单路数据采集系统课程设计报告

单路数据采集系统课程设计报告

《单路数据采集系统》

课程设计报告

专

业：

电子科学与技术

班

级：

物理系0902

姓

名：

惺惺惜惺惺xx

指导教师：

xxxxx

二0一二年十月十八日

目

录

1、设计任务.2

2、设计思路.2

3、设计目的.2

4、设计元器清单.3

5、电路所用芯片的介绍.3

6、绘制的原理图和PCB图.8

7、电路板的制作.9

8、实验调试.9

9、调试好的成品图12

10、心得体会12

11、参考文献13

1、设计任务

用C51写出程序，采用AT89S52单片机对p2.0输入的模拟信号进行采样，通过外部信号CNVSTR启动A/D转换，将采样数据通过UARTO发送出去，通过PC机终端观察结果。

注意：1、A/D转换器的模拟输入电压采用电位器产生。

2、通过串口调试软观察A/D转换结果。

二、设计思路

由于51单片机和

A/D转换器组成的电路使用方便，51单片机种类多，价格便宜，我们对51系列单片机比较了解，适用范围广，更加适合数据采集与处理系统的应用,而且实物图连接电路简单，故本设计采用A/D转换器与AT89S52单片机组成数据采集系统。

（1）电路设计：在电路设计上以单片机为控制核心，用单片机I/O口直接定义ADC0808的模拟通道选择信号ADDA、ADDB、ADDC为IN0通道、地址锁存允许(ALE)和转换启动信号(START)、

输出允许信号(OE)、查询转换结束状态信号(EOC)和产生时钟信号(CLK)。

打开Proteus的ISIS窗口，通过对象选择器按钮，从元库中选择如下元器：AT89S52、RES、ADC0809、7805、max232、

74LS00、74LS32等元器。放置元器、电源和地，连线得到该设计的原理图。

（2）编程思路:利用伪指令定义单片机与ADC0809的控制与数据传输线，首先把

ALE和

START连接在一起，用P2.1控制地址锁存允许和转换启动信号，然后利用P2.0产生时钟信号，之后通过查询转换结束后就允许输出，最后通过max232借助电脑直观的看输出结果。

三、设计目的

这次设计对于我们来说是一次能力的提升，知识的升华。

一方面，让我们巩固已经学过的知识，并且利用这些知识进行设计。还有让我们对于C51单片机、ADC0809模数转换器等芯片有更进一步的了解。

另一方面，要提高我们的动手能力，由于此次电路图教复杂，因此要求有很好的动手能力，并且可以更好的掌握焊接电路板的流程以及小细节。

最后，对于C51的编程，让我们也有更进一步的熟悉和掌握。

四、设计元器清单电阻：

阻值

瓦数

误差

5K

×1

0.125W

5％

10K×1

0.125W

5％

330×2

0.125W

5％

510×2

0.125W

5％

2K

×1

0.125W

5％

滑动变阻器：1K

×1

电容：10u×11、104×7、30P×2

集成芯片：ADC0809×1、7805×1、max232×1、74LS00×1、74LS32×1、其他：导线、面包板、晶振一个、一个四脚的开关、三个发光二级管、5、电路所用芯片的介绍

5.1芯片ADC0809的介绍

ADC0809八位逐次逼近式A/D转换器是一种单片CMOS器，包括8位模拟转换器、8通道转换开关和与微处理器兼容的控制逻辑。8路转换开关能直接联通8个单端模拟信号中的任意一个。

