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文檔簡介
1、<p><b> 引言2</b></p><p><b> 一 設(shè)計思路2</b></p><p> 1.1單片機與PC機的串口通信2</p><p> 1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理2</p><p> 1.2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分類3</p><
2、;p> 1.2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能3</p><p> 1.2.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式3</p><p> 二 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計的基本原則4</p><p> 2.1 硬件設(shè)計的基本原則4</p><p> 2.2 軟件設(shè)計的基本原則4</p><p><b> 三 芯
3、片介紹5</b></p><p> 3.1 At89s515</p><p> 3.2 AD08099</p><p> 3.3 ADC167411</p><p> 3.4 MAX722113</p><p> 3.5 MAX23214</p><p>
4、 3.6 286415</p><p> 3.7 626415</p><p> 3.8 74LS37316</p><p> 四 硬件電路17</p><p> 4.1數(shù)據(jù)采集電路17</p><p> 4.2數(shù)據(jù)存儲電路17</p><p> 4.3
5、數(shù)據(jù)顯示電路18</p><p> 4.4串口電路18</p><p> 4.5電源電路19</p><p> 4.6復(fù)位電路19</p><p> 4.7 晶振電路19</p><p><b> 五,軟件設(shè)計20</b></p><p> 六
6、心得體會24</p><p><b> 參考文獻25</b></p><p><b> 附錄25</b></p><p> protel原理圖25</p><p> proteus仿真圖25</p><p><b> PCB板25</b&
7、gt;</p><p><b> 實物圖25</b></p><p><b> 引言</b></p><p> 在計算機控制系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)采集是必不可少的一個組成部分,一個好的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)具有多路數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)處理能力強、數(shù)據(jù)存貯量大、控制界面美觀且易于操作等特點。傳統(tǒng)的單片機數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng),數(shù)據(jù)存貯量小,控
8、制界面簡單,圖表的顯示、打印等不易實現(xiàn)。本文以ADC0809的低成本數(shù)據(jù)采集器設(shè)計為實例,分析了Windows環(huán)境下串行通信的基礎(chǔ)上,詳解數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中PC機與單片機串行通信協(xié)議和數(shù)據(jù)塊的發(fā)送與接收具體講解了PC機和單片機串口通信在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用。系統(tǒng)采用可視化的編程語言C++實現(xiàn)單片機和PC機之間的通信。</p><p><b> 一 設(shè)計思路 </b></p>&
9、lt;p> 數(shù)據(jù)采集是指從傳感器和其他待測設(shè)備中自動采集模擬或數(shù)字信號電量或非電量信號送入控制器中進行分析和數(shù)據(jù)處理。</p><p> 本設(shè)計采用單路模擬信號(溫度)的數(shù)據(jù)采集。設(shè)計思路為:通過滑動變阻器采集電壓信號,經(jīng)運算放大器OP07放大后送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809在單片機的控制下進行模數(shù)轉(zhuǎn)換,每次轉(zhuǎn)換結(jié)束后,單片機在控制電路的作用下將數(shù)據(jù)讀走存入片外存儲器。而單片機則需要將收到的數(shù)據(jù)送入PC機
10、中進行相應(yīng)處理。單片機與PC間的數(shù)據(jù)通信方式為串口通信協(xié)議RS232,通過芯片MAX232進行電平匹配。</p><p> 1.1單片機與PC機的串口通信</p><p> 采用RS232串口通信協(xié)議。利用MAX232實現(xiàn)TTL到RS電平間的轉(zhuǎn)換。</p><p> 1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理 </p><p> 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般
11、包括模擬信號的輸入輸出通道和數(shù)字信號的輸入輸出通道。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入又稱為數(shù)據(jù)的收集;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸出又稱為數(shù)據(jù)的分配。 </p><p> 1.2.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分類 </p><p> 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式多種多樣,用途和功能也各不相同,常見的分類方法有以下幾種:</p><p> 根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能分類:數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分配;</p&g
12、t;<p> 根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)適應(yīng)環(huán)境分類:隔離型和非隔離型,集中式和分布式,高速、中速和低速型;根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制</p><p> 功能分類:智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),非智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);</p><p> 根據(jù)模擬信號的性質(zhì)分類:電壓信號和電流信號,高電平信號和低電平信號,單端輸入(SE)和差動輸入(DE),單極性和雙極性;</p><p>
