基于單片機具有ad，da功能的信號測控裝置課程設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1、設計目的及要求2</p><p>　　1.1 設計目的及意義2</p><p>　　1.2 設計要求2</p><p>　　2、工作原理及元器件選擇3</p><p>　　2.1 單片機簡介3</p>

2、<p>　　2.2.1 引腳簡介4</p><p>　　2.3 A/D轉(zhuǎn)換裝置6</p><p>　　2.3.1 A/D轉(zhuǎn)換基本原理6</p><p>　　2.3.2 A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術參數(shù)7</p><p>　　2.3.3 ADC0809內(nèi)部構造8</p><p>　　2.3.4 ADC080

3、9引腳連線9</p><p>　　2.4 D/A轉(zhuǎn)換裝置10</p><p>　　2.4.1 D/A轉(zhuǎn)換基本原理10</p><p>　　2.4.2 D/A轉(zhuǎn)換器的主要性能指標10</p><p>　　2.4.3 DAC0832內(nèi)部構造11</p><p>　　2.4.4 DAC0832的工作方式12<

4、;/p><p>　　2.4.5 DAC0832的輸出方式13</p><p>　　2.5 鎖存器14</p><p>　　2.5.1 74LS373性能特點15</p><p>　　2.6 分頻器16</p><p>　　2.7 其它電路16</p><p>　　2.7.1報警顯示電路1

5、6</p><p>　　2.7.2 看門狗電路17</p><p>　　2.7.3 擴展電路18</p><p>　　2.7.4 上位機通訊電路19</p><p>　　2.7.5 LED顯示電路20</p><p>　　3、系統(tǒng)工作過程21</p><p>　　3.1 ADC0809

6、工作過程21</p><p>　　3.2 DAC0832工作過程21</p><p>　　4、元器件清單22</p><p><b>　　5、心得體會22</b></p><p><b>　　6、參考文獻22</b></p><p><b>　　7、工作日

7、記23</b></p><p><b>　　1、設計目的及要求</b></p><p>　　1.1 設計目的及意義</p><p>　　本課程的課程設計的目的在于加深對計算機控制技術理論知識的理解和對這些理論的實際應用能力，提高對實際問題的分析和解決能力，以達到理論學習的目的,并培養(yǎng)學生應用計算機輔助設計和撰寫設計說明書的能力，加

8、深對控制系統(tǒng)理解，將所學的知識靈活穿插并運用起來。</p><p><b>　　1.2 設計要求</b></p><p>　　設計一個基于單片機具有A/D，D/A功能的信號測控裝置，要求能夠接入典型傳感器信號，輸入標準電壓/電流，抗干擾，通用，安全，性價比高。</p><p>　　2、工作原理及元器件選擇</p><p>

9、;<b>　　2.1 單片機簡介</b></p><p>　　在單片機應用系統(tǒng)中，被測量的溫度、壓力、流量、速度等非電物理量，需要經(jīng)傳感器先轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的模擬電信號（電壓或電流），這些模擬電信號必須轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后才能在單片機中用應用軟件進行處理。</p><p>　　我們通常所講的“單片機”又稱微控制器，它并不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把中央處理器（CPU）、

10、隨機存取存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、輸入/輸出設備等系統(tǒng)集成到一塊電路芯片中。技術在進步，現(xiàn)在某些型號的單片機芯片中也集成了A/D——Analog to Digital Conversion（模擬-字轉(zhuǎn)換），D/A——Digital to Analog Conversion（數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換）等功能模塊。簡單的講：這塊芯片就成了一臺計算機。它具有體積小、重量輕、價格低廉的特點。</p><p>　　目前

11、用的較多是Intel MCS-51 系列單片機，它有三個版本：8031、8051、8751（8位機）。本設計中我采用的是89C51單片機。89C51單片機芯片采用40引腳雙列直插封裝（DIP）形式，引腳如圖1所示。</p><p>　　圖1- 89C51引腳圖</p><p>　　2.2.1 引腳簡介</p><p>　?、胖麟娫春蜁r鐘振蕩電路引腳</p>

