設(shè)備檢修課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1、課程設(shè)計(jì)概述1</p><p><b>　　1.1 組成1</b></p><p>　　1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1</p><p>　　1.3 任務(wù)要求1</p><p>　　2、傳感器的選擇3<

2、/p><p>　　2.1溫度傳感器的組成3</p><p>　　2.2常用的測(cè)溫傳感器3</p><p>　　3、單片機(jī)硬件電路的設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1硬件總體設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.2存儲(chǔ)器RAM擴(kuò)展6</p><p>　　3.3模擬量采集電路設(shè)計(jì)7</p&g

3、t;<p>　　3.4 開(kāi)關(guān)量采集電路設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.5 脈沖量采集電路設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.6系統(tǒng)硬件原理圖11</p><p><b>　　4、軟件設(shè)計(jì)13</b></p><p>　　4.1 系統(tǒng)主程序13</p><p>　　4.2

4、模擬量采集程序13</p><p>　　4.3 開(kāi)關(guān)量采集程序14</p><p><b>　　5、軟件設(shè)計(jì)14</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b>　　1、課程設(shè)計(jì)概述</b></p><p>&l

5、t;b>　　1.1 組成</b></p><p>　　設(shè)備數(shù)據(jù)采集部分要求采集的數(shù)據(jù)分三類：1.開(kāi)關(guān)量的檢測(cè)（8 路）；2.脈沖量的檢測(cè)（1 路）；3.模擬量的檢測(cè)（8 路）。信號(hào)采集板包括CPU、RS485通訊網(wǎng)絡(luò)接口、RS232C通訊接口等，如圖1-1所示。</p><p>　　信號(hào)采集板獲得開(kāi)關(guān)量和經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理的傳感器信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)采集，并進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，然后進(jìn)行圖

6、文顯示、儲(chǔ)存和網(wǎng)絡(luò)通訊。RS232C通訊接口與有 RS232C通訊協(xié)議的LCD液晶漢字圖形顯示器通訊。</p><p>　　圖 1-1 設(shè)備數(shù)據(jù)采集通訊顯示裝置主板的組成框圖</p><p>　　1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求</p><p>　　選用熟悉的單片機(jī)型號(hào)，組成測(cè)試，通訊系統(tǒng)；擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，用于存儲(chǔ)檢測(cè)量，中間計(jì)算結(jié)果；選用開(kāi)關(guān)量輸入接口（8 路）；選用不低于

7、十位的A/D轉(zhuǎn)換器用于模擬量的測(cè)量（8路）；脈沖量的輸入根據(jù)系統(tǒng)資源情況決定。</p><p><b>　　1.3 任務(wù)要求</b></p><p>　　1.進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，明確各接口設(shè)備的地址；</p><p>　　2.畫(huà)出系統(tǒng)線路圖，打印圖并交電子文件；</p><p>　　3.編寫(xiě)數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換程序（明確各類數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

8、地址各子程序功能，處、入口參數(shù)）；</p><p>　　4.在介紹總體系統(tǒng)的基礎(chǔ)上著重說(shuō)明本部分的設(shè)計(jì)思想、器件的選用、采樣程序說(shuō)明。</p><p><b>　　2、傳感器的選擇</b></p><p>　　傳感器的作用是把非電量的物理量（如速度、溫度、壓力等）轉(zhuǎn)變成模擬電量（如電壓、電流、電阻或頻率）。本設(shè)計(jì)涉及到的傳感器是與溫度和壓力相關(guān)

9、的，故選擇以下兩種傳感器用于電路中。</p><p>　　2.1溫度傳感器的組成</p><p>　　在工程中無(wú)論是簡(jiǎn)單的還是復(fù)雜的測(cè)溫傳感器，就測(cè)量系統(tǒng)的功能而言，通常由現(xiàn)場(chǎng)的感溫元件和控制室的顯示裝置兩部分組成，如圖2-1所示。簡(jiǎn)單的溫度傳感器往往是把溫度傳感器和顯示器組成一體的，對(duì)這樣一種傳感器一般在現(xiàn)場(chǎng)使用。 </p><p>　　圖2-

