搜索
本科生课程设计（论文）II课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器学号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目多通道数据采集器课程设计（论文）任务设计内容1．以AT89S51单片机为控制核心，对16路电压信号进行采集；2．设计相应信号采集电路和切换电路；3．设计4位按键，用于实现手动与自动的切换；4．采用6位数码管进行显示；设计要求1．应用绘图软件画出完整电路图；2．画出程序流程图，编写较完整的应用程序；3．尽可能降低设计的成本；4．课程设计字数：4000字；5．严禁使用芯片介绍；6．严禁相互抄袭。技术参数1．16路电压信号中，每一路的巡检周期为1s；2．电压变化范围0~10V，检测精度为1%；3．数码管前1位显示通道号，后3位显示当前通道电压值。指导教师评语及成绩平时：论文质量：答辩：成绩：指导教师签字：年月日注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算本科生课程设计（论文）IV摘要数据采集系统是将输入的模拟信号转化为单片机可识别的数字信号，经单片机处理后将处理的数据输出给相应的执行部分。本设计的目的是对多路输入的电压信号进行监测，控制。即将采集到的数据进行处理、传输、显示。本设计是对16路电压信号进行采集并显示。数据采集系统一般由数据输入通道，数据管理，数据处理，数据输出和显示几部分组成。输入通道要实现对被测信号的监测，采样和信号转换等工作。数据的管理包括存储等功能，数据处理就是从采集的原始数据中进行必要的分析和提取。数据输出和显示就是数据以适当的形式输出出来。本设计是将输入的电压通过A/D转换，将模拟电压信号转换成数字信号，然后将数字信号传给单片机。经单片机分析处理后，将处理数据传输给显示系统，即由数码管显示。关键词：单片机；A/D转换器；数码管本科生课程设计（论文）V目录第1章绪论···········································································11.1简介及应用······························································11.2设计概述································································1第2章课程设计方案·······························································22.1系统概述································································22.2系统构成································································2第3章硬件设计·····································································43.1A/D转换·································································43.2单片机系统······························································53.3输出显示································································6第4章软件设计·····································································84.1程序设计流程图·························································84.2流程图介绍······························································8第5章课程设计总结······························································10参考文献··············································································11附录Ⅰ················································································12附录Ⅱ················································································12本科生课程设计（论文）1第1章绪论1.1简介及应用在工业控制现场，常常需要采集大量的现场数据，如电压、电流、温度、气压等，并将这些数据采集模块采集的数据传输到主机上进行处理，由主机根据这些处理的结果，将控制信号传输给现场执行模块进行各种操作。。在数据采集及处理行业快速发展的今天，数据采集已经广泛应用于各个领域。国外各种数据采集器的先后问世，将数据采集带入了一个全新的时代。数据采集系统根据不同的应用需求有不同的定义，这使得多功能数据采集系统的发展尤为重要。数据采集系统始于20世纪50年代，由于数据采集系统具有高速型和一定的灵活性，可以满足众多传统方法不能完成的数据采集和通信任务，因而得到了迅速的发展。由于集成电路的制造技术不断提高，数据采集技术已经在军事、航空电子、工业等领域得到了广泛的应用。1.2设计概述本设计是以单片机为核心通过AD转换器对16路电压信号进行采集并转换成数字信号，然后送入单片机，经过单片机处理后由数码管进行显示。