13、; 根據(jù)信號通道的結(jié)構(gòu)方式分類:單通道方式,多通道方式。 </p><p> 1.2.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能 </p><p> 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù),具體地說,就是采集傳感器輸出的模擬信號并轉(zhuǎn)換成計算機能識別的數(shù)字信號,然后送入計算機,根據(jù)不同的需要由計算機進行相應(yīng)的計算和處理,得出所需的數(shù)據(jù)。與此同時,將計算得到的數(shù)根進行顯顯示和打印,以便文現(xiàn)對某些物理量的監(jiān)視。由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
14、的任務(wù)可以知道,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有以下幾方面的功能:數(shù)據(jù)采集、模擬信號處理、數(shù)字信號處理、開關(guān)信號處理、二次數(shù)據(jù)計算、屏幕顯示、數(shù)據(jù)存儲、打印輸出、人機聯(lián)系。 </p><p> 1.2.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 </p><p> 從硬件力向來看,白前數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種:一種是微型計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);另一種是集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 </p><p>
15、; 微型計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由傳感器、模擬多路開關(guān)、程控放大器、采樣/保持器、AD轉(zhuǎn)換器、計算機及外設(shè)等部分組成。集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)物,它由十個“數(shù)據(jù)采集站”和一臺上位機及通信線路組成。數(shù)據(jù)采集站一般是由單片機數(shù)據(jù)采集裝置組成。位于生產(chǎn)設(shè)備附近,可獨立完成數(shù)據(jù)采集和頸處理任務(wù),還可將數(shù)據(jù)以數(shù)字信號的形式傳送給上位機。 </p><p> 二 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 </p>
16、<p> 對于不同的采集對象,系統(tǒng)設(shè)計的具體要求是不相同的。但是,由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成的,因此,系統(tǒng)設(shè)計的一些基本原則是大體相同的。 </p><p> 2.1 硬件設(shè)計的基本原則 </p><p><b> (1) 經(jīng)濟合理 </b></p><p> 系統(tǒng)硬件設(shè)計中,一定要注意在滿足件能指標的前提下
17、,盡可能地降低價格,以便得到高的性能價格比,這是硬件設(shè)計中優(yōu)先考慮的一個主要因素,也是一個產(chǎn)品爭取市場的主要因素之一。 </p><p><b> (2) 安全可靠 </b></p><p> 選購設(shè)備要考慮環(huán)境的溫度、濕度、壓力、振動、粉塵等要求,以保認在規(guī)定的下作環(huán)境下,系統(tǒng)性能穩(wěn)定、工作可靠。要有超量程和過載保護,保證輸入、輸出通道正常工作。</p&g
18、t;<p> 要注意對交流市電以及電火花等的隔離。要保證連接件的接觸可靠。 </p><p> (3) 足夠的抗干擾能力 </p><p> 有完善的抗干擾措施,是保證系統(tǒng)精度、工作正常和不產(chǎn)生錯誤的必要條件。 </p><p> 2.2 軟件設(shè)計的基本原則 </p><p><b> (1) 結(jié)構(gòu)合理 &l
19、t;/b></p><p> 程序應(yīng)該采用結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計。這不僅有利于程序的進一步擴充,而且也有利于程序的修改和維護。在程序編序時,要盡量使得程序的層次分明,易于閱讀和理解,同時還可以</p><p> 簡化程序,減少程序?qū)τ趦?nèi)存的使用量。當程序中有經(jīng)常需要加以修改或變化的參數(shù)時,應(yīng)</p><p> 該設(shè)計成獨立的參數(shù)傳遞群序,避免程序的頻繁修改。 &
20、lt;/p><p> (2) 操作性能好 </p><p> 操作件能好是指使用方便。這點對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來說是很重要的。在開發(fā)程序時,應(yīng)該考慮如何降低對操作人員專業(yè)知識的要求。 </p><p> (3) 系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計一定的檢測程序,例如狀態(tài)檢測利診斷程序,以便系統(tǒng)發(fā)生故障時容易確定故障部位,對于重要的參數(shù)要定時存儲,以防止因掉電而丟失數(shù)據(jù)。 </p>
21、<p> (4) 提高程序的執(zhí)行速度。 </p><p> (5) 給出必要的程序說明。</p><p><b> 三 芯片介紹</b></p><p> 3.1 At89s51</p><p> AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗,高性能CMOS8位單片機,片內(nèi)含4K的可編程的Flas
22、h只讀程序存儲器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn),兼容標準8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲器既可在線編程(ISP)也可用傳統(tǒng)方法進行編程及通用8位微處理器于單片機芯片中,ATMEL公司的功能強大,低價位AT89S51單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合,可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。</p><p><b> 主要性能參數(shù):</b></p>
23、<p> 與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容</p><p> 4K字節(jié)在系統(tǒng)編程(ISP)Flash 閃速存儲器</p><p><b> 1000次擦寫周期</b></p><p> 4.0-5.5V的工作電壓范圍</p><p> 全靜態(tài)工作模式:0HZ-33MHZ</p><
