智能仪表综合训练设计说明书
智能仪表综合设计任务书

自动化专业综合设计任务书智能仪表综合设计东南大学自动控制系2006年3月一.智能温度控制仪表的设计1.任务以设计小组为单位,以设计平台为基础,完成一台智能温度控制仪表样机的设计。
该仪表样机应可独立运行,并具有温度检测、控制计算、控制输出和显示等功能,并能够与电加热炉或电热水器对象联接,完成的温度控制实验。
该仪表样机的设计要求可按照温度检测、控制计算、控制输出、执行驱动和显示/设定等功能划分,由指导教师具体提出。
所提设计要求可参照下表。
表1 智能温度控制仪功能3.设计工作的组织以2~4名学生为单位组成设计小组,分工协作,完成设计任务。
指导教师应明确每一位学生的在设计中的分工,且每位学生应相对独立地承担各自的设计工作,并指定一位学生负责总体协调。
4.报告与考核每个学生必须全面了解本项目的设计要求并掌握与其相关的设计内容,每个学生以其承担并完成的设计工作为核心内容完成设计报告。
指导教师应对设计样机和实验结果进行检查验收,对每个学生的设计报告进行批改、评分,并对报告的规范性进行检查,并监督报告的真实性,如有不符者应要求学生修正。
二.直流电机智能转速控制仪表的设计1.任务以设计小组为单位,以设计平台为基础,完成一台直流电机智能转速控制仪表样机的设计。
该仪表样机应可独立运行,并具有转速检测、控制计算、控制输出和显示等功能,并能够与直流电机对象联接,完成转速控制实验。
该仪表样机的设计要求可按照转速检测、控制计算、控制输出、执行驱动和显示/设定等功能划分,由指导教师具体提出。
所提设计要求可参照下表。
3.设计工作的组织以2~4名学生为单位组成设计小组,分工协作,完成设计任务。
指导教师应明确每一位学生的在设计中的分工,且每位学生应相对独立地承担各自的设计工作,并指定一位学生负责总体协调。
4.报告与考核每个学生必须全面了解本项目的设计要求并掌握与其相关的设计内容,每个学生以其承担并完成的设计工作为核心内容完成设计报告。
智能仪表原理与设计实验指导书

智能仪表原理与设计实验指导书华东理工大学自动化系华东理工大学电子信息实验中心2014年3月目录目录 (1)实验一内存块移动 (2)实验二 FLASH ROM外部程序存储器实验 (5)实验三 MC14433并行A/D转换实验 (10)实验四 DAC0832并行D/A转换实验 (15)实验五查询式键盘实验 (20)实验六 LED双色点阵显示实验 (25)实验七 RS232通信接口 (31)实验八十字路口交通灯模拟实验 (34)实验一内存块移动一、实验目的1.了解内存块的移动方法2.加深对存储器读写的认识二、实验说明块移动是单片机常用操作之一,多用于大量的数据复制和图象操作。
本程序是给出起始地址,用地址加一方法移动块,将指定源地址和长度的存储块移到指定目标地址为起始地址的单元中去。
移动3000H起始的256个字节到4000H起始的256个字节。
三、实验内容及步骤1.安装好仿真器,用串行数据通信线连接计算机与仿真器,把仿真头插到模块的单片机插座中,打开模块电源,插上仿真器电源插头(USB线)。
2.启动PC机,打开KEIL软件,软件设置为模拟调试状态。
在所建的Project文件中添加“TH5.ASM”源程序进行编译,编译无误后,打开数据窗口(XDATA),观察地址3000H(MEMORY#2窗口输入X:3000H然后回车),起始256个字节存储块和4000H(MEMORY#2窗口输入X:4000H然后回车),起始的256个字节存储块,若各单元内数据对应相同,则用键盘输入改变其中一块的数据,全速运行程序。
点击暂停按钮,观察两个存储块的数据,可以看到两块数据已相同,说明存储块已移动。
(需自己填写需移动的块中的数据)3.打开CPU窗口,选择单步或跟踪执行方式运行程序,观察CPU窗口各寄存器的变化,可以看到程序执行的过程,加深对实验的了解。
四、流程图及源程序1.源程序ORG 0MOV R0,#30HMOV R1,#00HMOV R2,#40HMOV R3,#00HMOV R7,#0LOOP: MOV DPH,R0MOV DPL,R1MOVX A,@DPTRMOV DPH,R2MOV DPL,R3MOVX @DPTR,AINC R1INC R3DJNZ R7,LOOPLJMP $END2.流程图五、思考题1.若源块地址和目标块地址有重叠,该如何避免?2.请思考给出块结束地址,用地址减一方法移动块的算法。