另外在系统中加入键盘用以实现人机交互完成手动和自动的切换。本科生课程设计（论文）2第2章课程设计方案2.1系统概述本设计是通过对16路电压信号的采集，全面巩固A/D转换器、单片机、键盘和显示的应用。系统功能：通过对多路电压的采集实现实时监测和显示以了解系统的运行状态，进而对系统进行相应的调整。应用场合：需要对多路电压信号采集分析的场合。2.2系统构成本设计主要由四部分构成：A/D转换、单片机、键盘和显示。设计构成图如下图2系统组成AD转换器的16个接口分别和外部16路电压相连接，当任何一个接口的电压信号进入转换器后则开始转换，输入电压信号经过A/D转换后成为数字信号。方案一是将16路电压经过一个多路模拟开关后，然后由输出端传给一个AD转换器，再由转换器将数字信号传给单片机。方案二是直接将16路电压信号和一个16路AD转换器相连接，然后输出给单片机。方案一考虑了经济方面的因素，但电路连接比方案二复杂，而且增加了器件，使A/D转换单片机数码管显示键盘本科生课程设计（论文）3得整个系统的不稳定因素增加，另外造成了AD转换器的接口的浪费。方案二虽然采用的转换器价格比一要昂贵，但整体利用率高，同时选用的器件的数量少，系统的可靠性较高。所以综合考虑选用方案二。在转换器转换完成后，单片机的控制端给出信号使转换器输出通道打开，然后将数字信号送入单片机。再由单片机处理后并把数据转化成BCD码输出给锁存器，当锁存器锁存信号允许打开时由锁存器驱动数码管显示。显示部分由四位数码管组成并采用动态显示，第一位用来显示通道，其余三位则用来显示数值。系统共设置四个按键则用来实现手动和自动功能的切换，四个按键和单片机端口连接，通过给入按键信号分别实现不同的功能包括：跳转至上一个显示、跳转至下一个显示、一直显示当前位、跳转至起始显示，当单片机扫描到按键按下时则程序跳转至相应的程序，由单片机分析处理后给输出部分，然后由显示部分显示用户所需要的数据。本科生课程设计（论文）4第3章硬件设计3.1A/D转换转换部分是16路电压信号通过一个ADC0816进行模数转换后，将输出的八位数字量通过输出端传输给AT89S51。因为A/D转换器的工作频率大约为500KHz，而由单片机ALE口输出信号的频率为2MHz，所以要将ALE的输出通过一个四分频电路。分频电路的组成如图3.1。其中U6的CP端接单片机的ALE。电路是采用两个74LS74进行四分频，输出端的频率信号给ADC0816的CLOCK端，用以提供ADC0816的工作频率。图3.1分频器电路图图3.2是ADC0816和单片机的接线图。IN0-IN15为16路电压输入端，23-31引脚是8位数据输出端和单片机的P0口连接，转换后的数据由AD输出后从P0口进入单片机。转换器的地址控制端即ADDA-ADDD和单片机的P1.4-P1.7连接，单片机的四个输出口输出的数据改变时相应的AD转换器的不同的通道会打开使外部信号进入转换器，然后把输入的数据进行AD转换。转换器的START用来控制转换的开启，转换开启是手单片机的P3.5控制的，当P3.5输出一个高电平时会使转换器启动。当数据转换完成后要输出，但输出允许控制位要受单片机控制的P3.6控制，只有当OE允许时AD转换器才会把数据输出给单片机。CPRdDQQSdU674LS74GNDCPRdDQQSdU774LS74CLO本科生课程设计（论文）5RST9XTAL218XTAL119GND20P2.0(A8)21P2.1(A9)22P2.2(A10)23P2.3(A11)24P2.4(A12)25P2.5(A13)26P2.6(A14)27P2.7(A15)28PSEN29ALE(PROG)30EA(VPP)31P0.7(AD7)32P0.6(AD6)33P0.5(AD5)34P0.4(AD4)35P0.3(AD3)36P0.2(AD2)37P0.1(AD1)38P0.0(AD0)39VCC40P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.5(MOSI)6P1.6(MISO)7P1.7(SCK)8P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RO)17U189S51GNDA1A2RETGNDGNDD1D2D3D4D1D2D3D4VCCK1K1K2U31P20P21P22P23P24P25P26P27CLOIN31IN42IN53IN64IN75IN86IN97IN108IN119IN1210IN1311IN240IN139IN038IN1412IN1514EOC13OE21CLOCK22REF(-)232425262728293031ALE32ADDD33ADDC34ADDB35ADDA36EXP37MUL15START16V17COM18REF(+)19GND20U2ADC0816K1K2图3.2AD转换器和单片机连接图3.2单片机系统图3.3为振荡器和复位电路的电路图。单片机工作时是需要时钟电路的，虽然单片机内部有时钟电路，但自己本身不会工作，必须要在外部给予振荡源。单片机的复位是靠外部复位电路来实现的，复位可以使单片机初始化，也可以使死机状态下的单片机重新启动。在复位电路中通过按下SW键10ms以上的时间便可以使单片机可靠的复位,当RET从高电平变为低电平后单片机会从0000H地址开始执行程序。12Y30pFC30pFCGNDA1A21KR9200R1022uFC1VCCS1SW-PBGNDRET图3.3晶振和复位电路本科生课程设计（论文）6RST9XTAL218XTAL119GND20P2.0(A8)21P2.1(A9)22P2.2(A10)23P2.3(A11)24P2.4(A12)25P2.5(A13)26P2.6(A14)27P2.7(A15)28PSEN29ALE(PROG)30EA(VPP)31P0.7(AD7)32P0.6(AD6)33P0.5(AD5)34P0.4(AD4)35P