多路数据采集系统.docx
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多路数据采集系统
湖南工程学院
课程设计
课程名称单片机原理与应用
课题名称多路数据采集系统
专业
班级
学号
姓名
指导教师
2015年3月12日
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称单片机应用
课题多路数据采集系统设计
专业班级
学生姓名
学号
指导老师李晓秀、赵葵银、周向红
审批
任务书下达日期2015年3月9日
任务完成日期2015年3月14日
目录
第1章总体设计方案-4-
1.1设计内容与要求-4-
1.2单片机多路数据采集系统原理-4-
1.3系统总框图-4-
第2章系统硬件电路设计-6-
2.1LED显示单元-6-
2.2按键输入模块设计-6-
2.3AD转换单元-7-
第3章系统软件设计-9-
3.1主程序设计流程图-9-
3.2主程序设计-9-
第4章系统仿真调试-13-
第5章总结-15-
参考文献-16-
附录-18-
电气与信息工程系课程设计评分表-19-
设计内容与设计要求
设计内容：
利用单片机为核心设计一个多路数据采集系统，要求每个通道的信号经A/D转换后以10进制数在LED显示器上显示，并能够通过键盘操作切换采集、显示不同通道的数据。
设计要求：
1）确定系统设计方案；
2）进行系统的硬件设计；
3）完成必要的参数计算与元器件选择；
4）完成应用程序设计；
5）硬件电路及应用程序的调试。
主要设计条件
1、PC机及单片机调试软件；
2、PROTUES软件；
3、系统设计、调试所需的元器件。
说明书格式
1.课程设计任务书
2.目录
3.总体方案确定
4.各单元硬件电路设计说明及计算方法
5.软件设计与说明（包括流程图）
6.调试结果与必要的调试说明
7.程序清单
10、总结
11、参考文献
附录
附录A系统原理图
附录B程序清单
进度安排
设计时间为两周
第一周
星期一、上午：
布置课题任务，讲课及课题介绍
下午：
借阅有关资料，总体方案讨论
星期二、系统总体方案、硬件设计
星期三、硬件设计及调试
星期四、软件设计及调试
星期五、软件设计及调试
第二周
星期一、软件设计及调试
星期二、软件设计及调试
星期三、软件设计及调试
星期四、写说明书
星期五、上午：
写说明书，整理资料
下午：
交设计资料，答辩
参考文献
阎石.数字电子技术基础[M].北京：
清华大学电子学教研组
董诗白.模拟电子技术基础[M].北京：
清华大学电子学教研组编
孙梅生.电子技术基础课程设计[M].北京：
高等教育出版社
郭三明.数字电子技术基础实验[M]
陈大钦.电子技术基础实验[M].北京：
高等教育出版社
曹国清.数字电路与逻辑设计[M].
第1章总体设计方案
1.1设计内容与要求
本课题要求以MCS-51系列单片机为核心，设计一个数据采集系统。
要求：
（1）用给定的出ADC0808和AT89C51芯片制作AD转换系统以及数据的采集显示；
（2）用按键实现开机显示、显示采集数据、复位等控制；
（3）用4位LED数码管显示所采集数据。
1.2单片机多路数据采集系统原理
所设计系统通过按键申请AT89C51中断，从而改变ADC0808通道地址，
实现能在任意时间切换不同通道的要求。
ADC0808转换成二进制数后，送给MCS-51单片机，然后单片通过相应的数据处理和分析，根据数据处理的结果然后确定是否置位相应管脚报警，同时通过P2口把处理后的结果输送给LED数码管显示ADC0808装换后的结果，同时在LED数码管上显示当前的工作通道编号。
1.3系统总框图
选用ADC0808的IN0,IN1通道，分别输入0V～5V直流电压，来模拟要采集的信号，将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号传送给AT89C51的P1口，然后通过AT89C51芯片进过数据处理和分析通过P3和P2口送给数码管显示。
同时AT89C51芯片控制着ADC0808的通道地址。
系统框图如图1-1。