12、;<p>　　Vcc（40引腳）：運行和程序校驗時接+5V電源。</p><p>　　Vss（20引腳）：電源地。</p><p>　　XTAL1（19引腳）：接外部晶振的一個引腳。該引腳內(nèi)部是一個反相放大器的輸入端。這個反相放大器構成了片內(nèi)振蕩器。如果采用外部晶體振蕩器時，此引腳應接地。</p><p>　　XTAL2（18引腳）：接外部晶振的另一端

13、，在該引腳內(nèi)部接至內(nèi)部反相放大器的輸出端。若采用外部時鐘振蕩器時，該引腳接收時鐘振蕩器的信號，即把此信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。</p><p>　　⑵輸入輸出I/O引腳</p><p>　　共4個8位的并行I/O口，32根I/O線。</p><p>　　P0.0-P0.7（32-39引腳）：統(tǒng)稱為P0口。在不接片外存儲器與不擴展I/O口時，可作為準雙向輸入

14、/輸出口。在接有片外存儲器或擴展I/O口時，P0口分時復用為低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。 </p><p>　　P1.0-P1.7（1-8引腳）：統(tǒng)稱為P1口。可作為準雙向I/O口使用。對于52子系列，P1.0與P1.1還有第二功能：P1.0可用作定時器/計數(shù)器2的計數(shù)脈沖輸入端T2，P1.1可用作定時器/計數(shù)器2的外部控制端T2EX。</p><p>　　P2.0-P2.7（21-28

15、引腳）：統(tǒng)稱為P2口。一般可作為準雙向I/O口使用；在接有片外存儲器或擴展I/O口且尋址范圍超過256字節(jié)時，P2口用作高8位地址總線。</p><p>　　P3.0-P3.7（10-17引腳）：統(tǒng)稱為P3口。除作為準雙向I/O口使用外，還可以將每一位用于第二功能，而且P3口的每一條引腳均可以獨立定義為第一功能的輸入輸出或第三功能。P3口的第二功能如表1所示。</p><p>　　表1

16、 P3口第二功能</p><p><b>　?、强刂菩盘栆_</b></p><p>　?。?引腳）：RST（RESET）是復位信號的輸入端，高電平有效。當單片機運行時，在此引腳加上持續(xù)時間大于兩個機器周期（24個時鐘振蕩周期）的高電平時，就可以完成復位操作。在此單片機正常工作時，此引腳應為≤0.5V低電平。VPD為本引腳的第二功能，即備用電源輸入端。當主電源Vcc發(fā)

17、生故障，降低到某一規(guī)定值的低電平時，將+5V電源自動接入RST端，為內(nèi)部RAM提供備用電源，以保證片內(nèi)RAM中信息不丟失，從而使單片機在復位后能繼續(xù)正常運行。</p><p>　　（30引腳）：ALE引腳輸出為地址鎖存允許信號，當單片機上電正常工作后，ALE引腳不斷輸出正脈沖信號。當單片機訪問外部存儲器時，ALE輸出信號的負跳沿用于單片機發(fā)出的低8位地址經(jīng)外部鎖存器鎖存控制信號。即使不訪問外部鎖存器，ALE端仍有

18、正脈沖信號輸出，此頻率為時鐘振蕩器頻率的1/6。如果想初步判斷單片機芯片的好壞，可用示波器查看ALE端是否有正脈沖信號輸出。如果有脈沖信號輸出，則單片機基本上是好的。</p><p>　　PROG為本引腳的第二功能。在對片內(nèi)EPROM型單片機編程寫入時，此引腳作為編程脈沖輸入端。</p><p>　?。?9引腳）：訪問外部程序存儲器選通信號，低電平有效。在訪問外部程序存儲器讀取指令碼時，每

19、個機器周期產(chǎn)生2次PSEN信號。在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲器取指令時，不產(chǎn)生PSEN信號；在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，亦不產(chǎn)生PSEN信號。</p><p>　?。篍A為內(nèi)外程序存儲器選擇控制端。當EA引腳為高電平時，單片機訪問片內(nèi)程序存儲器，但在PC（程序計數(shù)器）值超過0FFFH時，即超出片內(nèi)程序存儲器的4KB地址范圍時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當EA引腳為低電平時，單片機則只訪問外部程序存儲器，不論是否有內(nèi)