24、;p><b> 三級程序加密鎖</b></p><p> 128*8字節(jié)內(nèi)部RAM</p><p> 32個可編程I/O口線</p><p> 2個16位定時/計數(shù)器</p><p><b> 6個中斷源</b></p><p> 全雙工串行UART通道&l
25、t;/p><p> 低功耗空閑和掉電模式</p><p> 中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)</p><p> 看門狗(WDT)及雙數(shù)據(jù)指針</p><p> 掉電標示和快速編程特性</p><p> 靈活的在系統(tǒng)編程(ISP-字節(jié)或頁寫模式)</p><p><b> 功能特性概述:
26、</b></p><p> AT89S51提供以下標準功能:4K字節(jié)閃速存儲器,128字節(jié)內(nèi)部RAM,32個I/O口線,看門狗(WDT),兩個數(shù)據(jù)指針,兩個16位定時/計數(shù)器,一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu),一個全雙工串行通信口,片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時,AT89S51可降至0HZ的靜態(tài)邏輯操作,并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式??臻e方式停止CPU的工作,但允許RAM,定時/計數(shù)器,串行通信口及中斷系統(tǒng)繼
27、續(xù)工作。掉電方式保存RAM中到內(nèi)容,但振蕩器停止工作并禁止其它所有工作部件直到下一個硬件復(fù)位。</p><p><b> 引腳功能說明:</b></p><p><b> Vcc:電源電壓</b></p><p><b> GND:地</b></p><p> P0口:
28、P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口,也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口時,每位能驅(qū)動8個TTL邏輯門電路,對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。</p><p> 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時,這組口線分時轉(zhuǎn)換地址(低8位)和數(shù)據(jù)總線復(fù)用,在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。</p><p> 在Flash編程時,P0口接收指令字節(jié),而在程序校驗時,輸出指令字節(jié),校驗時,要求外接上拉
29、電阻。</p><p> P1口:P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P1的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時可作為輸入口。作輸入口使用時,因為內(nèi)部存在上拉電阻,某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。</p><p> Flash編程和程序校驗期間,P1接收低8位地址。</p>
30、<p> P2口:P2口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2的輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平,此時可作輸出口,作輸入口使用時,因為內(nèi)部存在上拉電阻,某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(IIL)。</p><p> 在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(例如執(zhí)行MOVE @DPTR指令)時,P2口
31、送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器(如執(zhí)行MOVX @Ri指令)時,P2口線上的內(nèi)容(也即特殊功能寄存器(SFR))區(qū)中P2寄存器的內(nèi)容),在整個訪問期間不改變。</p><p> Flash編程或校驗時,P2亦接收高位地址和其他控制信號。</p><p> P3口:P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個TTL邏輯門
32、電路。對P3口寫入“1”時,它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸出端口。作輸入端時,被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流(IIL)。</p><p> P3口除了作為一般的I/O口線外,更重要的用途是它的第二功能,如下表所示:</p><p> P3口還接手一些用于Flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。</p><p> RST:復(fù)位輸入。當振蕩器工作時
33、,RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。WDT溢出將使該引腳輸出高電平,設(shè)置SFR AUXR的DISRTO位(地址8EH)可打開或關(guān)閉該功能。DISRTO位缺省為RESET輸出高電平打開狀態(tài)。</p><p> ALE/~PROG:當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時,ALE(地址所存允許)輸出脈沖用于所存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器,ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號,
34、因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是:每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。</p><p> 對Flash存儲器編程期間,該引腳還用于輸入編程脈沖(~PROG)。</p><p> 如有必要,可通過對特殊功能寄存器(SFR)區(qū)中的8EH單元的D0位置位,可禁止ALE操作。該位置位后,只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會被激活。此外,該引腳會被微弱拉高,單片機執(zhí)