10、1 溫度傳感器組成框圖</p><p>　　2.2常用的測(cè)溫傳感器</p><p>　　常用測(cè)溫傳感器的特點(diǎn)見(jiàn)表2-1所示：</p><p>　　表2-1 測(cè)溫傳感器的比較</p><p>　　熱電溫度記錄儀常以熱電偶作為測(cè)溫元件，由上表得知它廣泛用來(lái)測(cè)量-200 ℃ ~2000 ℃范圍內(nèi)的溫度；特殊情況下，可測(cè)2800℃的高溫或4K的低

11、溫。此次設(shè)計(jì)所測(cè)溫度范圍是0~400℃，故選擇K型熱電偶作為測(cè)溫傳感器。輸出電壓范圍為0~16.395mV；經(jīng)放大器放大300倍，故最終輸出電壓滿足0~5V要求。Ｋ型熱電偶是工業(yè)生產(chǎn)中最常用的溫度傳感器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、使用方便、耐久性強(qiáng)，穩(wěn)定性高及K型熱電偶的熱電勢(shì)與溫度有良好的線性關(guān)系所以傳感。</p><p>　　3、單片機(jī)硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p><b>　

12、　3.1硬件總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)是為了完成數(shù)據(jù)處理功能模塊設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)采集部分。設(shè)備數(shù)據(jù)采集包括8路開(kāi)關(guān)量的檢測(cè)、8路模擬量的檢測(cè)和1路脈沖量的檢測(cè)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)AT89C51進(jìn)行設(shè)計(jì)的。</p><p>　　AT89C51單片機(jī)參數(shù)特點(diǎn)：</p><p>　　與MCS-51 兼容 ；4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ；壽

13、命：1000寫(xiě)/擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年；全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz；三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定；128×8位內(nèi)部RAM；32可編程I/O線；兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；5個(gè)中斷源；可編程串行通道；低功耗的閑置和掉電模式；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路；其管腳配置如圖3.1所示。</p><p><b>　　管腳說(shuō)明：</b></p><p><b>　　VC

14、C：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門(mén)電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫(xiě)1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉

15、電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流。</p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門(mén)電流，當(dāng)P2口被寫(xiě)“1”時(shí)，作為輸入，作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位

16、。在給出地址“1”時(shí)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。</p><p>　　P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門(mén)電流。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，用作輸入，作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。</p><p>　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：<

17、;/p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　　P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）</p><p>　　P3.5

18、 T1（記時(shí)器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通）</p><p>　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p>

19、<p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。<

20、;/p><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p>

21、<p>　　XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　圖3.1 AT89C51的管腳圖</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)系統(tǒng)硬件連接概況進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的采集需要擴(kuò)展芯片存儲(chǔ)器，對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并調(diào)理使之符合信號(hào)輸入要求，脈沖量采集則需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行隔離、放大、整流，使信號(hào)符合標(biāo)準(zhǔn)的TTL電平輸入單片機(jī)處理。由于模擬量和數(shù)字量采集均為8路，同

22、時(shí)要考慮采用多路選擇器進(jìn)行多路信號(hào)采集、并行接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、以及LED顯示器。依據(jù)初步規(guī)劃設(shè)計(jì)，對(duì)于于硬件系統(tǒng)作出如圖2.2所示的系統(tǒng)總體框圖。</p><p>　　圖2.2 系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　3.2存儲(chǔ)器RAM擴(kuò)展</p><p>　　AT89C51單片機(jī)的芯片內(nèi)部集成了計(jì)算機(jī)的基本功能部件，已具備了很強(qiáng)的功能。AT89C51單片機(jī)內(nèi)部集成了4K