智能仪表综合训练设计说明书

智能仪表综合训练设计说明书第一章绪论1.1 智能仪器与数据采集系统的作用与发展1. 智能仪器技术是一门集电子技术、单片机技术、自动化技术、自动控制技术、计算机应用等于一体的跨学科的专业技术课程。
随着微电子技术和计算机技术的飞速发展,测控仪器仪表的智能化、总线化、网络化已成为整个行业发展的主要趋势,同时也日益成为工程界和科技界人士所关注的重要问题之一。
智能仪器的出现,极大的扩充了传统仪器的应用围。
只能仪器凭其体积小、功能强、功耗低等优势,迅速的在家用电器、科研单位和工业企业中得到广泛的应用。
2.与传统仪器仪表相比,智能仪器具有以下功能特点:(1)操作自动化。
仪器的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作,实现测量过程的全部自动化。
(2)具有自测功能,包括自动调零、自动故障与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。
智能仪表能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。
这种自测试可以在仪器启动时运行,同时也可在仪器工作中运行,极方便了仪器的维护。
(3)具有数据处理功能,这是智能仪器的主要优点之一。
智能仪器由于采用了单片机或微控制器,使得许多原来用硬件逻辑难以解决或根本无法解决的问题,现在可以用软件非常灵活地加以解决。
例如,传统的数字万用表只能测量电阻、交直流电压、电流等,而智能型的数字万用表不仅能进行上述测量,而且还具有对测量结果进行诸如零点平移、取平均值、求极值、统计分析等复杂的数据处理功能,不仅使用户从繁重的数据处理中解放出来,也有效地提高了仪器的测量精度。
(4)具有友好的人机对话能力。
智能仪器使用键盘代替传统仪器中的切换开关,操作人员只需通过键盘输入命令,就能实现某种测量功能。
与此同时,智能仪器还通过显示屏将仪器的运行情况、工作状态以及对测量数据的处理结果及时告诉操作人员,使仪器的操作更加方便直观。
(5)具有可程控操作能力。
一般智能仪器都配有GPIB、RS232C、RS485等标准的通信接口,可以很方便地与PC机和其他仪器一起组成用户所需要的多种功能的自动测量系统,来完成更复杂的测试任务。
智能仪器系统综合设计指导书

《智能仪器系统综合设计》指导书制造学院测控系 2014.12一.等精度频率计设计一、教学目的在工业生产中,频率是常用的测量参数。
频率计用于对外部输入信号的频率进行测量,输入信号形式包括正弦波、方波、三角波、锯齿波等。
输入信号的电平为TTL电平。
1、要求学生采用单片机实现频率参数的检测。
通过这一设计,掌握一般智能仪器的设计方法,达到课程综合训练的目的。
2、要求学生复习《传感器》、《测控电路》、《单片机》、《智能仪器》等专业课知识,训练综合所学知识解决实际问题的能力。
二、技术要求1、频率测量范围:1Hz—10MHz。
2、测量分辨率:4位(即测量1 Hz时显示1.000Hz,测量9.999MHz时显示9.999MHz)3、测量速度:>0.5次/秒,并且可设置。
4、采用5位以上数码管或LCD等显示,显示内容包括:测量的频率、单位、不同位置的小数点、当前测量状态等。
5、能通过小键盘或上位机设定测量速度等。
6、能与上位机(计算机)通讯,报告当前测量值。
7、能设置、更改系统基本参数,如分度值、测量速度、通讯速度、通讯格式等,每次开机后都采用设置好的基本参数作为当前值。
8、要求系统具有较高的可靠性,能完成开机自检、错误报告及错误恢复等功能。
三、设计报告内容和任务1、简述等精度频率测量原理,并比较其与传统测频原理的频率计的优缺点。
2、分析设计要求,画出所设计的智能仪器的总体结构图,并简述各部分功能、作用。
3、分析影响系统精度的指标有哪些,要提高系统精度最重要的措施有哪些?4、分析整个系统的每部分要完成的功能,并说明每部分需要达到的技术指标。
分析各部分对总体性能(精度、分辨率、速度等)的影响。
5、根据设计选用器件,并说明选用器件的理由。
6、除设计的主要功能外,该系统是否需要其它辅助功能部件?(如电源、抗干扰措施等)如何实现?7、画出设计系统的元件原理图(用Protel、Proteus等),有条件(选做)可对该系统进行仿真(用multisim、Proteus等),检验系统否能达到设计要求。
智能仪表设计