（1）ADC0809的引脚图：

图5-1-1ADC0809管脚图

（2）ADC0809模数转换器的引脚功能：

IN0～IN7:8路模拟量输入。

A、B、C:3位地址输入，２个地址输入端的不同组合选择八路模拟量输入。

ALE:地址锁存启动信号，在ALE的上升沿，将A、B、C上的通道地址锁存到内部的地址锁存器。

D0～D7:八位数据输出线，A/D转换结果由这8根线传送给单片机。

OE:允许输出信号。当OE=1时，即为高电平，允许输出锁存器输出数据。

START:启动信号输入端，START为正脉冲，其上升沿清除ADC0809的内部的各寄存器，其下降沿启动A/D开始转换。

EOC:转换完成信号，当EOC上升为高电平时，表明内部A/D 转换已完成。

CLK:时钟输入信号，0809的时钟频率范围在10～1200kHz，典型值为640kHz。

（3）ADC0809的接线图

此电路图主要接线将八路输入模拟信号转换为数字信号，为数据处理及监控模块提供输入信号。

ADC0809与51单片机的接口方法：

ADC0809与51单片机的接口有3种形式，分别是查询方式、中断方式和延时等待方式，本题中选用中断接口方式。

由于ADC0809无片内时钟，时钟信号时可由单片机的ALE信号经D触发器二分频后获得。ALE引脚得脉冲频率是8051时钟频率的1/6.该

题目中单片机时钟频率采用6MHz，则ALE输出的频率是

1MHz，二分频后为500Hz，符合ADC0809对频率的要求。

由于ADC0809内部没有地址锁存器，所以通道地址有P0口的低3位直接与ADS0809的A,B,C相连。通道基本地址为

0000H~0007H。

控制信号：将P2.7作为片选信号，在启动A/D转换时。由单片机的写信号和P2.7控制ADC的地址锁存和启动转换。由于ALE

和START连在一起，因此ADC0809在锁存通道地址的同时也启动转换。

在读取转换结果时，用单片机的读信号和P2.7引脚经或非门后，产生正脉冲作为OE信号用一打开三态输出锁存器。

5.2芯片AT89S52的介绍

（1）实物图

（2）

芯片引脚图以及各引脚的功能

AT89S52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可按照常规方法进行编程，亦可在线编程

P0口——8位漏极开路之双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。访问外部程序和数据存储器时，P0口亦被作为低8位地址/数据复用。

P1口——有内部上拉电阻的8位双向I/O

口，p1

输出缓冲器能驱动4

个

TTL

逻辑电平。对P1

端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可作输入口用。此外各引脚还有第二功能。详见下表一：

引脚号

第二功能

P1.0

T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出

P1.1

T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5

MOSI（在系统编程用）

P1.6

MISO（在系统编程用）

P1.7

SCK（在系统编程用）

P2口——有内部上拉电阻的8

位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL

逻辑电平。对P2

端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可作输入口。

P3口——有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p3输出缓冲器能驱动4个TTL

逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可用作输入口。

各个引脚第二功能见下表二：

端口引脚

第二功能

P3.0

RXD(串行输入口)

P3.1

TXD(串行输出口)

P3.2

INTO(外中断0)

P3.3

INT1(外中断1)

P3.4

TO(定时/计数器0)

P3.5

T1(定时/计数器1)

P3.6

WR(外部数据存储器写选通)

P3.7

RD(外部数据存储器读选通)

RST——复位输入。

ALE/PROG——访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。

PSEN——程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器之读选通信号。

EA/VPP——外部访问允许，要CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端须保持低电平（接地）。

XTAL1——振荡器反相放大器及内部时钟发生电路之输入端。

XTAL2——振荡器反相放大器之输出端。

5.3芯片max232的介绍

（1）芯片引脚图及各引脚的介绍

第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能

是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。

第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两

个数据通道。

其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）

为第一数据通道。

8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚

（T2OUT）为第二数

据通道。

TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从

T1OUT、T2OUT送

到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMO

S数据后从R1OUT、R2OUT输出。

第三部分是供电。15脚GND、16脚VCC（+5v）。

5.4芯片74LS32的介绍

引脚排列图管脚功能：左下1--1A，2--1B，

3--1Y；4--2A，5--2B，6--2Y；7--GND；

右起：右上8--3Y，9--3A，10--3B；11--4Y，12--4A，

13--4B；14--VCC

其中A，B为输入端，Y为输出端，GND为电源负极，VCC为电源正极。

6、绘制的原理图和PCB图

原理图

PCB图

7、电路板的制作

在PCB图画好之后，接着就是电路板的制作和元器的焊接了。这一部分，虽说没有设计那么困难，然而却是最容易出错的地方，得需要操作人很强的动手能力。尤其是在焊接中，一定要小心虚焊、漏焊等小细节。还有，芯片不要插在插槽上进行焊