35、行外部程序時,應(yīng)設(shè)置ALE無效。</p><p> ~PSEN:程序儲存允許(~PSEN)輸出是外部程序存儲器的選通信號,當AT89S51由外部程序存儲器取指令(或數(shù)據(jù))時,每個機器周期兩次~PSEN有效,即輸出兩個脈沖。當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器,沒有兩次有效的~PSEN信號。</p><p> EA/VPP:外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器(地址為0000H---FFFFH)
36、,EA端必須保持低電平(接地)。需要注意的是:如果加密位LB1被編程,復(fù)位時內(nèi)部會所存EA端狀態(tài)。</p><p> 如EA端為高電平(接VCC端),CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。</p><p> Flash存儲器編程時,該引腳加上+12V的編程電壓VPP。</p><p> XTAL1:振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。</p>
37、<p> XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p> 3.2 AD0809</p><p> ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器,可以和單片機直接接口。</p><p> ADC0809各腳功能如下:D7-D0:8位數(shù)字量輸出引腳。IN0-IN
38、7:8位模擬量輸入引腳。VCC:+5V工作電壓。GND:地。REF(+):參考電壓正端。REF(-):參考電壓負端。START:A/D轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端。ALE:地址鎖存允許信號輸入端。(以上兩種信號用于啟動A/D轉(zhuǎn)換).EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳,開始轉(zhuǎn)換時為低電平,當轉(zhuǎn)換結(jié)束時為高電平。OE:輸出允許控制端,用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。CLK:時鐘信號輸入端(一般為500KHz)。A、B、C:地址輸入線。&
39、lt;/p><p> ADC0809對輸入模擬量要求:信號單極性,電壓范圍是0-5V,若信號太小,必須進行放大;輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變,如若模擬量變化太快,則需在輸入前增加采樣保持電路。</p><p> 地址輸入和控制線:4條 </p><p> ALE為地址鎖存允許輸入線,高電平有效。當ALE線為高電平時,地址鎖存與譯碼器將A,B,C三條地址線的
40、地址信號進行鎖存,經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。A,B和C為地址輸入線,用于選通IN0-IN7上的一路模擬量輸入。</p><p> 數(shù)字量輸出及控制線:11條</p><p> ST為轉(zhuǎn)換啟動信號。當ST上跳沿時,所有內(nèi)部寄存器清零;下跳沿時,開始進行A/D轉(zhuǎn)換;在轉(zhuǎn)換期間,ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。當EOC為高電平時,表明轉(zhuǎn)換結(jié)束;否則,表明正在進行A
41、/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號,用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=1,輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù);OE=0,輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7-D0為數(shù)字量輸出線。</p><p> CLK為時鐘輸入信號線。因ADC0809的內(nèi)部沒有時鐘電路,所需時鐘信號必須由外界提供,通常使用頻率為500KHZ,</p><p> VREF(+),VREF(-)為參考電壓輸入。</p>
42、;<p> ADC0809應(yīng)用說明</p><p> ?。?). ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器,可以與AT89S51單片機直接相連。</p><p> (2). 初始化時,使ST和OE信號全為低電平。</p><p> (3). 送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A,B,C端口上。</p><p> ?。?). 在ST端給出一
43、個至少有100ns寬的正脈沖信號。</p><p> (5). 是否轉(zhuǎn)換完畢,我們根據(jù)EOC信號來判斷。</p><p> (6). 當EOC變?yōu)楦唠娖綍r,這時給OE為高電平,轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機了。</p><p> 3.3 ADC1674</p><p> AD1674是美國AD公司推出的一種完整的 12位并行模/數(shù)轉(zhuǎn)換單片集
44、成電路。該芯片內(nèi)部自帶采樣保持器(SHA)、10伏基準電壓源、時鐘源以及可和微處理器總線直接接口的暫存/三態(tài)輸出緩沖器。 </p><p> 1 AD1674的基本特點和參數(shù)如下: </p><p> ●帶有內(nèi)部采樣保持的完全 12位逐次逼近(SAR)型模/數(shù)轉(zhuǎn)換器; </p><p> ●采樣頻率為 100kHz; </p><p>
45、 ●轉(zhuǎn)換時間為 10µs; </p><p> ●具有±1/2LSB的積分非線性(INL)以及12位無漏碼的差分非線性(DNL); </p><p> ●滿量程校準誤差為 0.125%;</p><p> ●內(nèi)有+10V基準電源,也可使用外部基準源; </p><p> ●四種單極或雙極電壓輸入范圍分別為
46、7;5V,±10V,0V~和 0V~20V; </p><p> ●數(shù)據(jù)可并行輸出,采用8/12位可選微處理器總線接口; </p><p> ●內(nèi)部帶有防靜電保護裝置(ESD),放電耐壓值可達4000v</p><p> ●采用雙電源供電:模擬部分為±12V/±15V,數(shù)字部分為+5V; </p><p>
47、<b> ●使用溫度范圍: </b></p><p> AD1674J/K為 0℃~70℃(C級); </p><p> AD1674A/B為-40℃~85℃(I級); </p><p> AD1674T為-55℃~+125℃(M級)。 </p><p> ●采用 28腳密封陶瓷 DIP或 SOIC封裝形式。
