设计一个基于单片机的具有AD和DA功能的信号测控装置分析

课程设计报告学生姓名:学号：学院:自动化工程学院班级:题目:计算机控制系统指导教师：马乐刘波职称:讲师教授2016年6月27日目录一、题目背景与意义.............................................................................................-1-二、设计题目介绍.................................................................................................-1-2.1设计题目......................................................................................................-1-2.2设计要求.....................................................................................................-1-2.2.1基本要求...........................................................................................-1-2.2.2发挥部分...........................................................................................-1-三、系统总体框架.................................................................................................-2-四、系统硬件设计.................................................................................................-3-4.1单片机AT89C52........................................................................................-3-4.2A/D转换器ADC0809.............................................................................-6-4.2.1A/D转换电路原理.........................................................................-6-4.2.2ADC0809芯片介绍.......................................................................-6-4.2.3ADC0809的内部逻辑结构...........................................................-6-4.3D/A转换电路DAC0832.........................................................................-9-4.3.1DAC0832芯片介绍.......................................................................-9-4.3.2DAC0832的内部逻辑结构...........................................................-9-4.3.3DAC0832芯片引脚结构及功能.................................................-10-4.4LED显示电路.......................................................................................-11-4.5键盘模块...................................................................................................-11-4.6稳压电源...................................................................................................-12-4.7声光报警...................................................................................................-12-4.8调理电路...................................................................................................-13-4.974LS373.....................................................................................................-14-五、系统软件设计.................................................................................................-15-5.1主程序框图...............................................................................................-15-5.2键盘控制程序框图...................................................................................-16-5.3数据转换框图...........................................................................................-17-5.4数据显示子程序框图...............................................................................-18-六、总结...............................................................................................................-19-参考文献.................................................................................................................-20--1-一、题目背景与意义本课程设计以《计算机控制系统》课程理论为基础，以其他电子类、计算机及接口类相关课程内容为辅助，在实践中锻炼学生的系统设计能力、理论应用能力、总结归纳能力以及自我学习能力，提高其实践能力、创新意识与创业精神。二、设计题目介绍2.1设计题目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/0～20mA。2.2设计要求2.2.1基本要求1)充分理解题目要求，确定方案。2)合理选择器件型号。3)用1号图纸1张或者采用Protues软件画出电原理图。4)用1号图纸1张画出软件结构框图。5)写出设计报告，对课程设计成品的功能进行介绍及主要部分进行分析与说明。6)每天写出工作日记。2.2.2发挥部分1)可将系统扩展为多路。可在此系统中扩展键盘、显示（LCD/LED）、与上位机通讯功能。2)完成以上基本设计部分之后，可以运用Protues仿真软件对设计结果进行相应的编程和仿真，调试测控系统并观察其运行结果(可以分部分完成)。-2-三、系统总体框架图3.1总体设计方案此控制系统的硬件设计框图如图3.1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。-3-四、系统硬件设计4.1单片机AT89C52AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能的CMOS8位单片机，内含4Kbytes的可擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和FLASH存储单元，功能强大，AT89C52单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活适用于各种控制领域。图4.1AT89C52内部逻辑图此芯片有4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口总线，两个16位定时/计数器，一个5向量两中断结构，一个全双工串行通信口，片内震荡器及时钟电路。同时AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口以及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。-4-图4.2AT89C52引脚图VCC：主电源输入端。GND：地。P0口：一组8位漏极开路型双向I/O口，即地址/数据总线复用口。作为输出口使用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。P1口：一组内部带上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时，会输出一个电流（IIL）。Flash编程和程序校验期间，P1接受低8位地址。P2口：一组内部带上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时，会输出一个电流（IIL）。Flash编程和程序校验期间，P1接受低8位地址。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口线上的内容在整个访问期间不变。Flash编程或校验时，P2接收高位地址和其他控制信号。P3口：一组内部带上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，-5-此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信