23、B ROM,但片內(nèi)RAM僅有128 B，并行I/O端口，定時(shí)器及中斷源等內(nèi)部資源都還是有限的。同時(shí)，為了使單片機(jī)能按要求工作，就必須將必要的命令和數(shù)據(jù)輸入到單片機(jī)中；單片機(jī)運(yùn)算或處理的結(jié)果也要通過(guò)一定的方式輸出，這就需要配置一定的輸入/輸出設(shè)備。雖然在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置了若干并行I/O接口電路，用來(lái)與外圍設(shè)備連接，但當(dāng)外圍設(shè)備較多時(shí)，僅有的幾個(gè)內(nèi)部I/O接口就不夠用。因此根據(jù)實(shí)際開(kāi)發(fā)要求，需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行外部功能擴(kuò)展。在對(duì)單片機(jī)外部功能進(jìn)行

24、擴(kuò)展時(shí)，首先是配置外部存儲(chǔ)器，包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；由于單片機(jī)程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間是相互獨(dú)立的，程序存儲(chǔ)器空間擴(kuò)至64KB，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（包括I/O口）的尋址空間也可以擴(kuò)至64KB。本次設(shè)計(jì)我們將外部RAM擴(kuò)展為4KB足以。</p><p>　　3.2.1RAM擴(kuò)展的原理</p><p>　　AT89C51對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作指令有如下四條：</p>&l

25、t;p>　?、費(fèi)OVX A, @Ri ； （（P2）（Ri）） A i=0/1 讀</p><p>　?、贛OVX @Ri, A ； （A） （P2）（Ri） i=0/1 寫(xiě)</p><p>　?、跰OVX A, @DPTR ； （（DPTR）） A 讀</p><p>　

26、?、躆OVX @DPTR,A ； （A） （DPTR） 寫(xiě)</p><p>　　其中①②指令是以R0或R1作指針對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器頁(yè)面尋址，頁(yè)號(hào)由當(dāng)前P2口鎖存器內(nèi)容決定，這兩條指令適宜于尋址容量較小的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。③④指令是以16位的DPTR作指針的，可對(duì)64K字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址。</p><p>　　CPU在執(zhí)行①②指令時(shí)，P2口輸出P2鎖存

27、器的內(nèi)容，P0口輸出R0或R1的內(nèi)容。CPU在執(zhí)行③④指令時(shí)，P2口輸出DPH內(nèi)容，P0口輸出DPL內(nèi)容。</p><p>　　CPU在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，在ALE下降為低電平后，P2口輸出的地址信息保持不變，而P0口轉(zhuǎn)為浮空，原來(lái)的低8位地址信息丟失，因此也需要外部鎖存器在ALE下降時(shí)把P0口地址信息鎖存起來(lái)。</p><p>　　AT89C51在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期中A

28、LE只輸出一個(gè)正脈沖；ALE返回低電平后，讀信號(hào)或?qū)懶盘?hào)有效，而始終無(wú)效（保持高電平），所以AT89C51訪外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)決不會(huì)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　下面以6264為例，介紹它的引腳及功能。如圖3.3所示： </p><p>　　·A0~A12：地址輸入線； &

29、lt;/p><p>　　·D0~D7：雙向三態(tài)數(shù)據(jù)線；</p><p>　　·：片選信號(hào)輸入線，低電平有效； </p><p>　　·：讀選通信號(hào)輸入線，低電平有效； </p><p>　　·：寫(xiě)允許信號(hào)輸入線，低電平有效；</p><p>　　·Vcc：工

30、作電源，電壓為+5V；</p><p><b>　　·GND：線路地。</b></p><p>　　圖3.3 RAM6264的引腳圖</p><p>　　芯片6264的地址范圍是6000H-7FFFH</p><p>　　3.2.2常用的地址鎖存器</p><p>　　74LS373是一