48、</p><p> ●功耗低,僅為 385mW。</p><p> 2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳說明 </p><p> AD1674的引腳按功能可分為邏輯控制端口、并行數(shù)據(jù)輸出端口、模擬信號輸入端口和電源端口四種類型。 </p><p> ?。?)邏輯控制端口 </p><p> 12/8:數(shù)據(jù)輸出位選擇輸入端。當該端
49、輸入為低時,數(shù)據(jù)輸出為雙8位字節(jié);當該端輸入為高時,數(shù)據(jù)輸出為單 12位字節(jié)。 </p><p> CS:片選信號輸入端; </p><p> R/C:讀/轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸入端。在完全控制模式下,輸入為高時為讀狀態(tài);輸入為低時為轉(zhuǎn)換狀態(tài);在獨立工作模式下,在輸入信號的下降沿時開始轉(zhuǎn)換。 </p><p> CE:操作使能端;輸入為高時,芯片開始進行讀/轉(zhuǎn)換操作。&l
50、t;/p><p> A0:位尋址/短周期轉(zhuǎn)換選擇輸入端。在轉(zhuǎn)換開始時,若 A0為低,則進行 12位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換;若A0為高,則進行周期更短的8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換;當 R/C=1且 12/8=0時,若 A0為低,則在高 8位(DB4~DB11)作數(shù)據(jù)輸出;若A0為高,則在DB0~DB3和 DB8~DB11作數(shù)據(jù)輸出,而 DB4~DB7置零。 </p><p> STS:轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出端。輸出為高時表明轉(zhuǎn)換
51、正在進行;輸出為低時表明轉(zhuǎn)換結(jié)束。 </p><p> (2)并行數(shù)據(jù)輸出端口 DB11~DB8:在 12位輸出格式下,輸出數(shù)據(jù)的高 4位;在 8位輸出格式下,A0為低時也可輸出數(shù)據(jù)的高 4位。 </p><p> ?。?)模擬信號輸入端口10VIN:10V范圍輸入端,包括 0V~10V單極輸入或±5V雙極輸入; 20VIN:20V范圍輸入端,包括 0V~20V單極輸入或
52、77;10V雙極輸入; 應(yīng)當注意的是:如果已選擇了其中一種作為輸入范圍,則另一種不得再連接合作。 </p><p> (4)供電電源端口 </p><p> REF IN:基準電壓輸入端,在10V基準電源上接 50?電阻后連于此端; </p><p> REF OUT:+10V基準電壓輸出端; </p><p> BIP OFF:雙極
53、電壓偏移量調(diào)整端,該端在雙極輸入時可通過50?電阻與 REF OUT端相連;在單極輸入時接模擬地。圖</p><p> 3給出了 AD1674在單極和雙極輸入時的兩種連接電路。 </p><p> VCC:+12V/+15V模擬供電輸入; </p><p> VEE:-12V/-15V模擬供電輸入; </p><p> VLOGIC:
54、+5V邏輯供電輸入;AGND/DGND:模擬/數(shù)字接地端; </p><p> 表 1給出了 AD1674的邏輯控制真值表。 </p><p> CE CS R/C 12/8 A0 執(zhí) 行 操 作 </p><p> 0 × × × × 無操作 </p><p> × 1
55、 × × × 無操作 </p><p> 1 0 0 × 0 啟動 12位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 </p><p> 1 0 0 × 1 啟動 8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 </p><p> 1 0 1 1 × 允許 12位并行輸出</p><p> 1 0 1
56、1 0 允許高8位并行輸出 </p><p> 1 0 1 0 1 允許低4位并行輸出</p><p> 3.4 MAX7221</p><p> MAX7221 是 Maxim(美信)公司專為 LED 顯示驅(qū)動而設(shè)計生產(chǎn)的串行接口八位 LED 顯 示驅(qū)動芯片.該芯片包含有七段譯碼器、位和段驅(qū)動器、多路掃描器、段驅(qū)動電流調(diào)節(jié)器、亮度 脈寬調(diào)節(jié)器
57、及多個特殊功能寄存器.</p><p> 該芯片采用串行接口方式,可以很方便地和單片機相連,未經(jīng)擴展最多可用于 8 位數(shù)碼顯 示或 64 段碼顯示.經(jīng)實際使用發(fā)現(xiàn),該芯片具有占用單片機 I/O 口少(僅三線)、顯示多樣、可 靠性高、簡單實用、編程靈活方便的特點.</p><p> (1)10MHz 的串行接口;</p><p> ?。?)BCD 譯碼/非譯碼模式
58、選擇;</p><p> (3)耗電僅 150uA 的省電模式(顯示關(guān)閉);</p><p> (4)數(shù)字和模擬雙重亮度控制;</p><p> (5)SPI、QSPI、Microwire 等多種串行接口;</p><p> ?。?)顯示位數(shù)可方便地進行擴展.</p><p> Din 腳,串行數(shù)據(jù)輸入端,數(shù)據(jù)
59、存入內(nèi)部 16 位移位寄存器.</p><p> DIG0~DIG7 腳,8 位共陰極數(shù)碼管的控制輸入端,顯示關(guān)閉時輸出高電平. GND 腳,接地端,4 和 9 腳都要接地.</p><p> CS 腳,片選輸入端,當 CS=0 時,串行數(shù)據(jù)存入移位寄存器,當 CS 為上升沿時鎖存最后16 位數(shù)據(jù).</p><p> SEGA~SEGG,SEGDP 腳,數(shù)碼管
60、七段驅(qū)動和小數(shù)點驅(qū)動端,關(guān)閉顯示時各段驅(qū)動輸出為高電平。</p><p> Iset 腳,連接到 Vdd 的電阻連接端,用來模擬設(shè)定各段驅(qū)動電流.</p><p> Vdd 腳,5V 正電壓輸入端.</p><p> Dout 腳,串行數(shù)據(jù)輸出端,數(shù)據(jù)由 Din 輸入,經(jīng) 16.5 個時鐘延遲后由 Dout 引腳輸出,此引 腳用來擴展 MAX7221.<
61、/p><p> 串行數(shù)據(jù)輸入輸出時 CS 必須為低電平,串行數(shù)據(jù)由 Din 送入一個 16 位的數(shù)據(jù)包,并在每 個時鐘上升沿時存入內(nèi)部 16 位移位寄存器.數(shù)據(jù)經(jīng) 16.5 個周期后,在時鐘的下降沿由 Dout 引 腳輸出.16 位數(shù)據(jù) D0~D15 的排列見表 1.D0~D7 包含數(shù)據(jù),D8~D11 包含寄存器地址,D12~D15 為未定義位,芯片最先接收 D15 位.控制寄存器的地址圖見表 2.</p&g
62、t;<p><b> 表 1</b></p><p><b> 表 2</b></p><p> 3.5 MAX232</p><p> MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標準串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。</p><p> 第一部分是