内蒙古科技大学智能仪表综合训练设计说明书题目:带有实时曲线的温湿度监测系统学生姓名:xx学号:xx专业:测控技术与仪器班级:xx指导教师:xx由于生产及生活的需要,经常需要对环境中的温湿度进行监测及显示。
液晶是现代电子产品中使用越来越多的一种显示器件,液晶不但用来显示各种文字,还可以动态的显示各种图案及画面。
本设计是一个基于单片机STC89C52的温湿度检测及显示装置。
该装置由温湿度检测模块、液晶显示模块、键盘输入模块及声光报警模块四部分组成,本设计检测模块采用技术成熟的DHT11作为测量温湿度的传感器;控制系统芯片采用功能强大、价位低廉的AT89C52单片机;显示系统采用大屏幕的QC12864B液晶显示屏。
整个电路采用模块化设计,由主程序、DHT11温湿度转换的驱动程序、显示子程序等模块组成。
DHT11温湿度传感器数字信号经单片机综合分析处理,实现温湿度显示以及曲线绘图各种功能。
由本设计课题做成的温湿度检测系统结构简单、价格便宜、量程宽,具有较高的可靠性、安全性及实用性。
关键字:温湿度;STC89C51单片机;12864;DHT11第一章绪论1.1 研究背景随着计算机技术的发展,基于微处理器的智能仪表已成为仪表的主体。
越来越多的智能仪表采用图形点阵液晶模块,液晶显示模块提供了丰富灵活的显示内容 ,更符合人性化的特点。
智能仪表的功能是否强大、用户操作性是否方便 ,都必须通过界面友好的外观和可操作性来体现。
可见,人机界面是智能仪表开发中的主要环节,在开发的工作量中占了很大的比例。
目前已有很多文献对液晶显示技术、图形用户界面设计作了研究。
1.2 液晶概述某些固体物质在一定条件下会呈现液态晶体状态,这种状态既不同于各向同性的液体,也不同于在三维空间分子完全规则排列的固体晶体,但又具有液体的流动性、连续性和分子排列的有序性。
这种处于液体和晶体之间过渡相态的物质称为液晶。
液晶分为热致液晶和溶致液晶。
前者是物质在某一温度范围内呈现液晶状态,后者是物质溶于水或有机溶剂而形成的。
智能仪器仪表综合课程设计

江西理工大学应用科学院智能仪器仪表综合课程设计报告设计题目:起重量限制器设计者:学号:班级:指导老师:完成时间:2011-12-24基于单片机制作的起重量限制器设计摘要起重量限制器是起重机械安全保护装置,专起重量限制器门用于各种型号规格的电动葫芦单梁式起重机。
该装置具有声光报警、立即报警、切断起重机起升电机电路和显示起吊重物重量等功能,可避免起重设备因过负荷超载造成的设备和人身事故。
因此它对冶金、机械、矿山、铁路、码头、仓库等行业现代化安全生产,具有极其重要的意义。
该产品在设计上采用了先进的计算机技术,有自动校核检查和零点自动跟踪能力,具有功能强,结构紧凑、操作校准方便、工作稳定、安装维修方便等优点。
关键字 C8051F340 单片机拉力传感器电动葫芦目录1智能仪器仪表的简介 (4)1.1智能仪器仪表简介 (4)1.2智能仪器仪表的作用 (4)1.3应用效果 (4)1.4智能仪器 (4)1.5发展主流 (5)1.6性能 (5)1.7智能仪器仪表展望 (6)2起重量限制器方案 (7)2.1方案说明 (7)2.2起重量限制器说明 (7)2.3项目要求 (7)2.4 传感器的介绍 (8)2.5 CPU简介 (9)2.6显示部分 (10)2.6.1 显示器件 (10)2.6.2驱动部分 (11)2.6.3位选驱动 (11)2.7调解部分 (12)2.8电源部分 (13)2.8.1 UA7805 (13)2.8.2 AMS1117-3.3芯片 (13)2.8.3变压器 (15)2.9继电器 (15)2.10声光报警 (16)3整体电路图 (17)3.1整体系统构成 (17)3.2 传感器 (18)3.3显示部分连线 (19)3.4 CPU (20)3.5电源 (21)3.6按键 (21)3.7继电器控制 (22)3.8声光报警 (23)4软件 (24)4.1程序流程图 (24)4.2程序主要部分 (25)5总结 (28)参考文献 (29)附录1—原理图 (30)1智能仪器仪表的简介1.1智能仪器仪表简介仪器仪表(英文:instrumentation)仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。
智能仪器仪表设计指导书
课程设计指导书课程名称:智能仪器仪表设计及调试适用专业:测控技术与仪器2013-6第一章课程设计的教学组织1.1 性质与目的本课程是测控技术与仪器本科专业的重要实践课程,是《智能仪器仪表设计技术》课程的一个综合性、设计性的实践教学环节。