20、部存儲器。</p><p>　　圖2- 89C51最小系統(tǒng)</p><p>　　2.3 A/D轉(zhuǎn)換裝置</p><p>　　2.3.1 A/D轉(zhuǎn)換基本原理</p><p>　　單片機在日常生活中用得越來越多，其集成度也越來越高，目前擁有多種單片機都集成有A/D轉(zhuǎn)換功能，如PIC，AVR，SUNPLUS，SH等。處理器的位數(shù)從4位到32位或更高

21、，轉(zhuǎn)換精度從6位，8位，10位或更高。</p><p>　　單片機內(nèi)集成的A/D轉(zhuǎn)換，一般都有相應的特殊功能寄存器來設置A/D的使能標志，參考電壓，轉(zhuǎn)換頻率，通道選擇，A/D輸入口的屬性（模擬量輸入還是普通的I/O口），啟動，停止控制等。有了這些寄存器，使得我們控制單片機的模擬量采集變得非常方便。</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換的基本原理是：將參考電平按最大的轉(zhuǎn)換值量化，再利用輸入模擬電平

22、與參考電平的比例來求得輸入電平的測量值（V測=V參*（AD量化值/AD轉(zhuǎn)換的最大值））。有些MCU A/D轉(zhuǎn)換的參考電平可以選擇由一個外部引腳輸入，這樣使得用戶可以對A/D轉(zhuǎn)換進行更好的控制。值得注意的一點就是A/D轉(zhuǎn)換的輸入電平必須比參考電平低或相等，不然測試的結(jié)果就會有很大的偏差。</p><p>　　下面以參考電平為5V，轉(zhuǎn)換的精度為8位為例來說明如何取得實際的測量值是多少。如果AD量化值為128，則V測=

23、 5*128/256=2.5V。因為V測=V參*（AD量化值/AD轉(zhuǎn)換的最大值）=AD量化值*（V參/AD轉(zhuǎn)換的最大值），而針對具體的硬件電路，“V參/AD轉(zhuǎn)化的最大值”是一個固定的系數(shù)。而這個系數(shù)，就相當于測試的精度了。對于10位的A/D，5V的參考電壓的測試精度約5毫伏，而用2.048伏的參考電壓，精度就可以達到2毫伏。當然測試的電壓范圍相應的也減小了。我曾經(jīng)就用這種減小測量范圍來提高精度，使用PIC16F76做A/D測量，使得正負

24、誤差不超過5毫伏的高精度測試電源。當誤差超過5毫伏時，電路發(fā)出報警聲，提示操作員，重新調(diào)解電壓到規(guī)定范圍內(nèi)。</p><p>　　2.3.2 A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術參數(shù)</p><p><b>　?、俜直媛?lt;/b></p><p>　　分辨率指輸出數(shù)字量的位數(shù)，常用的有 8位、10位、12位、14位等。一般地，位數(shù)越多，價格越貴。分辨率表示的是

25、轉(zhuǎn)換器對微小輸入量變化敏感程度。例如：8位 ADC 的分辨率是 8位，數(shù)字量變換范圍是 0～ 255，當輸入電壓滿刻度為 5 V 時，轉(zhuǎn)換電路對輸入模擬電壓的分辨能力為5 V/255≈19.6 mV。</p><p><b>　?、谵D(zhuǎn)換精度</b></p><p>　　轉(zhuǎn)換精度是指對應于輸入的模擬電壓得到的數(shù)字量與應得到的理想數(shù)字量之間的差值。通常用數(shù)字量的最低有效位

26、（LSB）來表示。</p><p><b>　　③轉(zhuǎn)換時間</b></p><p>　　轉(zhuǎn)換時間指完成一次 A /D 轉(zhuǎn)換所需要的時間，一般為幾個至幾百微秒。</p><p><b>　?、芫€性度</b></p><p>　　模擬電壓輸入與 A /D 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量成線性增加的程度。本設計采用的

27、是ADC0809是 NSC公司生產(chǎn)的 CMOS逐次比較式 A /D 轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　2.3.3 ADC0809內(nèi)部構造</p><p>　　ADC0809的內(nèi)部結(jié)構框圖如圖3所示。通過引腳 IN0～ IN7 可輸入 8路模擬電壓，但每次只能轉(zhuǎn)換一路，其通道號由地址信號 ADDA、ADDB、ADDC 譯碼后選定，如表 10- 4所示，片內(nèi)有地址鎖存和譯碼器。轉(zhuǎn)換結(jié)果送入三態(tài)輸出