31、種輸出三態(tài)門(mén)的8D鎖存器，為三態(tài)門(mén)輸出允許控制信號(hào)輸入端，低電平有效。ALE為鎖存信號(hào)輸入端，高電平使74LS373接數(shù)，電平負(fù)跳時(shí)將D0~D7狀態(tài)鎖存起來(lái)。74LS373的管腳圖如圖3.4所示。 </p><p>　　將74LS373的接地、接AT89C51的ALE信號(hào)、74LS373的數(shù)據(jù)輸入端D0~D7接AT89C51的P0口、74LS373的數(shù)據(jù)輸出端Q0~ Q7接到外部程序存儲(chǔ)器低8位地址端。這樣

32、，當(dāng)ALE高電平時(shí)74LS373直通，使P0口輸出的低8位地址和P2口輸出的高位地址同時(shí)到達(dá)外部程序存儲(chǔ)器的地址線，而當(dāng)ALE將為低電平時(shí)，P0口低8位地址被74LS373鎖存，使外部程序存儲(chǔ)器的低8位地址信息維持不變，P0口讀到可靠的信息。</p><p>　　圖3.4 74LS373的引腳</p><p>　　3.3模擬量采集電路設(shè)計(jì)</p><p>　　計(jì)算機(jī)

33、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由傳感器、多路模擬開(kāi)關(guān)、采樣/保持（S/H）器、模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器和單片機(jī)系統(tǒng)組成。如圖3.5示。本次設(shè)計(jì)選用的A/D轉(zhuǎn)換器自身集成了采樣/保持（S/H）器，所以不用再選用采樣/保持（S/H）器。</p><p>　　圖3.5 AT89C51數(shù)據(jù)（8路模擬量）采集系統(tǒng)的基本組成</p><p>　　3.3.1多路開(kāi)關(guān)選擇</p><p>　　在

34、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，往往要對(duì)多個(gè)物理量進(jìn)行采集，即所謂多路巡回檢測(cè)，這可以通過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，降低成本。多路模擬開(kāi)關(guān)可以分時(shí)選通來(lái)自多個(gè)輸入通道中的某一路通道。因此，在多路模擬開(kāi)關(guān)后的單元電路，如采樣/保持電路、模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路以及處理器電路等，只需要一套即可，這樣可以節(jié)省成本和體積，但這僅適用于物理量變化比較緩慢、變化周期在數(shù)十至數(shù)百毫秒之間的情況下。因?yàn)檫@是可以使用普通的微秒級(jí)A/D轉(zhuǎn)換器從容地分時(shí)處理這些信號(hào)。但當(dāng)

35、分時(shí)通道較多時(shí)，必須注意泄露及邏輯安排等問(wèn)題，當(dāng)信號(hào)頻率較高時(shí)，使用多路分路開(kāi)關(guān)后，對(duì)A/D的轉(zhuǎn)換速率要求也隨之上升。模擬開(kāi)關(guān)有時(shí)也安排在放大器之前，</p><p>　　但當(dāng)輸入的信號(hào)電平較低時(shí)，需注意選擇多路模擬開(kāi)關(guān)的類型；若選用集成電路的模擬多路開(kāi)關(guān)，由于它比干簧或繼電器組成的多路模擬開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻大、泄露電流大，因而有較大的誤差產(chǎn)生。所以要根據(jù)具體情況來(lái)選擇多路模擬開(kāi)關(guān)，選用1CL232芯片。</p&

36、gt;<p>　　圖3.為1CL6232的外引腳圖.</p><p>　　3.3.2 A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)</p><p>　　采樣/保持電路輸出的信號(hào)送至A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器是模擬輸入通道的關(guān)鍵電路。由于輸入信號(hào)變化的速度不同，系統(tǒng)對(duì)分辨率、精度、轉(zhuǎn)換速率及成本的要求也不同，因此A/D轉(zhuǎn)換器的種類也較多。早期的采樣/保持電路和A/D轉(zhuǎn)換電路需要數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員自行設(shè)