学生通过这门课程的学习与实践,能够提出仪器系统的设计思路、论证设计方案;熟悉智能仪器仪表开发、研制的过程,软硬件设计方法和设计步骤;初步学会设计智能仪器仪表软硬件设计及调试的方法,具备技术实现能力;基本上能够处理实践过程中出现的问题并提出解决办法;提高理论付诸于实践的能力,提高工程设计能力和处理实际问题的能力,开发学生的创新能力。
在课程设计教学中,应以学生自主设计为主,充分发挥学生的自主性和创造精神。
教师的指导作用主要体现在工作方法,思维方法的引导。
为保证顺利完成设计院任务,应注意如下要求:(1)认真阅读设计任务书,保质保量地完成任务书的规定的工作。
(2)在总体方案确定过程中,要求多想,多查资料,少问。
(3)程序设计时,先画框图再编程,无论是自上而下,还是自下而上,必须一步一步调试,做到可读性好,主要语句一定要写注释。
(4)硬件图用A4绘制,必须符合国家有关标准的规定。
(5)说明书要求文字通顺,简炼。
不少于4000字(不含源程序)。
(6)设计的系统必须进行实验演示。
1.2 设计任务书设计任务书需阐明:课题的名称;课题的意义与概况;课题的具体要求与工作步骤;及进度安排;分组办法;各组应完成的任务与侧重;参考资料等情况。
设计任务书样例见附录一。
除书面下达外,指导教师还须作详细说明,以期真正组织好这一教学环节。
为此,在初始阶段可安排一定时间的讲课。
讲课时还应向学生交待:课程设计(大型作业)教学环节的性质、与毕业设计的区别;设计说明书的写法与要求;最后考核的办法与评分依据。
伴随着课题的具体进展,教师应加强辅导与答疑。
课程设计宜挑选典型、成熟的课题。
因此,不必届届更新。
为了提高这一教学环节的教学质量,除设计任务书外,另可由有经验的教师编写好教学指导书,供指导教师参考,并注意逐届总结和修改完善。
智能仪表综合实训
内蒙古科技大学设计说明书内蒙古科技大学智能仪表综合训练设计说明书题目:数字PID控制器设计(LED显示)学生姓名:张英学号:0967112204专业:测控技术与仪器班级:2009-2指导教师:李文涛(教授)内蒙古科技大学设计说明书中文摘要PID控制(Control of Proportion Integration Differentiation)就是比例、积分、微分控制。
PID控制是最为广泛和通用的的控制方法,PID控制器以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主流控制器。
本设计主要围绕增量型PID控制器进行研究,借助单片机,应用增量型PID控制算法,设计了一个基于单片机的PID控制器。
本文主要以AT89S52单片机作为中心处理器,利用MAX7219芯片、A/D转换器、D/A转换器等主要元件进行设计,实现了基于单片机的PID控制器的硬件设计和软件设计。
关键词:数字调节器;STC89C51单片机;增量型PID控制算法;LED显示。
内蒙古科技大学设计说明书目录第1章绪论 (1)1.1 PID控制概述 (1)1.2 PID调节器简介 (1)1.2.1比例调节(P) (1)1.2.2 比例-积分调节器(PI) (2)1.2.3 比例-微分调节器(PD) (2)1.2.4比例-积分-微分调节器(PID) (3)1.2.5 PID控制器特点 (3)1.3 PID控制软件设计 (5)第2章总体方案设计 (8)2.1系统整体方案 (8)2.2系统的性能要求 (8)第3章硬件设计 (9)3.1 C51核心处理器 (9)3.1.1单片机简介 (9)3.1.2单片机的特点 (9)3.1.3 单片机引脚功能 (10)3.2显示模块设计 (12)3.2.1 MAX7219简介 (12)3.2.2 LED数码管简介 (14)3.3 A/D转换模块设计 (15)3.3.1 ADC0832简介 (15)3.3.2 ADC0832引脚说明 (16)3.3.3 单片机与ADC0832的接口电路 (17)3.4 D/A转换模块设计 (18)3.4.1 DAC0832简介 (18)3.4.2 DAC0832引脚说明 (18)3.4.3 DAC0832的工作方式 (19)3.4.4 DAC0832与单片机的接口电路 (20)内蒙古科技大学设计说明书3.5按键模块设计 (20)3.5.1按键功能说明 (20)3.5.2 按键与单片机的接口电路 (21)第4章软件设计 (22)4.1 软件介绍 (22)4.2键盘处理程序设计 (23)4.3 PID参数设置子程序设计 (24)4.4 PID调节器的主程序设计 (25)第5章总结 (26)参考文献 (27)附录A:硬件原理图 (28)附录B:源程序 ·································································································错误!未定义书签。