28、鎖存緩沖器，當輸出允許信號 OE 有效時才輸出到數(shù)據(jù)總線上。</p><p>　　圖3-ADC0809的內(nèi)部結(jié)構</p><p>　　ADC0809引腳信號及功能如下所示。ADC0809為28引腳。其主要引腳信號如下：</p><p>　　圖4-ADC0809引腳圖</p><p>　　ST為啟動模/數(shù)轉(zhuǎn)換引腳，當該引腳收到高電平時，開始啟動

29、A/D轉(zhuǎn)換。</p><p>　　EOC為模/數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出引腳，轉(zhuǎn)換結(jié)束時，該引腳輸出高電平。在啟動 A/D轉(zhuǎn)換后，可以通過對該引腳狀態(tài)查詢（讀入）得知模/數(shù)轉(zhuǎn)換是否完成</p><p>　　OE為輸出允許控制，該引腳用于控制選通三態(tài)門。A/D轉(zhuǎn)換完成得到的數(shù)字量存在芯片內(nèi)。當OE=1時，三態(tài)門打開，A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量才可通過三態(tài)門到達數(shù)據(jù)總線，進而被讀入CPU。

30、 </p><p>　　CLK為外加時鐘輸入引腳。其頻率為50～800kHz，使用時常接500～600Kh</p><p>　　ALE為模擬通道鎖存信號。當此引腳由低電平到高電平跳變時，將加到 ADDC、ADDB、ADDA引腳的數(shù)據(jù)鎖存并選通相應的模擬通道。</p><p>　　ADDA、ADDB、ADDC 模擬通道選擇端。&

31、lt;/p><p>　　2.3.4 ADC0809引腳連線</p><p>　　圖5- ADC0809接線圖</p><p>　　2.4 D/A轉(zhuǎn)換裝置</p><p>　　2.4.1 D/A轉(zhuǎn)換基本原理</p><p>　　D/A 轉(zhuǎn)換有多種方法，如權電阻網(wǎng)絡法、T形電阻網(wǎng)絡法和開關樹法，但最常見的是 T形電阻網(wǎng)絡法。&

32、lt;/p><p>　　圖6是一個4位D/A轉(zhuǎn)換器示意圖，其中數(shù)字量的每一位D3～D0分別控制一個模擬開關。當某一位為1時，對應開關倒向右邊；反之，開關倒向左邊。容易分析出圖中X0～X3各點的對應電位分別為 VREF、VREF/2、VREF/4、VREF/8，而與開關方向無關。</p><p>　　圖6-梯形電阻網(wǎng)絡DAC</p><p>　　2.4.2 D/A轉(zhuǎn)換器的

33、主要性能指標</p><p><b>　?、俜直媛?lt;/b></p><p>　　分辨率指 D /A 轉(zhuǎn)換器所能分辨的最小量化信號的能力。這是對微小輸入量變化的敏感程度的描述，一般用轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量的位數(shù)來表示。對于一個分辨率為 n 位的 DAC，它能對滿刻度的 2- n倍的輸入變換量做出反應。常見的分辨率有 8位、10位、12位等。②建立時間 </p>

34、<p>　　建立時間是 DAC轉(zhuǎn)換速度快慢的一個重要參數(shù)，指 DAC 的數(shù)字輸入有滿刻度值的變化時，輸出模擬信號電壓（或電流）達到滿刻度值1/2LSB 時所需要的時間。對電流輸出形式的DAC，建立時間是很短的；而對電壓輸出形式的 DAC，建立時間主要是其輸出運放所需的響應時間。一般 DAC的建立時間為幾個納秒至幾個微秒。</p><p>　　本設計選用8位 DAC 芯片———DAC0832。引腳圖如圖7

35、所示。</p><p>　　圖7-DAC0832引腳圖</p><p>　　2.4.3 DAC0832內(nèi)部構造</p><p>　　DAC 0832由 8位輸入鎖存器、8位 DAC寄存器、8位 D /A 轉(zhuǎn)換電路組成，內(nèi)部邏輯結(jié)構如圖8和功能表所示。</p><p>　　圖8-DAC0832內(nèi)部邏輯結(jié)構</p><p>