37、計(jì)，目前普遍采用單片集成電路，有的單片A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)部還包括含有采樣/保持電路、基準(zhǔn)電源和接口電路，這為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了較大方便，因此在本次設(shè)計(jì)中運(yùn)用了AD1674轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　1）AD1674的介紹</p><p>　　AD1674是一種具有采樣/保持功能的12位A/D轉(zhuǎn)換器。采用點(diǎn)和重新分配技術(shù)進(jìn)行逐次逼近實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。可以方便的和8080、Z80、8086、8031等

38、CPU系統(tǒng)連接。它是ADC574、ADC674、ADC774的代替產(chǎn)品。ADS774有內(nèi)部時(shí)鐘、微處理器接口、電容陣列、三態(tài)輸出緩沖以及內(nèi)部量程電阻等電路組成。模擬輸入范圍可以是0~10V、0~20V、±5V或±10V。最大轉(zhuǎn)換時(shí)間不超過(guò)8.5μs，功耗小于120mW。</p><p><b>　　性能特點(diǎn)：</b></p><p>　　（1）具有

39、采樣/保持電路；</p><p>　?。?）可與ADC574A、ADC574、ADC674等互換；</p><p>　?。?）具有內(nèi)部基準(zhǔn)、時(shí)鐘和微機(jī)接口；</p><p>　　（4）能夠高速捕捉和轉(zhuǎn)換，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間不超過(guò)8.5μs；</p><p>　?。?）采用+5V單電源操作；</p><p>　?。?）整個(gè)功耗

40、小于120mW。</p><p>　　2） AD574A引腳</p><p>　　ADS774的外形采用28腳的DIP封裝結(jié)構(gòu)，引腳排列如圖3.7所示。其引腳已說(shuō)明如下。</p><p>　　1腳：+5V邏輯電源輸入端。</p><p>　　2腳：12/，數(shù)據(jù)輸出方式控制。12/=1對(duì)應(yīng)12位并行輸出；12/0對(duì)應(yīng)8位雙字節(jié)輸出，其中A0=0

41、時(shí)，輸出高8位，A0=1時(shí)，輸出低4位，并用零補(bǔ)足尾隨的的4位。</p><p>　　3腳：芯片選擇端，=0時(shí)，選中；=1時(shí)，未選中。</p><p>　　4腳：A0，數(shù)據(jù)輸出方式控制。當(dāng)A0=0時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，按完整的12位A/D轉(zhuǎn)換方式工作；當(dāng)A0=1時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，按8位A/D轉(zhuǎn)換方式工作。A0的控制一般要和12/的信號(hào)結(jié)合使用。</p><p>　　5腳：R/，

42、工作狀態(tài)控制端。R/=0為啟動(dòng)轉(zhuǎn)換命令；R/=1為數(shù)據(jù)讀出命令。</p><p>　　6腳：CE，芯片選擇端，高電平有效。 </p><p>　　在正常使用時(shí)，只有CE=1且=0時(shí)芯片才能工作。 </p><p><b>　　7腳：空腳。</b&

43、gt;</p><p>　　8腳：2.5V參考電壓輸出。</p><p>　　9腳：AGND，模擬地。</p><p>　　10腳：REFI,參考電壓輸出端；該電壓可外接，也可以使用8腳提供的基準(zhǔn)。</p><p>　　11腳：VE，對(duì)于仿效方式連接，可接地也可接負(fù)電源；對(duì)于控制方式連接，可接+5V電源。</p><p&g

44、t;　　12腳：BIPO，雙極性偏置端。</p><p>　　13腳：10VIN，0~10V模擬電壓輸入端。</p><p>　　14腳：20VIN，0~20V模擬電壓輸入端。</p><p>　　15腳：DGND，數(shù)字地。</p><p>　　16腳~27腳：DB0~DB11,12位數(shù)據(jù)輸入端。</p><p>　　