智能仪表综合课程设计教学大纲
《智能仪表综合课程设计》教学大纲课程编码:060251007 周/学分:2/4一、大纲使用说明(一)适用专业测控技术与仪器专业(二)课程设计性质必修(三)主要先修课程微机原理基础,模拟电子技术A,数字电子技术A,传感器与检测技术二、课程设计目的及基本要求1.培养学生综合运用模拟电子技术,数字电子技术,微机原理专业知识系统解决工程实际问题的能力;2.培养学生具有制订实验方案、进行实验、分析和解释数据的能力;3. 培养学生具有制图、计算、测试、调研、查阅文献等基本技能和较强的计算机应用能力;4.培养学生团队合作意识和较强的人际交往能力5.初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法;三、课程设计内容及安排(一)课程设计内容题目1:自动太阳能热水器控制器的设计1.了解太阳能热水器的工作原理,进行,自动太阳能热水器控制器的总体设计2.设计热敏电阻的温度传感器的放大电路3.编制数据处理程序计相关调节程序基本要求:1.硬件电路原理正确,能满足测量需要2.软件流程正确,可以在一点精度内达到温度控制的要求题目2:基于热敏电阻的温度报警器的设计1.了解热敏电阻的温度传感器的工作原理2.设计热敏电阻的温度传感器的放大电路3.编制数据处理程序基本要求:1.硬件电路原理正确,能满足测量需要2.软件流程正确,可以在一点精度内达到报警需要题目3:基于Pt100铂热电阻的温度报警器的设计设计内容:1.了解Pt100铂热电阻温度传感器的工作原理2.设计Pt100铂热电阻温度传感器的放大电路3.编制数据处理程序基本要求:11.硬件电路原理正确,能满足测量需要2.软件流程正确,可以在一点精度内达到报警需要题目4:基于PN结的温度报警器的设计1.了解PN结测温的工作原理2.设计PN结测温的放大电路3.编制数据处理程序基本要求:1.硬件电路原理正确,能满足测量需要2.软件流程正确,可以在一点精度内达到报警需要题目5:基于DS18B20温度控制报警系统的设计1.了解DS18B20测温的工作原理2.设计DS18B20测温的电路3.编制数据处理程序基本要求:1.硬件电路原理正确,能满足测量需要2.软件流程正确,可以在一点精度内达到报警需要题目6:基于热电偶的温度报警器的设计.了解热电偶温度传感器的工作原理2.设计热电偶温度传感器的放大电路3.编制数据处理程序基本要求:1.硬件电路原理正确,能满足测量需要2.软件流程正确,可以在一点精度内达到报警需要题目7:基于AD590温度控制报警系统的设计1.了解AD590结测温的工作原理2.设计PN AD590结测温的放大电路3.编制数据处理程序基本要求:1.硬件电路原理正确,能满足测量需要2.软件流程正确,可以在一点精度内达到报警需要题目8:超重报警系统的设计设计内容:1.了解称重传感器的工作原理2.设计称重传感器传感器的放大电路3.编制数据处理程序基本要求:1.硬件电路原理正确,能满足测量需要2.软件流程正确,可以在一点精度内达到报警需要题目9:计智能液位计的设计1.了解扩散硅压力传感器的工作原理2.设计扩散硅压力传感器的放大电路3.编制数据处理程序基本要求:1.硬件电路原理正确,能满足测量需要22.软件流程正确,可以在一点精度内达到报警需要题目10:超声波距测距仪的设计1.了超声波传感器的工作原理2.设计超声波传感器的放大电路3.编制数据处理程序基本要求:1.硬件电路原理正确,能满足测量需要2.软件流程正确,可以在一点精度内达到报警需要(二)教学安排学生选定课程设计题目后,由指导教师讲授10学时理论基础及要求,学生实践56 学时,要求课外查阅资料及补充相关知识24 学时。
智能仪表原理与设计综合训练报告
