单片机多路数据采集控制系统—实物制作报告

单片机多路数据采集控制系统—实物制作

班级：11电子2班姓名: 学号：

单片机多路数据采集控制系统—实物制作 (1)

一、课程设计的目的 (2)

运用单片机原理及其应用等课程知识,根据题目要求进行软硬件系统的设计和调试,从而加深对本课程知识的理解, 把学过的比较零碎的知识系统化，比较系统的学习开发单片机应用系统的基本步骤和基本方法，使学生应用知识能力、设计能力、调试能力以及报告撰写能力等有一定的提高。 (2)

二、课程设计的要求 (2)

三、总体设计 (2)

1、设计思路 (2)

2、硬件设计 (3)

五、课程设计步骤 (11)

六、调试及结果 (15)

七、结束语 (16)

一、课程设计的目的

运用单片机原理及其应用等课程知识,根据题目要求进行软硬件系统的设计和调试,从而加深

对本课程知识的理解, 把学过的比较零碎的知识系统化，比较系统的学习开发单片机应用系统的基本步骤和基本方法，使学生应用知识能力、设计能力、调试能力以及报告撰写能力等有一定的提高。

二、课程设计的要求

用8051单片机设计数据采集控制系统，基本要求如下： 可实现8路数据的采集，假设８路信号均为0-5V 的电压信号；

采集数据可通过LCD 显示，显示格式为：[通道号] 电压值，如[０１]： ４.5V 可通过键盘设置采集方式；（单点采集、多路巡测）

具有异常数据声音报警功能：对第一路数据可设置正常数据的上限值和下限值，当采集的数据出现异常，发出报警信号。 选做功能：

1、异常数据音乐报警

2、可输出8路顺序控制信号，设每路顺序控制信号为一位，顺序控制的流程为：

三、总体设计

1、设计思路

我们选择单片机与A/D 转换芯片结合的方法实现本设计。使用的基本元器件是：AT89C52单片机，ADC0809模数转换芯片，LCD1602显示器，按键，电容，电阻，晶振等。

数字电压测量电路由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ADC0809完成。ADC0809具有8路拟输入端口，地址线（23~- 25脚）可决定对哪一路模拟输入作A/D 转换。22脚（ALE ）为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进行锁存。6脚（START ）为测试控制，当输入一个2uS 宽高电平脉冲时，就开始A/D 转换。7脚（EOC ）为A/D 转换结束标志，当A/D 转换结束时，7脚输出高电平。9脚（OE ）为A/D 转换数据输出允许控制，当OE 脚为高电平时，A/D 转换数据从该端口输出。10脚为0809的时钟输入端。单片机的P1.5~P1.7、P0端口作1602液晶显示控制。P2端口作A/D 转换数据读入用，P3.2、P3.6、P3.7端口用作0809的A/D 转换控制。

通过对单片机p3.5口置低电平控制LED 亮灯，p3.4口置高电平时蜂鸣器报警。

工序1

工序2

工序3

工序4

工序5

工序6

工序7

工序8

延时3秒

延时6秒

延时3秒

延时6秒

延时3秒

延时6秒

延时3秒

延时6秒

2、硬件设计

（1）系统框图

是否有键按

下？

开始

Flag=0Menu_KEY CANCE

L_KEY

RING_KEY

正常

模式

结束

多路巡测报警开关

Flag=1

UP_KEY DOWN_KEY

数据采集及处理

显示

图3-1 系统框图（2）AT89C52

80C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS 工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于80C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。

80C52内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM

、8k片内程序存储器(ROM)、32

个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和

5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内

时钟振荡电路。图3-2 AT89C52 此外，80C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止内芯片其它功能。80C52有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。

（3）ADC0809

ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式A/D模数转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片

a．主要特性

1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。

2）具有转换起停控制端。

3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）

4）单个+5V电源供电

5）模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。

6）工作温度范围为-40～+85摄氏度

7）低功耗，约15mW。

b．内部结构

ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构如图所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。

c．外部特性（引脚功能）

ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。下面说明各引脚功能。

IN0～IN7：8路模拟量输入端。

2-1～2-8：8位数字量输出端。

ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路

ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。

START：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。

EOC：A/D转换信号，输出，当A/D转换结束结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。

OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。

CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。

REF（+）、REF（-）：基准电压。

Vcc：电源，单一+5V。

GND：地。

图3-3 ADC0809

（4）LCD1602

液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。这里介绍的字符型液晶模块是一种用5x7 点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为1 行16 个字、2 行16 个字、2 行20个字等等，这里以常用的 2 行16 个字的1602 液晶模块来介绍它的编程方法。

引脚说明

1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线

VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样，其中：

引脚符号功能说明

1 VSS 一般接地

2 VDD 接电源（+5V）

3 V0 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）。

4 RS 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。

5 R/W R/W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。

6 E E(或EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。

7 DB0 底4位三态、双向数据总线0位（最低位）

8 DB1 底4位三态、双向数据总线1位

9 DB2 底4位三态、双向数据总线2位

10 DB3 底4位三态、双向数据总线3位

11 DB4 高4位三态、双向数据总线4位

12 DB5 高4位三态、双向数据总线5位

13 DB6 高4位三态、双向数据总线6位

14 DB7 高4位三态、双向数据总线7位（最高位）（也是busy flang）

15 BLA 背光电源正极

16 BLK 背光电源负极

表3-1 引脚说明3、软件设计

void main()