63、電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個電源,提供給RS-232串口電平的需要。</p><p> 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。</p><p> 其中13腳(R1IN)、12腳(R1OUT)、11腳(T1IN)、14腳(T1OUT)為第一數(shù)據(jù)通道。</p><p
64、> 8腳(R2IN)、9腳(R2OUT)、10腳(T2IN)、7腳(T2OUT)為第二數(shù)據(jù)通道。</p><p> TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭;DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。</p><p> 第三部分是供電。15腳G
65、ND、16腳VCC(+5v)。</p><p><b> 特點:</b></p><p> 1、符合所有RS232C所有特點。</p><p> 2、只需要單一 +5V電源供電</p><p> 3、片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力,能夠產(chǎn)生+10V和-10V電壓V+、V-</p><p&
66、gt; 4、功耗低,典型供電電流5mA</p><p> 5、內(nèi)部集成2個RS-232C驅(qū)動器</p><p> 6、內(nèi)部集成兩個RS-232C接收器</p><p> 7、高集成度,片外最低只需4個電容即可工作。</p><p> 3.6 2864</p><p><b> 2864為<
67、;/b></p><p> 單一+5V供電,讀取時間最大為250ns,標準字節(jié)寫入時間是10ms。2864有五種工作方式可供選擇,見表3所列。</p><p> 表3 2864工作方式選擇</p><p> 3.7 6264</p><p> Intel 6264芯片</p><p> (1)Int
68、el 6264的特性及引腳信號</p><p> Intel 6264的容量為8KB,是28引腳雙列直插式芯片,采用CMOS工藝制造</p><p> A12~A0(address inputs):地址線,可尋址8KB的存儲空間。</p><p> D7~D0(data bus):數(shù)據(jù)線,雙向,三態(tài)。</p><p> ?。╫utput
69、 enable):讀出允許信號,輸入,低電平有效。</p><p> (write enable):寫允許信號,輸入,低電平有效。</p><p> ?。╟hip enable):片選信號1,輸入,在讀/寫方式時為低電平。</p><p> CE2(chip enable):片選信號2,輸入,在讀/寫方式時為高電平。</p><p>
70、VCC:+5V工作電壓。</p><p><b> GND:信號地。</b></p><p> ?。?)Intel 6264的操作方式</p><p> Intel 6264的操作方式由CE2的共同作用決定</p><p> ① 寫入:當和為低電平,且和CE2為高電平時,數(shù)據(jù)輸入緩沖器打開,數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)線D7~D0寫
71、入被選中的存儲單元。</p><p> ?、?讀出:當和為低電平,且和CE2為高電平時,數(shù)據(jù)輸出緩沖器選通,被選中單元的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)線D7~D0上。</p><p> ?、?保持:當為高電平,CE2為任意時,芯片未被選中,處于保持狀態(tài),數(shù)據(jù)線呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。</p><p> 3.8 74LS373</p><p> 373為三態(tài)輸出的
72、八 D 透明鎖存器,共有 54S373 和 74LS373 兩種線路 </p><p><b> 引腳圖</b></p><p> 373 的輸出端 O0~O7 可直接與總線相連。 </p><p> 當三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時,O0~O7 為正常邏輯狀態(tài),可用來驅(qū)動負載或總線。當 OE 為高電平時,O0~O7 呈高阻態(tài),即不驅(qū)動
73、總線,也不為總線的負載,但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 </p><p> 當鎖存允許端 LE 為高電平時,O 隨數(shù)據(jù) D 而變。當 LE 為低電平時,O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當 LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用,使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。 </p><p><b> 引出端符號: </b></p><p> D
74、0~D7 數(shù)據(jù)輸入端 </p><p> OE 三態(tài)允許控制端(低電平有效) </p><p><b> LE 鎖存允許端 </b></p><p><b> O0~O7 輸出端</b></p><p><b> 四 硬件電路</b></p><p
75、><b> 4.1數(shù)據(jù)采集電路</b></p><p><b> 4.2數(shù)據(jù)存儲電路</b></p><p> 4.3 數(shù)據(jù)顯示電路</p><p><b> 4.4串口電路</b></p><p><b> 4.5電源電路</b><
76、/p><p><b> 4.6復(fù)位電路</b></p><p><b> 4.7 晶振電路</b></p><p><b> 五,軟件設(shè)計</b></p><p> 方案一:使用AD1674進行模數(shù)轉(zhuǎn)換:</p><p> #include<
77、;reg51.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned int</p><p> #define addo (10.0/4095.0)//轉(zhuǎn)換進率,12位精度(2^12-1=4095),滿量程為10V</p><p> /*管腳定義*/sbit DIN = P2
78、^5;sbit SCL = P2^6;sbit CS = P2^7;sbit STS = P2^0;sbit CS1 = P2^1;sbit A0 = P2^2;sbit CE = P2^3;sbit RC = P2^4;</p><p> static uchar disbuf[8];//顯示緩存</p><p> /*微秒延時函數(shù)*/void delay_us(uc