智能仪表原理与设计综合训练报告题目:温度采集仪的设计班级:姓名:学号:指导教师:成绩:目录前言 (1)第1章课程设计任务和要求 (2)1.1 设计任务 (2)1.2 技术指标 (2)第2章系统设计方案 (3)2.1 温度采集仪总体设计方案 (3)2.2 各模块设计方案 (3)第3章系统硬件电路设计 (5)3.1 单片机STC89C52简介和最小系统 (5)3.1.1 STC89C52单片机简介 (5)3.1.2 STC89C52单片机最小系统 (5)3.2 数字温度传感模块设计 (7)3.2.1 数字温度传感器DS18B20简介 (7)3.3 显示模块设计 (9)3.3.1 LCD1602液晶显示器的工作原理 (9)3.3.2 LCD1602液晶显示器的设计 (10)3.4 报警模块设计 (11)3.4.1 蜂鸣器简介 (11)3.5 温度上下限值电路设计 (12)3.6 串口输出电路的设计 (13)3.6.1 波特率的计算 (13)3.6.2 MAX232芯片实现串行通信的电平转换 (13)第4章系统软件电路设计 (15)4.1 LCD液晶显示软件设计 (15)4.2 主控模块软件设计 (17)4.3 温度采集软件设计 (19)4.4 报警电路软件设计 (24)第5章系统软硬件调试结果分析 (26)5.1 软硬件联调结果如表1-3所示 (26)5.2 VB界面显示如图2.7所示 (26)5.3 软硬件联调结果分析 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录A 硬件原理图 (30)附录B 实物图 (32)附录C 元器件清单 (34)前言在日常生活及工农业生产中经常要用到温度的检测及控制,目前使用最广泛的温度测量系统一般由温度测量元件、温度变送器和温度指示仪表三个部分组成。
这种结构存在两个方面的缺点:一是三个部分相互分离,不便于随身携带和进行临时性的测量;二是整个系统不易取得较高的性能价格比。
传统的测温元件有热电偶和热电阻。
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内蒙古科技大学智能仪表综合训练设计说明书题目:串口通信学生姓名:XXX学号:XXXX专业:测控技术与仪器班级:2007-3指导教师:XXX 老师摘要串行通信技术是一种重要的数据传输手段。
全文介绍了STC89C52单片机与PC 机之间进行串口通信的基本原理,并给出硬件连接图及其软件编程。
本设计实现了单片机串口与PC机串口之间通过RS-232进行通信,设计了四个独立的按键作为数据发送端,以便方便往PC机上传送数据,同时借用串口调试助手查看所传送过来的数据以查看是否一致,其中四个按键一个是加一按键,减一按键,发送按键和换位按键,同时单片机还可以接收由PC机发送过来的数据。
关键词:STC89C52单片机;RS-232;74HC573目录摘要 (1)第1章概述 (4)1.1课题设计的目的 (4)1.2串口通信 (4)1.2.1串口的概念 (4)1.2.2串口通信的分类 (4)第2章总体方案设计 (8)2.1 STC89C52单片机的选用 (8)2.2 MAX232电平转换芯片 (9)2.3 LED显示的设计 (9)第3章硬件设计 (11)3.1 单片机主机系统电路 (11)3.1.1时钟电路 (11)3.1.2复位电路 (12)3.2 按键输入电路 (12)3.3 显示电路设计 (12)3.3.1 74HC573 概述 (13)3.3.2 74HC573 特性 (13)3.4 系统硬件原理图的绘制 (14)3.4.1 Protel99SE简介 (14)第4章软件设计 (16)4.1 C51语言 (16)4.2 主程序流程图 (16)4.3 子程序设计 (17)4.3.1 串口初始化 (17)4.3.2 接收子程序 (18)4.3.3 发送子程序 (19)4.3.4 显示子程序 (19)4.3.5 延时子程序 (20)第5章设计心得 (21)参考文献 (22)附录1: (23)附录2: (24)第1章概述1.1课题设计的目的近年来,由于PC机(个人计算机)优越的性价比和丰富的软件资源,己成为计算机应用的主流机种。
而MCS- 51系列单片机在工业控制系统中也越来越得到广泛的应用,它以价格低、功能全、体积小、抗干扰能力强、开发应用方便等特点己渗透到了各个应用领域。
特别是利用其能直接进行全双工通讯的特点,在数据采集、智能仪器仪表、家用电器和过程控制中作为智能前沿机。
现代的实时监控系统和工业自动化领域中,串行通信技术是一种重要的数据传输首手段。
在单片机应用系统中,作为下位机核心器件的单片机往往只负责数据的采集和通信。