45、28腳：STS，工作狀態(tài)輸出端。STATUS=1表示A/D轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行；STATUS=0表示A/D轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，可以讀出數(shù)據(jù)。它可以作為微機(jī)的中斷請(qǐng)求信號(hào)或A/D轉(zhuǎn)換狀態(tài)查詢信號(hào)。</p><p>　　圖3.7 AD574A的引腳圖</p><p>　　芯片AD574A的地址范圍是#C000H-#C0FFH</p><p>　　3.4 開(kāi)關(guān)量采集電路設(shè)計(jì)<

46、/p><p>　　AD7506是8路3態(tài)緩沖驅(qū)動(dòng),也叫做線驅(qū)動(dòng)或者總線驅(qū)動(dòng)門(mén)電路。主要用于三態(tài)門(mén)的存貯地址驅(qū)動(dòng)器、時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器和總線定向接收器和發(fā)送器。它有8個(gè)輸入端，8個(gè)輸出端。74LS241為單向傳送.在本次設(shè)計(jì)中將它用于開(kāi)關(guān)量的采集。</p><p>　　由于AD7506抗干擾性好，常用作總線驅(qū)動(dòng)器和并行輸入口。圖3.8給出了它的引腳分布和邏輯結(jié)構(gòu)。當(dāng)它的控制端 ()為低電平時(shí)，輸出等于輸

47、出（直通）；當(dāng) ()為高電平時(shí)，輸出 呈高阻態(tài)。</p><p>　　圖3.8 AD7506引腳及邏輯結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.5 脈沖量采集電路設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入信號(hào)除了模擬量和開(kāi)關(guān)量外，還有一部分是離散量信號(hào)，主要是脈沖量，這一部分介紹脈沖量輸入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。脈沖量測(cè)量中有兩個(gè)最基本的參數(shù)：頻率和周期。</p&

48、gt;<p>　　交流信號(hào)頻率或周期的測(cè)量，是通過(guò)放大限幅，整形成脈沖量后再來(lái)測(cè)量的，由于頻率量和周期量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易實(shí)現(xiàn)精密測(cè)量，信號(hào)預(yù)處理比較簡(jiǎn)單，頻率信號(hào)與計(jì)算機(jī)接口比較容易，加上可以利用非電參數(shù)變化能引起頻率變化的原理做成很多調(diào)頻傳感器，用頻率量來(lái)表征非電參數(shù)，所以頻率測(cè)量法用的越來(lái)越多。特別是各種集成電壓/頻率變換器投放市場(chǎng)后，型號(hào)不斷增加，價(jià)格不斷下降，技術(shù)指標(biāo)不斷提高，很多模擬量輸入的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就可借助于

49、電壓/頻率變換器和計(jì)數(shù)器作模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量。因單片機(jī)芯片內(nèi)已含有計(jì)數(shù)器，加上可利用軟件方便地產(chǎn)生各種必要的控制信號(hào)和進(jìn)行標(biāo)度變換等數(shù)據(jù)處理，所以，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的脈沖量輸入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)顯示獨(dú)特的優(yōu)越性。</p><p>　　3.6系統(tǒng)硬件原理圖</p><p>　　系統(tǒng)硬件原理圖見(jiàn)附錄大圖所示。</p><p><b>　　4、軟件設(shè)計(jì)</b&g

50、t;</p><p>　　此次課程設(shè)計(jì)不僅要求完成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件電路連接，而且應(yīng)編寫(xiě)相應(yīng)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的采集與處理功能?，F(xiàn)根據(jù)上述篇幅中所設(shè)計(jì)的硬件電路連接采用匯編語(yǔ)言來(lái)設(shè)計(jì)程序。</p><p>　　據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，軟件部分的設(shè)計(jì)可分為以下四部分：系統(tǒng)主程序、模擬量的采集、開(kāi)關(guān)量的采集、脈沖量的采集、以及人機(jī)接口鍵盤(pán)與LED顯示器程序的編寫(xiě)。依照模塊化的思想，應(yīng)在了解系統(tǒng)功能和任務(wù)的前