79、har n){ uchar i;while(n--){ for(i=0;i<10;i++);}}</p><p> /*毫秒延時函數(shù)*/void delay_ms(uint n){uchar i;while(n--){ for(i=0;i<100;i++);}}</p>&
80、lt;p> /*向MAX7221串行寫一個字節(jié)的數(shù)據(jù)*/void WriteData(uchar dat){uchar i;for(i=0;i<8;i++){ DIN = (dat&(0x80>>i))?1:0; SCL = 0; delay_us(2); SCL = 1;
81、160; delay_us(2);}}</p><p> /*向MAX7221中指定的地址寫入數(shù)據(jù)*/void MAX7221_Write(uchar addr,uchar dat){CS = 0;WriteData(addr);WriteData(dat);CS = 1;}</p><p> /*MAX7221的初始化*/void MAX7221_Initial(
82、void){MAX7221_Write(0x0A,0x07);//LED亮度值設(shè)置為8/16MAX7221_Write(0x0B,0x07);//掃描顯示器的個數(shù)為8個MAX7221_Write(0x0C,0x01);//正常操作模式(非掉電模式)MAX7221_Write(0x0F,0x00);//正常顯示模式(非測試模式)MAX7221_Write(0x09,0xff);//對0~7的8個數(shù)據(jù)進行B型BCD譯碼}<
83、;/p><p> /*LED顯示函數(shù)*/void display(void){uchar i;for(i=0;i<8;i++){ MAX7221_Write(i+1,disbuf[i]);}}</p><p> /*讀取AD1674轉(zhuǎn)換結(jié)果*/uint AD1674_Read(void){ uint t
84、emp; uchar temp1,temp2;</p><p> CS1 = 1; CE = 0; //初始化,關(guān)閉數(shù)據(jù)采集</p><p> CS1 = 0; A0 = 0; RC = 0;
85、 CE = 1; //CE=1,CS1=0,RC=0,A0=0啟動12位溫度轉(zhuǎn)換 _nop_();</p><p> while(STS==1);//等待數(shù)據(jù)采集結(jié)束</p><p> CE = 0; //芯片使能關(guān)閉 RC = 1; A0 = 0;
86、60; CE = 1; //CE=1,CS1=0,RC=1,12/8=1,A0=0允許高八位數(shù)據(jù)并行輸出 _nop_(); temp1 = P0;//讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的高八位</p><p> CE = 0;//芯片使能關(guān)閉 RC = 1; A0 = 1
87、; CE = 1;//CE=1,CS1=0,RC=1,12/8=0,A0=1允許低四位數(shù)據(jù)并行輸出 _nop_(); temp2 = P0;//讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的低四位</p><p> CE = 0; CS1 = 1;//關(guān)閉AD1674數(shù)據(jù)采集</p&g
88、t;<p> temp = (temp1<<8)|temp2;//高位和低位合成實際溫度,temp2為P0口的高四位</p><p> return (temp>>4);//返回轉(zhuǎn)換結(jié)果,右移四位是因為temp2為P0口的高四位}</p><p> /*向緩沖器中寫入要顯示的數(shù)據(jù)*/void HEXTOBCD(uchar chn){
89、60; uint temp; temp = (int)(AD1674_Read()*addo*1000);//轉(zhuǎn)換為可顯示的實際溫度值 disbuf[0] = temp/10000; disbuf[1] = (temp%10000/1000)|0x80;//帶小數(shù)點的位顯示 &
90、#160; disbuf[2] = temp%1000/100; disbuf[3] = temp%100/10; disbuf[4] = temp%10; disbuf[5] = 15; disbuf[6] = 15;//空顯示 disbuf[7]
91、 = chn;//顯示通道號}</p><p> /*主函數(shù)*/void main(){MAX7221_Initial();while(1){ HEXTOBCD(1);//采集第一通道的數(shù)據(jù) display();//顯示采集到的數(shù)
92、據(jù) delay_ms(10);}}</p><p> 方案二:使用ADC0809進行模數(shù)轉(zhuǎn)換:</p><p> #include<reg51.h></p><p> #include<intrins.h></p><p>
93、 #define uchar unsigned char </p><p> #define uint unsigned int</p><p> #define addo (5.0/255.0)</p><p> sbit DIN = P2^0;</p><p> sbit SCL = P2^2;</p><p
94、> sbit CS = P2^1;</p><p> //sbit STS = P2^3;</p><p> //sbit EOC = P2^4;</p><p> //sbit OE = P2^6;</p><p> static uchar disbuf[8];</p><p> sbit ST=
95、P3^0;</p><p> sbit OE=P3^1;</p><p> sbit EOC=P3^2;</p><p> sbit CLK=P2^4;</p><p> unsigned char channel=0xbc;//IN3</p><p> void delay_us(uchar n)</
96、p><p><b> {</b></p><p><b> uchar i;</b></p><p> while(n--)</p><p><b> {</b></p><p> for(i=0;i<100;i++);</p>
97、<p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void delay_ms(uint n)</p><p><b> {</b></p><p><b> uchar i;</b></p&g
98、t;<p> while(n--)</p><p><b> {</b></p><p> for(i=0;i<100;i++);</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p>
99、 void WriteData(uchar dat)</p><p><b> {</b></p><p><b> uchar i;</b></p><p> for(i=0;i<8;i++)</p><p><b> {</b></p><