现阶段,这种应用的核心便是数据通讯,它包括单片机和上位机之间、客户端和服务器之间的通信,而单片机和上位机之间的数据通信则是整个系统的基础。
单片机和PC机的通信是通过单片机的串口和PC机串口之间的硬件连接实现的。
1.2串口通信1.2.1串口的概念串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议。
大多数计算机包含两个基于RS232的串口。
串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议;很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。
同时,串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。
串口按位(bit)发送和接收字节。
尽管比按字节(byte)的并行通信慢,但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。
它很简单并且能够实现远距离通信。
比如IEEE488定义并行通行状态时,规定设备线总常不得超过20米,并且任意两个设备间的长度不得超过2米;而对于串口而言,长度可达1200米。
1.2.2串口通信的分类计算机与外界的信息交换称为通信。
通信的基本方式可分为并行通信和串行通信两种。
所谓并行通信是指数据的各位同时在多根数据线上发送或接收。
串行通信是数据的各位在同一根数据线上依次逐位发送或接收。
串行通信按同步方式可分为异步通信和同步通信两种基本的通信方式。
1、同步通信,同步通信依靠同步字符保持通信同步。
同步通信是由1~2个同步字符和多字节数据位组成,同步字符作为起始位以触发同步时钟开始发送或接收数据;多字节数据之间不允许有空隙,每位占用的时间相等;空闲位需发送同步字符。
同步通信是一种连续传送数据的通信方式,一次通信传送多个字符数据,称为一帧信息。
数据传输速率较高,通常可达56000bps或更高。
其缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格同步。
典型的同步通信数据帧格式如下所示:2、异步通信,在异步通信中,数据通常是以字符或字节为单位组成数据帧进行传送的。
收、发端各有一套彼此独立,互不同步的通信机构,由于收发数据的帧格式相同,因此可以相互识别接收到的数据信息。
异步通信依靠起始位、停止位保持通信同步。
它的数据传送按帧传输,一帧数据包含起始位、数据位、校验位和停止位。
异步通信对硬件要求较低,实现起来比较简单、灵活,适用于数据的随机发送/接收,但因每个字节都要建立一次同步,即每个字符都要额外附加两位,所以工作速度较低,在单片机中主要采用异步通信方式。
串行通信波特率波特率bps(bit per second)是指每秒传输数据的位数,即:1波特 = 1位/秒(1bps)波特率的倒数即为每位传输所需的时间。
相互通信的甲乙双方必须具有相同的波特率,否则无法成功地完成串行数据通信。
串行通信的工作方式串行通信按照数据传送方向可分为三种制式:1、单工制式(Simplex)单工制式是指甲乙双方通信时只能单向传送数据,发送方和接收方固定。
2、半双工制式(Half Duplex)半双工制式是指通信双方都具有发送器和接收器,既可发送也可接收,但不能同时接收和发送,发送时不能接收,接收时不能发送。
3、全双工制式(Full Duplex)全双工制式是指通信双方均设有发送器和接收器,并且信道划分为发送信道和接收信道,因此全双工制式可实现甲乙双方同时发送和接收数据,发送时能接收,接收时也能发送。
串行通信虽然有其自身优点:如适合长距离通信,有一定的纠错能力等,但并行通信在短距离(数米范围内)传输过程中的优点是显而易见的。
首先串行通信时要设置串口数据,如:串口号(Com1、Com2或者其他串口)、波特率、数据位数、停止位、校验位等等。
而且单片机与PC机的串口数据必须一一对等,否则不能传输。
而并行传输时,无需上述过程。
其次,PC机的串口电平值为+12V~-12V,单片机是TTL电平(0~+5V),两者必须要经过电平转换芯片进行电平间的转换。
而进行并行传输时,由于双方都是TTL电平,所以PC的并口可以与单片机或其他芯片直接相连;另外,串行传输速度慢,每次只能传送一位,而并行每次可以传送8位,速度上的差异显而易见。
