東北電力大學(xué)自動化計算機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計論文.doc

1.題目背景與意義 計算機(jī)控制系統(tǒng)是一門技術(shù)性、應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)課教環(huán)節(jié)是它的一個極為重要的環(huán)節(jié)。不論是硬件擴(kuò)展、接口應(yīng)用還是編程方法、程序調(diào)試，都離不開實(shí)驗(yàn)課教學(xué)。如果不在切實(shí)認(rèn)真地抓好學(xué)生的實(shí)踐技能的鍛煉上下功夫，單憑課堂理論課學(xué)習(xí)，勢必出現(xiàn)理論與實(shí)踐脫節(jié)，學(xué)習(xí)與應(yīng)用脫節(jié)的局面。計算機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計的目的就是讓同學(xué)們在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過完成一個涉及MCS-51單片機(jī)A/D和D/A多種資源應(yīng)用并具有綜合功能的小系統(tǒng)目標(biāo)板的設(shè)計與編程應(yīng)用，使學(xué)生不但能夠?qū)⒄n堂上學(xué)到的理論知識與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，而且能夠?qū)﹄娮与娐?、電子元器件、等方面的知識進(jìn)一步加深認(rèn)識，同時在系統(tǒng)設(shè)計、軟件編程、相關(guān)儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高。2 設(shè)計題目介紹設(shè)計一個基于單片機(jī)的具有A/D和D/A功能的信號測控裝置。要求該信號測控裝置能夠接入典型傳感器、變送器信號，同時可輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓/電流信號。并滿足抗干擾、通用性、安全性、性價比等原則性要求。標(biāo)準(zhǔn)電壓/電流信號此處定為：05V/420mA (020mA2.1發(fā)揮部分1) 可將系統(tǒng)擴(kuò)展為多路?？稍诖讼到y(tǒng)中擴(kuò)展鍵盤、顯示（LCD/LED）、與上位機(jī)通訊功能。2) 完成以上基本設(shè)計部分之后，可以運(yùn)用Protues仿真軟件對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的編程和仿真，調(diào)試測控系統(tǒng)并觀察其運(yùn)行結(jié)果(可以分部分完成)。3 系統(tǒng)總體框架圖1總體框圖4 系統(tǒng)硬件設(shè)計4.1 AT89C524.1.1 AT89C52的主要工作特性片內(nèi)程序存儲器內(nèi)含8KB的Flash程序存儲器，可擦寫壽命為1000次；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含256字節(jié)的RAM；具有32根可編程I/O口線；具有3個可編程定時器；中斷系統(tǒng)是具有8個中斷源、6個中斷矢量、2個級優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；串行口是具有一個全雙工的可編程串行通信口；具有一個數(shù)據(jù)指針DPTR；低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式；具有可編程的3級程序鎖定位；AT89C52工作電源電壓為5（1+0.2）V，且典型值為5V；AT89C52最高工作頻率為24MHz。4.1.2 AT89C52的最小電路圖2 AT89C52最小電路圖4.2 ADC08094.2.1 ADC0809概述ADC0809是8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用A/D芯片 4.2.2 ADC0809的主要特性1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。 3）轉(zhuǎn)換時間為100s(時鐘為640kHz時)，130s（時鐘為500kHz時） 4）單個+5V電源供電。5）模擬輸入電壓范圍0+5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 6）工作溫度范圍為-40+85攝氏度。7）低功耗，約15mW。 4.2.3 ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時電路組成。圖3 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖4 ADC0809引腳圖 圖5 ADC0809 與AT89S52 的連接電路4.3 DAC08324.3.1 DAC832的主要特性參數(shù)* 分辨率為8位； * 電流穩(wěn)定時間1us； * 可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入； * 只需在滿量程下調(diào)整其線性度； * 單一電源供電（+5V+15V）； * 低功耗，20mW。4.3.2 DAC0832的工作方式及引腳圖根據(jù)對DAC0832的數(shù)據(jù)鎖存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。DAC0832引腳圖如圖6所示DC0832是采樣頻率為八位的D/A轉(zhuǎn)換芯片，集成電路內(nèi)有兩級輸入寄存器，使DAC0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要(如要求多路D/A異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等)。所以這個芯片的應(yīng)用很廣泛,關(guān)于DAC0832應(yīng)用的一些重要資料見下圖： D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。若需要相應(yīng)的模擬電壓信號，可通過一個高輸入阻抗的線性運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。運(yùn)放的反饋電阻可通過RFB端引用片內(nèi)固有電阻，也可外接。DAC0832邏輯輸入滿足TTL電平，可直接與TTL電路或微機(jī)電路連接。圖6 D/A轉(zhuǎn)換器引腳圖4.3.3 DAC0832的數(shù)模轉(zhuǎn)換圖圖7 DAC0832的數(shù)模轉(zhuǎn)換圖 4.4 MAX7219MAX|X7219/MAX7221是一種集成化的串行輸入/輸出共陰極顯示驅(qū)動器,它連接微處理器與8位數(shù)字的7段數(shù)字LED顯示，也可以連接條線圖顯示器或者64個獨(dú)立的LED。44.2 MAX7219的功能特性1 10MHz連續(xù)串行口 2 獨(dú)立的LED段控制 3 數(shù)字的譯碼與非譯碼選擇 4 150A的低功耗關(guān)閉模式 5 亮度的數(shù)字和模擬控制 6 高電壓中斷顯示 7 共陰極LED顯示驅(qū)動 8 限制回轉(zhuǎn)電流的段驅(qū)動來減少EMI（MAX7221） 9 SPI, QSPI, MICROWIRE串行接口（MAX7221） 10 24腳的 DIP和 SO 封裝 4.5 LED顯示圖9 為MAX7219的8位LED顯示電路實(shí)例。圖5中，單片機(jī)89C52的P1.0、P1.1分別接MAX7219的串行數(shù)據(jù)輸入端DIN和時鐘信號CLK, P1作為LOAD信號。電阻R根據(jù)不同的LED選值，范圍在7K 60K之間。圖8MAX7219 應(yīng)用電路5.系統(tǒng)軟件設(shè)計圖9系統(tǒng)軟件框圖6.結(jié)論通過這次設(shè)計，我加深了對計算機(jī)控制系統(tǒng)這門課的了解，在查資料的過程中了解了各種芯片的作用和特點(diǎn)，尤其是對單片機(jī)的了解，懂得了如何將已學(xué)到的知識運(yùn)用到實(shí)際中去，加深了對課本知識的理解，也學(xué)到了一些在課本中學(xué)不到的知識。在設(shè)計的過程中我們克服了各種困難，了解了科研的艱辛，也培養(yǎng)了我們查閱資料自學(xué)的能力，使我們的學(xué)習(xí)能力和適應(yīng)能力得到了提高參考文獻(xiàn)1 何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編.北京航空航天大學(xué)出版社.1994電子園51單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)lU5m4M+?!Sw9P.w2 王修才,劉祖望.單片機(jī)接口技術(shù).復(fù)旦大學(xué)出版社. 19953q$Jk$QMkui_03 潘新民.微型計算機(jī)控制技術(shù).人民郵電出版社. 1987電子