100、;p><b> SCL = 0;</b></p><p> DIN = (dat&(0x80>>i))?1:0;</p><p> delay_us(2);</p><p><b> SCL = 1;</b></p><p> delay_us(2);</p
101、><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void MAX7221_Write(uchar addr,uchar dat)</p><p><b> {</b></p><p><b> CS
102、 = 0;</b></p><p> WriteData(addr);</p><p> WriteData(dat);</p><p><b> CS = 1;</b></p><p><b> }</b></p><p> void MAX7221_
103、Initial(void)</p><p><b> {</b></p><p> MAX7221_Write(0x0A,0x07);</p><p> MAX7221_Write(0x0B,0x07);</p><p> MAX7221_Write(0x0C,0x01);</p><p>
104、; MAX7221_Write(0x0F,0x00);</p><p> MAX7221_Write(0x09,0xff);</p><p><b> }</b></p><p> void display(void)</p><p><b> {</b></p><p
105、><b> uchar i;</b></p><p> for(i=0;i<8;i++)</p><p><b> {</b></p><p> MAX7221_Write(i+1,disbuf[i]);</p><p><b> }</b></p&
106、gt;<p><b> }</b></p><p> uint AD0809_Read(void)</p><p><b> {</b></p><p> unsigned char getdata;</p><p><b> ST=0;</b><
107、/p><p><b> ST=1;</b></p><p><b> ST=0;</b></p><p> while(EOC==0);</p><p><b> OE=1;</b></p><p> getdata=P0;</p>
108、<p><b> OE=0;</b></p><p> return (getdata);</p><p><b> }</b></p><p> void HEXTOBCD(uchar chn)</p><p><b> {</b></p>
109、<p> uint temp;</p><p> temp = (int)(AD0809_Read()*addo*1000);</p><p> disbuf[0] = temp/10000;</p><p> disbuf[1] = (temp%10000/1000)|0x80;</p><p> disbuf[2] =
110、 temp%1000/100;</p><p> disbuf[3] = temp%100/10;</p><p> disbuf[4] = temp%10;</p><p> disbuf[5] = 15;</p><p> disbuf[6] = 15;</p><p> disbuf[7] = chn;
111、</p><p><b> }</b></p><p> void main()</p><p><b> {</b></p><p><b> /* int i;</b></p><p> for(i=0;i<8;i++)</p&
112、gt;<p> disbuf[i]=0;</p><p> display();</p><p> delay_ms(10);*/</p><p> /*TMOD=0x02;</p><p><b> TH0=216;</b></p><p><b> TL0=
113、216;</b></p><p><b> TR0=1;</b></p><p><b> ET0=1;</b></p><p><b> EA=1;*/</b></p><p> P3=channel;</p><p> MAX7
114、221_Initial();</p><p><b> while(1)</b></p><p><b> {</b></p><p> HEXTOBCD(1);</p><p> display();</p><p> delay_ms(2);</p>
115、<p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> /*void t0(void) interrupt 1 using 0</p><p><b> {</b></p><p><b> CLK=!CLK;&l
116、t;/b></p><p><b> }*/</b></p><p><b> 六 心得體會</b></p><p> 先要謝謝指導(dǎo)我們以及一周來一直陪伴我們的毛建東老師和周春艷老師,同時也要感謝我們組的成員。</p><p> 這是我們第二次做電路板了,經(jīng)過一段時間的查找資料,原理
117、設(shè)計,畫原理圖,再到做pcd版,焊接元件,直到最后的調(diào)試成功。讓我深有體會。</p><p> 一開始的工作是我們的韓康康組長動手比較多,作為組員的我雖然一直關(guān)心著我們的課程設(shè)計,但還是沒在其中參與多少,只是組長一直辛苦在忙,我們的組長很負責(zé)任,時時刻刻在告訴我們課程設(shè)計的進展,讓我們也慢慢的放下了心中的一塊石頭。在最后做板子以及實物的時候,我們一起開始了最后的課程設(shè)計的部分。因為組長的知識豐富,所以我們大部分
118、的工作都交給了組長,但是我們的其他組員也沒有偷懶,當出現(xiàn)困難的時候我們集思廣益,查找資料,認真檢查。韓康康主要負畫電路以及焊電路板,我們主要負責(zé)調(diào)試程序和查找資料以及打下手,制作的過程中出現(xiàn)的種種問題,讓我們焦頭爛額,但是我們沒有就此灰心,雖然我們是在最后才完成的,但是我相信我們的收獲是最多的。</p><p> 首先,再一次讓我知道了動手能力的重要性,即使我們能把專業(yè)知識學(xué)的非常的透徹,但是面對實物的時候,很
119、多時候就會束手無策了,由于操作的原因會出現(xiàn)各種各樣的問題。比如說,不細心就會用交流電去測直流電,焊接技術(shù)不熟練就會造成短路現(xiàn)象,操作順序不當就會燒壞版子。</p><p> 其次,讓我知道了團隊精神的重要性,如果把這個事情讓一個人來完成,是不可能的事情,因為設(shè)計電路板的時候會出現(xiàn)很多意想不到的問題與困難,這些問題和困難都是需要一個團隊共同來解決與克服的。沒有團隊就沒有課程設(shè)計的成功,在實訓(xùn)的這些天里,我們組的成
120、員都是團結(jié)在一起的,無論什么時候我們都沒有放棄,盡管有時候已經(jīng)達到了我們的極限。</p><p> 這一次實訓(xùn)真的很艱辛,很難忘。我們幾乎就是早晨出,熄燈才回。每一天都很疲憊,但是經(jīng)過這種一次次的磨練,我們的一支才會越堅定,我們的經(jīng)驗才會越豐富,我們的團隊才會越團結(jié),我相信在下一次實訓(xùn)中我們一定回又快又好的完成實訓(xùn)任務(wù)。</p><p><b> 參考文獻</b>
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