{

uchar b;

uchar j = 0;

uint b1,b2,temp;

x=1;

keyrelease=1;

ringswitch=1;

buf=0xff;

_nop_();

init();//lcd初始化

while(1)

{

BEEP=0;

CANCEL_KEY=1;//没有按下自动循环键

keyinput=P1&0x1f;

if(keyinput!=0x1f)

{

delay(10);

if(keyinput!=0x1f)

{

if(keyrelease==1)

{

keyrelease=0;

buf = keyinput;

//buf用来暂时存放键值

}

}

else

{

keyrelease=1;

keyprocess(buf); //调用按键处理函数

buf = 0xff;

}

开始

初始化键盘扫描

进行键值

处理

数据采集和处理

显示

} 图4-1 主函数流程图

else

{

keyrelease=1;

keyprocess(buf);

buf=0xff;

}

if(ringswitch==0&&(b>=50||b<=0))

{ //打开警报,当电压值大于等于5V或小于等于0V时，响铃，闪灯

LED=0;

BEEP=0;

delay(100);

BEEP=1;

}

if(!CANCEL_KEY)

{

for(x=0;x<=6;x++)

{

if(x==0||x==2||x==4||x==6)//当工序为1,3,5,7的时候，工序延时3秒;其他延时6秒

{

delay(1000);

delay(1000);

delay(1000);

delay(1000);

delay(1000);

delay(1000);

}

else

{

delay(1000);

delay(1000);

delay(1000);

delay(1000);

delay(1000);

delay(1000);

delay(1000);

delay(1000);

delay(1000);

delay(1000);

delay(1000);

delay(1000);

}

Key?开始Flag=0Menu_KEY CANCE L_KEY

RING_KEY

正常

模式结束多路巡测

报警开关Flag=1UP_KEY DOWN_KEY Y temp = ad0808(x);//数据采集 b1 = temp/51; //整数部分 b2 = (temp%51)*10/51;//小数部分 show(x,b1,b2); delay(100); } } temp=ad0808(x);//数据采集 b1=temp/51; //整数部分 b2=(temp%51)*10/51;//小数部分 b=b1*10+b2; //将电压值放大10倍 LED=1;

show(x,b1,b2);//show(1,1,1); delay(100); }

}

2、按键处理函数

void keyprocess(unsigned char key) //键值处理 {

switch (key) {

case 0x1e:flag++;//按下Menu_KEY if(flag>=2) flag=0; break;

case 0x1d:switch(flag)//按UP_KEY

{

case 0x01:if(x<7) x++;

else x=0;break;

} break;

case 0x1b:switch(flag)//按下DOWN_KEY {

case 0x01:if(x>0) x--; else x=7;break; }

break; case

0x17:ringswitch=~ringswitch;//报警开关

break; 图4-2 按键处理函数 case 0x0f:CANCEL_KEY=~CANCEL_KEY; break;

default:break;

} }

3、AD 转换函数

char ad0808(char x)

{ char temp; AD_ALE = 0;

P2 = x*32;//ADDA 、ADDB 、ADDC 值（采集通道选择）

_nop_(); _nop_(); _nop_();

_nop_(); AD_ALE = 1;//采集通道地址存入 _nop_(); AD_ALE = 0;//锁存地址 _nop_();

delay(1); 图4-3 AD 转换函数 while(!EOC);//等待转换结束 P2 = 0xff; _nop_(); _nop_(); AD_ENA = 1;//输出允许三态门打开 _nop_(); temp = P2;//输出采集转换后值 _nop_(); AD_ENA = 0;//关闭三态门 _nop_(); return temp;//返回值

} 4、LCD1602

void write_com_1602(uchar command) //写命令 { LCD_RW = 0; //写 LCD_RS = 0; //命令

开始

采集通道选择AD 转换输出转换后的值

结束转换结束？

Y N

P0 = command;//所写命令

delay(2);

LCD_EN = 1; //高脉冲

delay(4);

LCD_EN = 0;

}

void write_data_1602(uchar datum) //写数据

{

LCD_RW = 0; //写

LCD_RS = 1; //数据

P0 = datum;//所写数据

delay(2);

LCD_EN = 1; //高脉冲

delay(4);

LCD_EN = 0;

}

void init()

{

write_com_1602(0X38);//显示模式设置,8位总线;字符行数设置：2行字符;字符字体：5*7字体

write_com_1602(0X0C);//开显示不显示光标不闪烁

write_com_1602(0X06);//地址指针自动加一不移动

write_com_1602(0X01);//显示清屏

write_com_1602(0X80);//数据指针设置

}

void show(uchar x,uchar b1,uchar b2)

{

uchar code display1[] = "0123456789";

uchar code display2[] = ".[]V: mswd";

write_com_1602(0x80 + 0x00);//数据指针设置,第一行

write_data_1602(display1[1]);//显示学号和姓名

write_data_1602(display1[0]);

write_data_1602(display1[6]);

write_data_1602(display2[5]);

write_data_1602(display2[8]);

write_data_1602(display2[9]);

write_com_1602(0x80 + 0x40);//数据指针设置,第二行

write_data_1602(display2[1]);

write_data_1602(display1[0]);

write_data_1602(display2[5]);