-基于单片机的信号测控装置

计算机控制技术课程设计计算机控制技术课程设计成绩评定表设计课题：基于单片机的信号测控装置学院名称：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计地点：设计时间：2012-06-11～2012-06-15指导教师意见：成绩:签名：年月日计算机控制技术课程设计1计算机控制技术课程设计课程设计名称：基于单片机的信号测控装置专业班级：自动F0904学生姓名：陈纪磊学号：200948280426指导教师：王黎课程设计地点：31-503课程设计时间：2012-06-11～2012-06-15计算机控制技术课程设计2计算机控制技术课程设计任务书学生姓名陈纪磊专业班级自动F0904学号200948280426题目基于单片机的信号测控装置课题性质工程设计课题来源自拟指导教师王黎主要内容（参数）设计一个基于单片机的具有D/A功能的信号测控装置。要求该信号测控装置能够接入典型传感器、变送器信号，同时可输出标准电压/电流信号。并满足抗干扰、通用性、安全性、性价比等原则性要求。标准电压/电流信号此处定为：0～5V/4～20mA(0～20mA)；任务要求（进度）第1天：熟悉课程设计任务及要求，查阅技术资料，确定设计方案。第2天：按照确定的方案设计单元电路。要求画出单元电路图，元件及元件参数选择要有依据，各单元电路的设计要有详细论述。第3天：软件设计，编写程序。第4-5天：撰写课程设计报告。要求内容完整、图表清晰、语言流畅、格式规范、方案合理、设计正确。主要参考资料[1]冯显英,葛荣雨.基于数字温湿度传感器SHT11的温湿度测控系统.自动化仪表,2006,27(1):59-61[2]姜学军.计算机控制技术.清华大学出版社,2006[3]郝晓松,彭天好,刘佳东等.基于单片机的变转速液压测控系统的研究.矿山机械,2010，(6):22-26[4]高峰，崔金宝，曲建岭.基于80C198单片机的压力模糊测控系统.仪表技术，2004，(1):28-29审查意见系（教研室）主任签字：年月日计算机控制技术课程设计3目录1概述............................................................................................................................41.1研究背景..........................................................................................................41.2设计思想及基本功能......................................................................................42总体方案设计.............................................................................................................42.1方案选取..........................................................................................................42.2系统框图..........................................................................................................52.3总体方案设计...................................................................................................53系统硬件设计.............................................................................................................53.1主控制芯片8051.............................................................................................53.2A/D转换电路...................................................................................................93.3D/A转换电路.................................................................................................123.4调理电路........................................................................................................153.5稳压电源........................................................................................................163.6键盘模块........................................................................................................173.7LED显示电路................................................................................................183.8声光报警电路................................................................................................184系统软件设计..........................................................................................................194.1主程序框图.....................................................................................................194.2键盘控制程序框图.........................................................................................204.3数据转换程序框图.........................................................................................214.4显示子程序框图.............................................................................................225总结..........................................................................................................................23参考文献......................................................................................................................23附录A系统原理图....................................................................................................24计算机控制技术课程设计41概述1.1研究背景在单片机应用系统中，被测量的温度、压力、流量、速度等非电物理量，需要经传感器先转换成连续变化的模拟电信号（电压或电流），这些模拟电信号必须转换成数字量后才能在单片机中用应用软件进行处理。我们通常所讲的“单片机”又称微控制器，它并不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出设备等系统集成到一块电路芯片中。技术在进步，现在某些型号的单片机芯片中也集成了A/D——AnalogtoDigitalConversion（模拟-字转换），D/A——DigitaltoAnalogConversion（数字-模拟转换）等功能模块。简单的讲：这块芯片就成了一台计算机。它具有体积小、重量轻、价格低廉的特点。1.2设计思想及基本功能设计一个基于单片机的具有A/D和D/A功能的信号测控装置。要求该信号测控装置能够接入典型传感器、变送器信号，同时可输出标准电压/电流信号。并满足抗干扰、通用性、安全性、性价比等原则性要求。标准电压/电流信号此处定为：0～5V/4～20mA(0～20mA)2总体方案设计2.1方案选取要设计出符合要求的测控装置，有两种设计方案。第一种：采用PLC控制；第二种：基于单片机设计出符合要求的信号测控装置。鉴于使用PLC设计成功率高，可靠性好，但是成本较高。而采用单片机可以使成本大大降低，结合实际情况，决定采用第二种方案。计算机控制技术课程设计52.2系统框图8051模数转换模块数模转换模块稳压电源键盘模块声光报警显示模块模拟量输入模拟量输出图2.1系统框图2.3总体方案设计此控制系统的硬件设计框图如图2.1所示。被控对象经传感器，变送器输入电压信号或电流信号，经模数转换模块中调理电路送入A/D转换器，通过采样和模数转换，所检测到的电压信号和送入单片机进行比较，以显示模块显示结果，声光报警判断是否正常工作。由键盘模块设定报警上下限值。稳压电源提供稳定电压。数模转换输出模拟量进行控制。3系统硬件设计3.1主控制芯片8051本设计的主控制芯片我们选择性价比高的8051单片机，8051单片机是一款8位的CPU，与通用的微处理器基本相同。片内有128个字节RAM，片外最多可以外扩到64k。8051有4k字节的ROM；具有5个中断源，2个优先权；3个8位的并行I/O口、一个全双工的串行口，2个16为的定时器/计数器，基于从经济出发，本设计我们选择8051单片机完全能实现控制的要求。原理图如图3.1。计算机控制技术课程设计6XTAL119XTAL218RST9EA31PSEN29ALE30P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.4/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/NT012P3.3/NT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17U1R210kR110KC11nFC21nFX1CRYSTALS1C31nF图3.1单片机最小系统计算机控制技术课程设计7图3.28051引脚图8051共有4