51、提下，將各個(gè)環(huán)節(jié)分別加以分析，并編寫(xiě)出相應(yīng)的子程序。</p><p><b>　　4.1 系統(tǒng)主程序</b></p><p>　　根據(jù)所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：采集模擬量（8路）、采集開(kāi)關(guān)量（8路）、采集脈沖量（1路）。整個(gè)程序采用順序執(zhí)行的方法，由AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器，管理整個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。主程序的流程如圖4.1所示。

52、 </p><p>　　ORG 0000H</p><p>　　LJMP MAIN</p><p>　　ORG 0013H</p><p>　　LJMP MNLCJ</p><p>　　ORG 001BH</p><p>　　LJMP

53、 KGLCJ</p><p>　　ORG 0100H</p><p>　　LJMP MCLCJ</p><p>　　MAIN: NOP</p><p><b>　　CLR 00H</b></p><p><b>　　SETB IT1</b></p>

54、<p><b>　　SETB EX1</b></p><p><b>　　SETB EA</b></p><p>　　MAIN0：JB KGLCJ </p><p>　　SJMP MAINO </p><p>　　4.2模擬量采

55、集程序</p><p>　　該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求采集8路的模擬量，整個(gè)采集過(guò)程由AT89C51單片機(jī)作為控制器。整個(gè)采集過(guò)程的軟件編程思想是：將采集到的信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD574A。AD574A是12位逐次逼近式模數(shù)轉(zhuǎn)換器。AD574A單片機(jī)通過(guò)P1口控制模擬開(kāi)關(guān)1CL232的輸入通道的選通端A、B、C，可以按順序選通8個(gè)輸入通道，也可以根據(jù)需要有選擇的接通輸入信號(hào)。以下是模擬量采集的子程序以及如圖4.2所示的流

56、程圖。</p><p><b>　　MNLCJ:</b></p><p>　　SAMPLE: MOV RO，#38H </p><p>　　MOV B，#0H</p><p>　　MOV DPTR，#FF2FH</p><p>　　MOVX @DPTR，A&l

57、t;/p><p>　　WBZD1: PUSH ACC</p><p><b>　　CLR EA</b></p><p>　　WBZD2： MOV DPTR，#FF3FH</p><p>　　MOVX A，@DPRT</p><p>　　MOV @R0，A</p><

58、;p>　　MOV DPTR，#FF7FH</p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　MOVX A，DPTR</p><p>　　MOX @R0，A </p><p><b>　　INC B</b></p><p><b>

59、　　INC R0</b></p><p>　　CJNE B，#7,WBZD2</p><p>　　JX : NOP</p><p>　　FH: POP ACC</p><p><b>　　SETB EA </b></p><p>　　SETB 00H

60、 </p><p><b>　　RETI</b></p><p>　　圖4.2 模擬量采集流程圖</p><p>　　4.3 開(kāi)關(guān)量采集程序</p><p>　　開(kāi)關(guān)量通過(guò)光電耦合器隔離，減小干擾后進(jìn)入AD574，然后直接接入AT89C51進(jìn)行處理，它的處理程序如下所示。</p&g

61、t;<p>　　KGLCJ： NOP</p><p>　　CLR EA </p><p>　　MOV DPTR, #7DFFH</p><p>　　MOVX A, @DPTR</p><p>　　CPL A</p><p

62、>　　CJNE A, #80H, KP1</p><p>　　LJMP KBS1</p><p>　　KP1： CJNE A, #40H, KP2</p><p>　　LJMP KBS2</p><p>　　KP2： CJNE A, #20H, KP

63、3</p><p>　　LJMP KBS3</p><p>　　KP3： CJNE A, #10H, KP4</p><p>　　LJMP KBS4</p><p>　　KP4： CJNE A, #08H, KP5</p><p>　　LJMP K