36、;　　表2-DAC0832功能表</p><p>　　2.4.4 DAC0832的工作方式</p><p>　　根據(jù)對 DAC 0832的輸入鎖存器和 DAC寄存器的不同的控制方法，DAC 0832有如下三種工作方式。</p><p><b>　　單緩沖方式</b></p><p>　　此方式控制輸入寄存器和 DAC 寄

37、存器同時跟隨或鎖存數(shù)據(jù)，或只控制這兩個寄存器之一，而另一個接成直通方式。此方式適用于只有一路模擬量輸出或幾路模擬量非同步輸出的情形。參考電路如a圖所示</p><p><b>　?、陔p緩沖方式</b></p><p>　　雙緩沖方式此方式分別控制輸入寄存器和DAC寄存器，適用于多路D/A同時輸出的情形。它使各路數(shù)據(jù)分別鎖存于各輸入寄存器，然后同時（相同控制信號）打開各

38、DAC寄存器，實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換。參考線路如圖b所示，程序片段如下：</p><p><b>　?、壑蓖ǚ绞?lt;/b></p><p>　　輸入寄存器和 DAC寄存器都接成直通方式。此時提供給 DAC的數(shù)據(jù)必須來自鎖存端口。</p><p>　　本設計采用較為簡單的單緩沖方式。</p><p>　　2.4.5 DAC0832的輸

39、出方式</p><p>　　DAC 0832的輸出是電流型的。在微機系統(tǒng)中，通常需要電壓信號。這時，可用運算放大器轉(zhuǎn)換為單極性或雙極性的輸出電壓。</p><p><b>　?、賳螛O性輸出</b></p><p>　　如下圖（a）所示，對應數(shù)字量 00H ～ FFH 的模擬電壓 Vo 的輸出范圍是 0～ - VREF。</p>&

40、lt;p><b>　?、陔p極性輸出</b></p><p>　　如上圖（b）所示，圖中的單極性輸出電壓 Vo1經(jīng)運放 OP2 電平偏移、放大后，對應數(shù)字量00H ～ FFH 的模擬電壓 Vo2輸出范圍是 - VREF～ VREF。</p><p>　　本設計采用單極性輸出。</p><p>　　由于DAC0832是單路轉(zhuǎn)換，為了使系統(tǒng)能有

41、更好的控制性，我加了個多路開關74HC4051，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的多路控制！</p><p>　　74HC 4051是單8通道數(shù)字控制模擬電子開關，有三個二進控制輸入端A、B、C和INH輸入，具有低導通阻抗和很低的截止漏電流。幅值為4.5～20V的數(shù)字信號可控制峰值至20V的模擬信號。例如，若VDD＝+5V，VSS＝0，VEE＝-13.5V，則0～5V的數(shù)字信號可控制-13.5～4.5V的模擬信號。這些開關電路在整個

42、VDD-VSS和VDD-VEE電源范圍內(nèi)具有極低的靜態(tài)功耗，與控制信號的邏輯狀態(tài)無關。當INH輸入端＝“1”時，所有的通道截止。三位二進制信號選通8通道中的一條通道，可連接該輸入端至輸出。</p><p>　　圖9-74HC4051引腳圖</p><p><b>　　2.5 鎖存器</b></p><p>　　本設計采用兩個74LS373鎖存器

43、芯片，它實質(zhì)是一個是帶三態(tài)緩沖輸出的8D觸發(fā)器，在單片機系統(tǒng)中為了擴展外部存儲器，通常需要用到74LS373芯片。鎖存就是把信號暫存以維持某種電平狀態(tài)，最主要的作用是緩存，其次完成高速的控制其與慢速的外設的不同步的問題，再其次是解決驅(qū)動問題，最后是解決一個I/O口既能輸出也能輸入的問題。</p><p>　　89C52訪問外部存儲器時P0口和P2口共做地址總線，P0口常接鎖存器再接存儲器，以防止總線間的沖突。而P

