课程设计报告温度传感器

单片机控制ADC0809模数转换及显示的设计【摘要】传感器的作用是将不易检测的非电量信号转换为易于检测的电信号，如电压、电流、电荷等，为了实现系统自动化和智能化，就需要有中央处理器对外界信号进行分析并作出相应的处理，而CPU属于数字系统，只能用于处理数字信号，这就需要将模拟信号转换成数字信号来处理，因此，信号采集与处理系统的设计与研究有着十分重要的意义。【关键词】模数转换CPU【Abstract】Thefunctionofthesensoristoconvertunelectronicsignaltoelectronicsignalwhichiseasytobetested,suchasvoltage\current\charge.Torealizeautomationandintelligentofthesystem,thereisnecessitythatCPUneedtoanalyzetheoutersignalandresponsetoit,butCPUisdigitalsystem,anditcanonlyprocessthedigitalsignaldirectly,sowemustconverttheanalogsignaltodigitalsignalfirstly.Itisimportanttodesignandstudythesampleandprocesssystem.【Keywords】theconvertingofanalogtodigitalCPU一、设计目的1.学习操作数字电路设计实验开发系统，掌握数据采集工作原理及应用。2.掌握proteus和单片机C语言设计方法。3.学习掌握单片机设计的全过程。二、设计内容本课程设计是利用51单片机设计一个数据采集系统，并用4位数码管显示输入的电压。选用ADC0809芯片作为AD转换电路，设计中把输入的电压量转换成数字量进行显示。设计具体要求如下：1.在proteus中绘制电路原理图；2.熟练掌握单片机C语言，编写控制程序；3.利用proteus仿真所编写的程序，模拟验证所编写的模块功能；4.整理设计内容，编写设计说明书。三、设计方案（包括器件选择、工作流程框图）本课程设计的基本要求就是用单片机控制ADC0809的模拟采集并将采集的电压值显示在四位数码管上，为了使设计功能更加完善，如总体方案框图所示，可以为最小系统添加按键模块，因为ADC0809模数转换器有八路模拟采集通道，为了充分利用系统资源，可以通过添加按键模块来控制采集通道，实现多路通道分时采集。同时，在实际工程中，比如自动化、智能化控制系统中，往往需要有根据外界输入的情况对其作出智能化反馈，使系统实现良好的人机交互。该设计实现当输入电压大于或者小于一定范围的时候，LED灯点亮。图1系统设计总体方案框图1、AT89C51单片机简介本课程设计的要求比较简单，所以可以选择使用比较简单的MCS-51系列的AT89C51单片机即可。其特点如下：图2AT89C51引脚图8位CPU，即CPU一次可以处理8为数据。布尔代数处理能力，具有位寻址能力。128B内部数据存储器，21个专用寄存器。两个16为可编程定时器/计数器32个（4×8位）双向可独立寻址的I/O接口。一个全双工UART（异步串行通信接口）。5个中断源，两级中断优先级控制器。时钟电路，外部晶振和起振电容可产生1.2～12MHZ的时钟频率。外部程序存储器寻址空间为64KB，外部数据存储器寻址空间为64KB。按键模块ADC0809模块AT89C51模块数码显示模块报警系统单一+5V电源供电，双列直插式40引脚DIP封装。和MCS-51系列产品指令兼容；6个中断源。低功耗掉电和待机模式。重要引脚介绍：表1单片机部分引脚功能PortPinAlternateFunctions(外部功能)P3.0RXD(serialinputport)串行输入接口P3.1TXD(serialoutputport)串行输出接口P3.2INT0(externalinterrupt0)外部中断0P3.3INT1(externalinterrupt1)外部中断1P3.4T0(timer0externalinput)定时器/计数器0P3.5T1(timer1externalinput)定时器/计数器1P3.6WR(externaldatamemorywritestrobe)外部数据存储器读选通P3.7RD(externaldatamemoryreadstrobe)外部数据存储器写选通ALE地址所存允许端EA访问外部存储器使能端PESN外部程序存储器输出使能RST复位端2、ADC0809模数转换器简介本数据采集系统采用单片机作为处理器，单片机所处理和传输的都是不连续的数字信号，而实际中遇到的大多数都是连续变化的模拟量，模拟量经传感器转换为电信号后，需要模/数转换将其变成数字信号才能输入到数字系统中进行处理与控制，因此，把模拟量转换成数字量的输出的接口电路，即A/D转换就是实现信号转换的桥梁。图2ADC0809引脚图目前，有多种类型的A/D转换器，如并行比较型、逐次逼近型、积分型等。本设计采用逐次逼近型ADC0809转化器，该类型模数转换器转换精度高、速度快、价格适中，是目前种类最多、应用最广的模数转换器。如ADC0809内部结构图，此模数转换器由比较器、D/A转化器、寄存器、时钟发生器以及控制逻辑电路组成。ADC0809就是一种CMOS单片逐次逼近式A/D转换器，其内部结构如图所示。该芯片由8路模拟开关、地址所存于与译码器、比较器、8位开关树型D/A转换器、逐次逼近寄存器、三态输出锁存器等电路组成，因此，ADC0809可处理8路模拟量输入，且有三态输出能力。该器件既可以与各种微处理器相连，也可以单独工作，其输出与TTL电平兼容。具体特点如下：分辨率为8位。电压输入型。误差为±LSB，无漏码。转换时间为100us。很容易与微处理器连接。单一电源+5V供电，此时模拟通道输入的量程为0～5V。无需零位与满量程调整。带有锁存控制逻辑的8通道多路转换多路开关。可使用5V电压作为基准电压。内部带有锁存器的三态数据输出。图3ADC0809内部结构图表2ADC0809各脚功能D7-D08位数字量输出引脚IN0-IN78位模拟量输入引脚VCC+5V工作电压GND地REF（+）参考电压正端REF（-）参考电压负端STA/D转换启动信号输入端ALE地址锁存允许信号输入端（以上两种信号用于启动A/D转换）EOC转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高OE输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器CLK时钟信号输入端（一般为500KHz）C、B、A三位数的二进制组合实现八路模拟通道选通ADC0809的工作过程：首先，输入3位地址C、B、A的值，如通道选择方式所示，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中，此地址经选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近型寄存器复位。下降沿启动A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变高，只是A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用中断申请，当OE输入高电平时输出三态门打开，转化结果的数据量输出到数据总线上。转换数据的传送A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理，数据传送的关键问题是如何确定A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行数据的传送。有定时传送方式、查询方式、和中断方式，本设计功能较为单一，对CPU使用效率没有特殊要求,我们可以采用查询方式,查询EOC是否为1。图1通道选择方式图2ADC0809工作时序图五、硬件电路设计六、软件程序设计七、设计结果八、设计结论九、参考文献十、原理图附件和程序