而对于单片机,串口(UART)是最常用的端口,尤其对于存在两个或多个串口的单片机来说,充分利用串口进行通信是非常重要的。
……第2章总体方案设计2.1 STC89C52单片机的选用MC S-52单片机有一个全双工的串行通讯口UART,利用其RXD和TXD与外界进行通信,其内部有2个物理上完全独立的接收、发送缓冲器SBUF,可同时发送和接收数据。
所以单片机和PC机之间可以方便地进行串口通讯。
单片机串口有3条引线:TXD(发送数据),RXD(接收数据)和GND(信号地)。
图2-1 89c51引脚图管脚图stc89c52引脚简介1~8:I/OP1口(P1.0~P1.7);9:复位脚(RST/Vpd);10~17:I/OP3口(P3.0=RXD,P3.1=TXD,P3.2=-INT0,P3.3=-INT1,P3.4=T0P3.5=T1,P3.6=-WR,P3.7=-RD)主要是此引脚;18、19:晶振(18=XTAL2,19=XTAL1);21~28:I/OP2口(P2.0~P2.7);29:-PSEN;30:ALE/-PROG;31:-EA/Vpp32~39:I/OP0口(P0.7~P0.0);40:+5V电源。
2.2 MAX232电平转换芯片该产品是由德州仪器公司(TI)推出的一款兼容RS232标准的芯片。
由于电脑串口rs232电平是-10v +10v,而一般的单片机应用系统的信号电压是ttl电平0 +5v,max232就是用来进行电平转换的,该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。
主要特点1、单5V电源工作2、两个驱动器及两个接3、±30V输入电平4、低电源电流:典型值是8mAIBM-PC机有两个标准的RS-232串行口,其电平采用的是EIA电平,而MCS-51单片机的串行通信是由TXD(发送数据)和RXD(接收数据)来进行全双工通信的,它们的电平是TTL电平;为了PC机与MCS-51机之间能可靠地进行串行通信,本设计利用MAX232进行电平的转换。
图2-1 转换芯片电路2.3 LED显示的设计LED数码管显示分为静态显示方式和动态显示方式。
静态显示方式是每一位字段码分别从I/O控制口输出,保持不变直至CPU刷新。
其特点是:编程较简单,但占用I/O口线多,一般适用于显示位数较少的场合。
动态显示方式是在某一瞬时显示一位,依次循环扫描,轮流显示,由于人的视觉滞留效应,人们看到的是多位同时稳定显示。
其特点是占用I/O端线少,电路较简单,编程较复杂,CPU要定时扫描刷新显示。
一般适用于显示位数较多的场合。
本次采用的是LED动态显示方式,用74HS573锁存器来驱动数码管,控制段码,单片机脚直接位选控制数码管。
第3章硬件设计3.1 单片机主机系统电路单片机作为整个硬件系统的核心,它既是协调整机工作的控制器,又是数据处理器。
它由单片机、时钟电路、复位电路等组成。
为了简化电路、降低成本、提高可靠性,本系统采用AT89C52作为主控制器,它是一款与MCS51完全兼容且内部自带有4KB 的Flash存储器及256KB RAM单元的芯片,因此可以不需另外扩展EEPROM及静态RAM就可以实现所需功能。
图3-1 单片机主机系统图3.1.1时钟电路单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准,时钟信号通常用两种电路形式得到:内部振荡和外部振荡。
MCS-52单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器,引脚XTALl和XTAL2分别是此放大电器的输入端和输出端,由于采用内部方式时,电路简单,所得的时钟信号比较稳定,实际使用中常采用这种方式,如图3-1所示在其外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器就构成了内部振荡方式,片内高增益反向放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起可构成一个自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。
该设计的晶振为11.0592MHZ。
3.1.2复位电路为了初始化单片机内部的某些特殊功能寄存器,必须采用复位的方式,复位后可使CPU及系统各部件处于确定的初始状态,并从初始状态开始正常工作。