44、2口直接接存儲器，因為單片機內(nèi)部時序只能鎖住P2口的地址，如果用P0口傳輸數(shù)據(jù)時不用鎖存器的話，地址就改變了，使用鎖存器來區(qū)分單片機的地址和數(shù)據(jù)。</p><p>　　2.5.1 74LS373性能特點</p><p>　　圖10-74LS373引腳圖</p><p>　　1腳是輸出使能(OE)，是低電平有效，當1腳是高電平時，不管輸入3、4、7、8、13、14、1

45、7、18如何，也不管11腳(鎖存控制端，G)如何，輸出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部呈現(xiàn)高阻狀態(tài)(或者叫浮空狀態(tài)); 當1腳是低電平時，只要11腳(鎖存控制端，G)上出現(xiàn)一個下降沿，輸出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)立即呈現(xiàn)輸入腳3、4、7、8、13、14、17、18的狀態(tài)。</p&g

46、t;<p>　　1D~8D為8個輸入端。 </p><p>　　1Q~8Q為8個輸出端。 </p><p>　　G是數(shù)據(jù)鎖存控制端；當G=1時，鎖存器輸出端同輸入端；當G由“1”變?yōu)椤?”時，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。</p><p>　　OE為輸出允許端；當OE=“0”時，三態(tài)門打開；當OE=“1”時，三態(tài)門關閉，輸出呈高阻狀態(tài)。 </p>&

47、lt;p>　　其中輸入端1D~8D接至單片機的P0口，輸出端提供的是低8位地址，G端接至單片機的地址鎖存允許信號ALE。輸出允許端OE接地，表示輸出三態(tài)門一直打開。</p><p><b>　　2.6分頻器</b></p><p>　　由于89C51的晶振頻率為6KHz，而A/D0809所要輸入的頻率為12KHz。所以需要加一個分頻器74LS74. 74LS74

48、內(nèi)含兩個獨立的D上升沿雙D觸發(fā)器，每個觸發(fā)器有數(shù)據(jù)輸入（D）、置位輸入（）復位輸入（）、時鐘輸入（CP）和數(shù)據(jù)輸出（Q）。、的低電平使輸出預置或清除，而與其它輸入端的電平無關。當、均無效（高電平式）時，符合建立時間要求的D數(shù)據(jù)在CP上升沿作用下傳送到輸出端。</p><p>　　圖11-74LS74引腳圖</p><p><b>　　2.7 其它電路</b></

49、p><p>　　2.7.1報警顯示電路</p><p>　　當系統(tǒng)正常運行時，綠燈亮。當傳感器所采集的信息通過單片機處理，如果超過設置的上限值或低于下限值時，蜂鳴器進行報警，紅燈亮起。其電路圖如圖12所示。</p><p><b>　　圖12-報警電路</b></p><p>　　2.7.2 看門狗電路</p>

50、<p>　　在由單片機構成的微型計算機系統(tǒng)中，由于單片機的工作常常會受到來自外界電磁場的干擾，造成程序的跑飛，而陷入死循環(huán)，程序的正常運行被打斷，由單片機控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作，會造成整個系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預料的后果，所以出于對單片機運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測的考慮，便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測單片機程序運行狀態(tài)的芯片，俗稱“看門狗”。</p><p>　　看門狗電路電路的應用，使單片機可以在無人狀態(tài)

51、下實現(xiàn)連續(xù)工作，其工作原理是:看門狗芯片和單片機的一個I/O引腳相連，該I/O引腳通過程序控制它定時地往看門狗的這個引腳上送入高電平(或低電平)，這一程序語句是分散地放在單片機其他控制語句中間的，一旦單片機由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段不進入死循環(huán)狀態(tài)時，寫看門狗引腳的程序便不能被執(zhí)行，這個時候，看門狗電路就會由于得不到單片機送來的信號，便在它和單片機復位引腳相連的引腳上送出一個復位信號，使單片機發(fā)生復位，即程序從程序存儲器的起

52、始位置開始執(zhí)行，這樣便實現(xiàn)了單片機的自動復位。</p><p>　　圖13-看門狗電路示例</p><p>　　2.7.3 擴展電路</p><p>　　用8255A擴展并行I/O接口，8255是通用可編程并行接口芯片，為40腳雙列直插式封裝型。片內(nèi)有3個8位并行I/O接口，分別稱為PA口（PA0-PA7），PB口（PB0-PB7）,PC口（PC0-PC7），其中P