接，防止芯片烧坏,在插二极管和极性电容的时候应该注意其极性，在焊接电路板时，有的焊点很近，焊接时要特别小心，如果不注意很容易导致线路短路的。

切记：防止烫伤自己和他人！

8、实验调试

利用下面写好的程序，通过串口输出和计算机调试。

#include

#include

#define

uchar

unsigned

char

sbit

ST=P3^6;

sbit

EOC=P3^2;

sbit

OE=P3^7;

sbit

CLK=P3^3;

sbit

RR=P1^0;

void

delay(uchar

i)

{

uchar

j;

while(i--)

{

for(j=125;j>0;j--); }

}

void

init_t0()

{

TMOD=0x1;

//T0,工作方式1

TH0=0xFF;

//20ms定时

TL0=0xFE;

TR0=1;

//开启T0定时器

ET0=1;

//允许T0定时器中断EA=1;

RR=0;

/*

EA

=

1;

TMOD

=

0x02;

TH0=216;

TL0=216;

TR0=1;

ET0=1;

ST=1;

OE=1;

RR=0;/

}

void

cl(void)

interrupt

1

using

{

TH0=0xFF;

//20ms定时

TL0=0xFE;

CLK=~CLK;

}

void

AD()

{

//TR0=1;

//RR=0;

OE=0;

ST=1;

delay(1);

ST=0;

delay(1);

ST=1;

//

while(EOC==1); while(EOC!=0){;}

//TR0=0;

OE=0;

SBUF=P0;

delay(1);

SBUF=0XAA;

delay(10);

OE=1;

TR0=1;

}

void

int_INT()

{

SCON=0x50;//SCON:serailmode1,8-bitUART,enableucvr TMOD|=0x20;//TMOD:timer1,mode2,8-bitreload

PCON|=0x00;//SMOD=0;

TH1=0xFd;//Baud:4800fosc=11.0592MHz

TL1=0xfd;

IE|=0x90;//EnableSerialInterrupt

TR1=1;//timer1run

}

void

int()

interrupt 4

{

if(TI==1) {

TI=0;

}

if(RI==1) {

RI=0;

}

}

void

main() {

init_t0(); int_INT(); while(1) {

AD();

}

}

TI=0;

}

if(RI==1)

{

RI=0;

}

}

void

main()

{

init();

while(1)

{

AD();

}

}

9、调试好的成品图

10、心得体会

持续六周的课程设计转眼就要结束了，在此期间我也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。其实生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话

题。通过此次实践，我才真正领略到“艰苦奋斗”这一词的真正含义。

看着这个充满心酸的成品设计，在这里，我想说说自己的一些亲身感受。设计的确是能力和知识的结合体，而我也感觉到自己在知识掌握的不扎实也不全面，需要在以后的日子里在这方面加一把力。同时，焊接虽说是个技术活，但确需要很好耐心以及细心，在这次焊接中，我就犯了一个很大的错误，差点导致此次努力付诸东流。

最后，我想说我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。设计中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实践成功的一项非常重要的保证。然而在这次设计中，虽说我们这组很团结，但我发现有些组的成员就是为了应付，而这种思想在这样的一个设计中是要不得的。

对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实践必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！同时也会给我下学期的毕业设计带来很大的帮助。

十

一、参考文献

［1］

贾立新，王勇，《电子系统设计与实践》，浙江，清华大学出版社，2021年

［2］

唐颖，《单片机原理与应用》，北京大学出版社。2021年

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