64、BS5</p><p>　　KP5： CJNE A, #04H, KP6</p><p>　　LJMP KBS6</p><p>　　KP6： CJNE A, #02H, KP7</p><p>　　LJMP KBS7</p><p>　　KP7： CJN

65、E A, #01H ESC</p><p>　　LJMP KBS8 </p><p>　　ESC: CLR OOH </p><p><b>　　SETB EA</b></p><p>　　LJMP MAIN0</p><p><b>　　5、軟件

66、設(shè)計(jì)</b></p><p>　　通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)—機(jī)務(wù)設(shè)備檢修數(shù)據(jù)處理功能模塊設(shè)計(jì)（數(shù)據(jù)采集），使我受益匪淺。首先，這是對(duì)我們大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次較好的總結(jié)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及到許多課程的知識(shí)，例如:單片機(jī)、傳感器技術(shù)、微機(jī)原理鈺接口技術(shù)、測(cè)控電路等。通過(guò)查書(shū)面資料、網(wǎng)絡(luò)資料、復(fù)習(xí)以前所學(xué)課程、請(qǐng)教老師和同學(xué)等途徑對(duì)整個(gè)專業(yè)的知識(shí)框架有了更深的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，我也深刻地認(rèn)識(shí)到，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，一定要注意每

67、個(gè)設(shè)計(jì)步驟、每個(gè)細(xì)節(jié)的反復(fù)仔細(xì)檢查，確保準(zhǔn)確無(wú)誤。硬件連接時(shí)要充分考慮單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力、電平匹配等問(wèn)題。調(diào)試程序時(shí)，要結(jié)合集成開(kāi)發(fā)環(huán)境的仿真功能，查看寄存器的輸出，觀察變量值，有利于快速找出程序的問(wèn)題所在。</p><p>　　在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，從開(kāi)始到后來(lái)的資料查找，理論學(xué)習(xí)，軟件應(yīng)用的學(xué)習(xí)，甚至最后的程序調(diào)試，這一切經(jīng)歷的過(guò)程都使得我們的理論和動(dòng)手實(shí)踐能力大大地提高了，更深刻地體會(huì)到了控制理論、單片機(jī)技

68、術(shù)、傳感器技術(shù)的內(nèi)涵。在安裝和調(diào)試過(guò)程中必然會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題，但我保持沉著冷靜，聯(lián)系書(shū)本理論知識(shí)，積極地思考，在自己解決不了的情況下要善于請(qǐng)教老師和同學(xué)，最后順利地完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。</p><p>　　總之，本次課程設(shè)計(jì)不僅使我更加深刻地掌握了單片機(jī)、傳感器、測(cè)控電路等多門(mén)理論知識(shí)，也熟練地掌握了Proteus、word等軟件的使用。更重要的是，鍛煉了我自己動(dòng)手設(shè)計(jì)一個(gè)課題最基本的素質(zhì)，例如，圖書(shū)館查閱資料，

69、情報(bào)檢索，上網(wǎng)查詢資料、同學(xué)交流、請(qǐng)教老師等，而且，磨練了我做事認(rèn)真細(xì)心，遇事沉著冷靜的良好習(xí)慣，等等。這些，都為我即將做的畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了深厚的基礎(chǔ)，也為我以后做更大的項(xiàng)目提供了不可或缺的前提條件，同時(shí)，也告訴了我團(tuán)隊(duì)合作的重要性，這也是我將來(lái)步入工作崗位所必須的職業(yè)素質(zhì)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]董海棠，張金敏等

70、83;單片機(jī)原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)·西南交通大學(xué)出版社，2010</p><p>　　[2] 程德福，林君等·智能儀器·北京：工業(yè)出版社，2009</p><p>　　[3] 郁有文，常健，程繼紅等·傳感器原理及工程應(yīng)用（第二版）·西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2000</p><p>　　[4] 張國(guó)雄，金篆芷等