件就可以将此元件加到当前的device栏中,在device栏中选中需要放置的元件,这样就可以放置了。
疑问2:
怎么进行仿真?
用软件仿真调试工具keil编译程序生成文件“基于ADC0832的数字电压表.hex”,用Proteus打开完整的原理图点芯片,在programfile一行选入keil生成“基于的ADC0832的数字电压表.hex”。
疑问3:
怎样检测最终结果?
首先将所有准备工作做好,其次接电源,进行观看结果状况,查看结果同时调节电位器,是否LCD1602显示器电压变化,如果变化则成功,否则进行检测出错原因。
疑问4:
程序下载后LCD1602为何无显示?
首先要排除是否是硬件及连接问题;
若不是硬件问题,则检查软件代码是否与硬件相匹配,细到各个端口的引脚。
最终在同学的协助下,确认了是软件代码的问题,对代码进行了修改,问题得以解决。
第五章总结与致谢
总结
通过这次对基于ADC0832的单片机数据采集系统设计,让我们了解了设计电路的程序,也让我们了解了关于数据采集系统的原理与设计理念,。
通过这次学习,让我们对各种电路都有了大概的了解,所以说,坐而言不如立而行,对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。
除了学会了许多专业知识外,在遇到困难时,积极地去请教我的指导老师,我们通过看现有的教材、去图书馆查阅资料、去网上搜索相关信息这些方式,不仅完成了我的毕业论文,而且大大增强了我的自学能力和独立能力。
更重要的是,我拓展了思路,开阔了视野,活跃了思想。
这次创新课程设计不仅使我们对相关专业知识有了更深的理解,而且还让我们认识到了理论知识对工作实践的重大意义,学会理论联系实际。
这次的课程设计让我们发挥主观能动性独立的查阅资料、寻找数据、设计实验方案,并将理论知识应用到实践中去。
同时,通过这次设计提高了我们认识问题、分析问题、解决问题的能力。
总之,这次设计既是对我们课程知识的考核,又是对我们思考问题、解决问题能力的考核,更是对我们人格品德的考验,设计让我们受益匪浅!
致谢
首先,我们组的三个人都是考研大军中一份子,由于忙于复习在课程设计上分配的时间不是很多,感谢张老师对我们的理解和支持;
其次,在本次设计中我们遇到了很多问题,感谢在设计中对我们提供帮助的热心老师和同学们。
因为有你们,本次设计才得以成功完成,Thankyou!
参考文献
1.《单片机原理及接口技术案例教程》
李春法
编著
机械工业出版社
2.《单片机应用系统与接口技术》
丁向荣
电子工业出版社
3.《8051单片机实践与应用》
吴金戌
沈庆阳
郭庭青
清华大学出版社
4.《单片机应用新技术教程》
朱宇光
北京电子工业出版社
5.《基于C语言编程MCS——51单片机原理与应用》
张陪任
6.《单片机微型计算机原理与接口技术》
高峰
北京科学出版社
附录
程序代码:
#include<
reg51.h>
//包含单片机寄存器的头文件
intrins.h>
//包含_nop_()函数定义的头文件
sbitCS=P3^4;
//将CS位定义为P3.4引脚
sbitCLK=P1^0;
//将CLK位定义为P1.0引脚
sbitDIO=P1^1;
//将DIO位定义为P1.1引脚
//////////////////////////////////////////////////////////////////
unsignedcharcodedigit[10]={"
0123456789"
};
//定义字符数组显示数字
unsignedcharcodeStr1[]={"
Volt="
//说明显示的是电压
unsignedcharcodeStr2[]={"
Thank.Mr.Zhang"
/*******************************************************************************
以下是对液晶模块的操作程序
*******************************************************************************/
sbitRS=P2^4;
//定义端口
sbitRW=P2^5;
sbitE=P2^6;
//使能信号位,将E位定义为P2.2引脚
sbitBF=P0^7;
//忙碌标志位,,将BF位定义为P0.7引脚
/*****************************************************
函数功能:
延时1ms
(3j+2)*i=(3×
33+2)×
10=1010(微秒),可以认为是1毫秒
***************************************************/
voiddelay1ms()
{
unsignedchari,j;
for(i=0;
i<
10;
i++)
for(j=0;
j<
33;
j++)
;
}
延时若干毫秒
入口参数:
n
voiddelaynms(unsignedcharn)
{
unsignedchari;
n;
delay1ms();
判断液晶模块的忙碌状态
返回值:
result。
result=1,忙碌;
result=0,不忙
bitBusyTest(void)
bitresult;
RS=0;
//根据规定,RS为低电平,RW为高电平时,可以读状态
RW=1;
E=1;
//E=1,才允许读写
_nop_();
//空操作
//空操作四个机器周期,给硬件反应时间
result=BF;
//将忙碌标志电平赋给result
E=0;
//将E恢复低电平
return0;
将模式设置指令或显示地址写入液晶模块
dictate
****************************
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 ADC0832 单片机 数据 采集 系统 设计 课程设计 报告