53、C口又分為高4位和低4位口，通過編程可設三種工作模式。</p><p>　　數(shù)據(jù)端A口、B口、C口均為8位，可編程選擇為輸入或輸出。端口C也可編程為兩個4位端口來用，在具體結(jié)構上三者略有區(qū)別：</p><p>　　A口輸入/輸出均有鎖存器，而B口和C口均有輸出鎖存器，輸入無鎖存器，有緩沖器。</p><p>　　圖14-8255A引腳圖</p><

54、;p>　　2.7.4 上位機通訊電路</p><p>　　上位機通訊對單片機而言意義重大，不但可以實現(xiàn)將單片機的數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X端，而且也能實現(xiàn)電腦對單片機的控制。比如你可以把寫入單片機的數(shù)據(jù)碼顯示在電腦上，如可使用一個按鍵當按下它時通過單片機的串口將它發(fā)送到電腦上顯示，起到仿真器的功效。</p><p>　　通信芯片采用MAX487，該芯片是RS485通訊的低功耗收發(fā)器件，最大可連接

55、128個子系統(tǒng)，最遠傳輸距離1200米，傳輸速度可達250KB/s。MAX487是個個準雙向口，即要通過選通來確定是發(fā)送還是接收。需發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送方選通自己的發(fā)送驅(qū)動器（MAX487的DE），該信號反向后選通接收方的接收驅(qū)動器（MAX487的/RE）。</p><p>　　圖15-MAX487接線圖</p><p>　　2.7.5 LED顯示電路</p><p>

56、　　加入LED顯示是為了便于人機互動，方便工作人員及時了解此時工況。其具體電路如圖15。</p><p>　　圖16-LED顯示電路</p><p><b>　　3、系統(tǒng)工作過程</b></p><p>　　3.1 ADC0809工作過程</p><p>　?、贂r鐘信號 由于 0809 無片選端，因此電路增加了或非門 7

57、4LS02 及鎖存器74LS373，以便對 0809進行讀 /寫控制。單片機采用 6MHz的晶振，ALE 輸出 6MHz/s時鐘信號，經(jīng) 74LS74觸發(fā)器 2分頻，得到 500kHz的時鐘信號，與 0809的時鐘端 CLK 相連。</p><p>　　②通道選擇 三位通道選擇端 ADDA、ADDB、ADDC 與數(shù)據(jù)線 P0口的低三位 P0.0、P0.1、P0.2相連，用數(shù)據(jù)線進行通道選擇，由 P0.0、P0.1

58、、P0.2三位決定選擇哪一通道。也可以用地址線選擇通道。</p><p>　　③AD0809 的啟動端 START、地址鎖存端 ALE 均為高電平有效。將START與 ALE 端連在一起，與 74LS02的輸出端相連?；蚍情T 74LS02的兩個輸入端W R和Y0均為低電平時，其輸出為高電平。當74LS373的 3 個輸入端 為 0時，Y0為低電平，執(zhí)行外部 I/O 口寫操作時，WR為低電平。</p>

59、<p>　?、芷渲休斎攵?D~8D接至單片機的P0口，輸出端提供的是低8位地址，G端接至單片機的地址鎖存允許信號ALE。輸出允許端OE接地，表示輸出三態(tài)門一直打開。</p><p>　?、蒉D(zhuǎn)換結(jié)束標志 EOC 轉(zhuǎn)換結(jié)束標志 EOC 端經(jīng)反向器與單片機的INT0相連，即轉(zhuǎn)換一旦結(jié)束，外部中斷 0則申請中斷。</p><p>　　3.2 DAC0832工作過程</p>

60、<p>　　因ILE 為+5V，故在 P2.0 為低電平時，在寫信號的作用下，輸入數(shù)據(jù)直接打入DAC 寄存器，經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后輸出相應的模擬量。在這種工作方式下，輸入寄存器和 DAC 寄存器只占用一個 I/O 地址。在本例中，它們的地址可設為 FEFFH（還可以是 P2.0 = 0 時其他地址，但注意不要和外部 RAM 及其他 I/O 口沖突）。 </p><p>　　由于 DAC0832 具有數(shù)

