基于单片机的具有AD与DA功能的信号测控装置.doc

PAGE PAGE 24 目录 TOC \o 1-3 \u 1 题目背景与意义 1 2 设计题目介绍 2 2.1 设计题目 2 2.2 题目要求 2 3 系统总体框架 3 4 系统硬件设计 3 4.1 主控制芯片8051 3 4.1.1 8051引脚说明 4 4.1.2 单片机最小系统 5 4.2 A/D转换电路 6 4.2.1 AD574 7 4.3 D/A转换电路 9 4.3.1 数模转换器DAC0832 9 4.3.2 外接运放5G24 11 4.4 调理电路 12 4.5 稳压电源 13 4.6 键盘模块 14 4.7 LED显示电路 14 4.8 声光报警电路 15 4.9 整体硬件设计图 16 5 系统软件设计 17 5.1主程序框图 17 5.2键盘控制程序框图 18 5.3数据转换程序框图 19 5.4显示子程序框图 20 5.5 基本程序 21 6 结论 23 参考文献 24 1 题目背景与意义 本课程设计以《计算机控制系统》课程理论为基础，以其他电子类、计算机及接口类相关课程内容为辅助，在实践中锻炼学生的系统设计能力、理论应用能力、总结归纳能力以及自我学习能力，提高其实践能力、创新意识与创业精神。 2 设计题目介绍 2.1 设计题目 设计一个基于单片机的具有A/D和D/A功能的信号测控装置。要求该信号测控装置能够接入典型传感器、变送器信号，同时可输出标准电压/电流信号。并满足抗干扰、通用性、安全性、性价比等原则性要求。 标准电压/电流信号此处定为：0～5V/4～20mA (0～20mA) 2.2 题目要求 1. 基本要求： 1) 充分理解题目要求，确定方案。 2) 合理选择器件型号。 3) 用1号图纸1张或者采用Protel软件画出电原理图。 4) 用1号图纸1张画出软件结构框图。 5) 写出设计报告，对课程设计成品的功能进行介绍及主要部分进行分析与说明。 6) 每天写出工作日记。 2. 发挥部分： 1) 可将系统扩展为多路。可在此系统中扩展键盘、显示（LCD/LED）、与上位机通讯功能。 2) 完成以上基本设计部分之后，可以运用Protues仿真软件对设计结果进行相应的编程和仿真，调试测控系统并观察其运行结果(可以分部分完成)。 3 系统总体框架 8051 8051 稳压电源 显示模块 模数转换模块 键盘模块 声光报警 数模转换模块 模拟量输出 模拟量输入 图1 总体设计方案 此控制系统的硬件设计框图如图1所示。被控对象经传感器，变送器输入电压信号或电流信号，经模数转换模块中调理电路送入A/D转换器，通过采样和模数转换，所检测到的电压信号和送入单片机进行比较，以显示模块显示结果，声光报警判断是否正常工作。由键盘模块设定报警上下限值。稳压电源提供稳定电压。数模转换输出模拟量进行控制。 4 系统硬件设计 4.1 主控制芯片8051 本设计的主控制芯片我们选择性价比高的8051单片机，8051单片机是一款8位的CPU，与通用的微处理器基本相同。片内有128个字节RAM，片外最多可以外扩到64k。8051有4k字节的ROM；具有5个中断源，2个优先权；3个8位的并行I/O口、一个全双工的串行口，2个16为的定时器/计数器，基于从经济出发，本设计我们选择8051单片机完全能实现控制的要求。原理图如图2。 图2 单片机最小系统 4.1.1 8051引脚说明 图3 8051引脚图 8051共有4个I/O端口，为P0、P1、P2、P3，四个I/O口都是双向的，且每个口都具有锁存器。每个口有8条线，共计32条I/O线。各端口的功能叙述如下： 1、P0口 有三个功能： （1）外部扩充存储器时，当作数据总线（D0~D7）。 （2）外部扩充存储器时，当作地址总线（A1~A7）。 （3）不扩充时，可做一般I/O口使用，但内部没有上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。 2、P1口 只做I/O口使用，其内部有上拉电阻。 3、P2口 有两个功能： （1）扩充外部存储器时，当作地址总线（A8~A15）使用。 （2）做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻。 4、P3口 有两中功能 除了作为I/O口使用外（内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置。 P30……RXD（串行输入口） P31……TXD（串行输出口） P32……/INT0（外部中断） P33……/INT1（外部中断） P34……T0（TIMER0的外部输入脚） P35……T1（TIMER1的外部输入脚） P36……/WR（外部数据存储器的写入控制信号） P37……/RD（外部数据存储器的读取控制信号） 端口1、2、3有内部上拉电阻，当作为输入时，其电位被拉高，若输入为低电平可提供电流源；其作为输出