61、字量的輸入鎖存功能，故可以和 89C51 的 P0 口直接相連。</p><p><b>　　4、元器件清單</b></p><p><b>　　5、心得體會</b></p><p>　　經(jīng)過兩周的努力,我終于將計控課程設計做完了.在這次作業(yè)過程中,我遇到了許多困難,但在老師，同學的幫助和我的努力下，我順利的完成了設計。這

62、次的課程設計讓我受益匪淺。</p><p>　　剛開始在設計時由于對芯片沒有具體認知，所以一次又一次的修改設計方案，這都暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。但在同學的幫助和老師的輔導下。最終將設計成功完成。</p><p>　　盡管這次設計的時間是短暫的,但過程是曲折的,.對我來說,收獲最大的是方法和能力.那些分析和解決問題的方法與能力.在整個過程中,我發(fā)現(xiàn)像我們這些學生最最缺少的

63、是經(jīng)驗,沒有感性的認識,空有理論知識,有些東西很可能與實際脫節(jié).總體來說,我覺得做這種類型的作業(yè)對我們的幫助還是很大的,它需要我們將學過的相關知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來,從中暴露出自身的不足,以待改進。通過這次設計，我懂得了學習的重要性，了解到理論知識與實踐相結(jié)合的重要意義，學會了堅持、耐心和努力，這將為自己今后的學習和工作做出了最好的榜樣。</p><p><b>　　6、參考文獻</b><

64、;/p><p>　　[1] 王義軍.數(shù)字電子技術基礎.北京：中國電力出版社，2007</p><p>　　[2] 劉連浩等.單片機原理與嵌入式應用系統(tǒng)設計.湖北：武漢大學出版社，2007</p><p>　　[3] 徐瑋等.C51單片機高效入門.北京：機械工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[4] 張洪潤等.單片機原理應用.湖南：湖南大學出

65、版社，2007</p><p><b>　　7、工作日記</b></p><p>　　1、7月5日工作日記</p><p>　　今天是第二個課程設計的第一天，上午在聽了《計算機控制系統(tǒng)》課程設計動員大會后，我回到寢室又仔細的看了一遍老師給的設計內(nèi)容以及設計要求，并把《計算機控制系統(tǒng)》和《單片機》的教材找了出來，將有關章節(jié)翻看一遍，對課程設計有了

66、初步的認識及印象，并確定一下大體的設計方案以及設計計劃。</p><p>　　2、7月6日工作日記</p><p>　　今天是課程設計的第二天，上午我去了圖書館，找了一些有關單片機和計算機控制系統(tǒng)的書，下午我在自習室仔細閱讀上午借閱的書籍，看過之后，我更加明確了設計思路以及設計方案。打算照此思路，明天進行具體設計，即合理選擇器件型號。</p><p>　　3、7月7

67、號工作日記</p><p>　　今天把昨天的疑問都收集起來去主教找老師答疑，在老師耐心的解答下，終于把一些一直有疑惑的地方理解了，也更有了些自信，確定了各個部分所應完成的功能。</p><p>　　4、7月8號工作日記</p><p>　　今天把所有合適器件的型號都找了出來，把它們具體的引腳圖和各個引腳功能也找了出來，進得一番對比后確定最后所要使用的器件。并初步畫出

68、軟件框圖的草圖。在電腦上初步用PROTEL軟件找到各個所需要的器件并連線。</p><p>　　5、7月9號工作日記</p><p>　　由于沒學過PROTEL所以畫起圖來還是有點力不從心，所以查看了一些有關PROTEL的書籍來邊看邊學邊畫。覺得PROTEL是個不錯的軟件，很方便。</p><p>　　6、7月10號工作日記</p><p>

69、　　進一步完善所畫的硬件圖，由于要在PROTUES軟件上仿真，還要按PROTEL軟件在PROTUES上再畫一遍，可是由于PROTUES上畫圖區(qū)域有限，所以沒全畫。</p><p>　　7、7月11號工作日記</p><p>　　仿真的程序部分真的很頭疼。。。。。。試了很多次也不成功。有點小郁悶。</p><p>　　8、7月12號工作日記</p>&l