图1-1系统设计框图
第2章系统硬件电路设计
2.1LED显示单元
本LED显示器使用共阴极LED7SEG-MPX4-CC-BLUE可自动轮流显示8路输入模拟电压的数字值，最小分辨精度为0.02V，最大显示数值为255（输入为5V时），模拟输入最大值为5V。
数码管显示单元采用动态扫描显示，该模块共有四个共阴数码管组成，其段选与AT89C51的P3口相连，四个位选管脚通过位驱动（74HC573）分别于AT89C51的P2.4、P2.5、P2.6、P2.7相连。
74HC573是8位同相驱动器，这里只需要用到4位驱动，LE管脚接高电平，OE’管脚接地。
LED显示器接线图如图2-1所示。
图2-1LED7SEG-MPX4-CC-BLUE
2.2按键输入模块设计
本系统因为按键数目3个所以采用独立式键盘设计。
独立式按键其实就是一组相互独立的按键，这些按键一段与单片机I/O口直接相连，另一端接地。
如下图2-3所示，3个按键分别接到P1.0—P1.1和RET口，这三个口的输入口线经过三个电阻接VCC。
所以当无按键按下时，这3个接口都处于高电平状态，当有按键按下时，对应的接口变为低电平。
如图2-5。
图2-3按键电路
2.3AD转换单元
多路数据采集系统，通过多路模拟开关控制多路之间的切换，实现单片A／D芯片对多路数据信号的逐个采集。
模数转换的核心是模数转换器（ADC），即A／D芯片。
它将输入的模拟信号进行量化，即把连续的模拟信号转换为计算机能处理的离散数字信号。
因此，数据采集系统的性能在很大程度上取决于A／D芯片的性能。
A／D芯片的主要参考指标是：
量化误差、零位偏置误差、增益误差和非线性误差等。
其设计如图2-6。
图2-6ADC0808
第3章系统软件设计
3.1主程序设计流程图
本设计软件分为三部分，主程序、按键显示程序和定时中断服务程序，如下图所示。
主程序完成初始化工作、序完成初始化工作，调用显示函数，进行键盘扫描，查询是否有键按下，有键按下则进入按键处理，无键按下继续扫描。
其流程图如图3-1所示。
3.2主程序设计
ORG0000
MOVSP,#60H
MOV7AH,#0aH;置显示缓冲区初值为“----”
MOV7BH,#0aH
MOV7CH,#0aH
MOV7DH,#0aH
LP:
ACALLDIS；调显示子程序
ACALLDAY；调延时程序
ACALLKEY
SJMPLP
KS1:
ANLP1,#0FH；P1口低4位为输入
MOVA,P1；读P2的低4位
CPLA；A取反，无键按下低4位为“----”
ANLA,#0FH；高4位屏蔽为0
RET
KEY:
LCALLKS1；查键
LCALLDIS；调显示
STA1:
JZKEY；无键按下，转KEY
LCALLDIS；邮件按下去抖动
LCALLDIS
LCALLKS1
JZKEY
JNBP1.0,LOOP0；有键按下，确定按下键
JNBP1.1,LOOP1
LJMPKEY
LOOP0:
MOV7AH,#01H；按键1按下，执行
MOV7BH,#01H
MOV7CH,#01H
MOV7DH,#01H
LJMPKEY
LOOP1:
MOV7AH,#02H；按键2按下，执行
MOV7BH,#02H
MOV7CH,#02H
MOV7DH,#02H
LJMPKEY
DIS:
MOVDPTR,#TAB；取字型表首地址
MOVR0,#7AH；取显示缓冲区首地址
MOVR2,#0EFH；取位选控制码初值
MOVR3,#4
DIS1:
MOVA,R2
MOVP2,A；送位选码
RLA；修改位选码
MOVR2,A
MOVA,@R0；取待显示字符
MOVCA,@A+DPTR；查表取得字型码
MOVP3,A；送字型码
ACALLDAY
INCR0
DJNZR3,DIS1
RET
DAY:
MOVR6,#10
D1:
MOVR7,#248
DJNZR7,$
DJNZR6,D1
RET
TAB:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H
DB7FH,6FH,40H；共阴极字型码显示分别是0~10
END
第4章系统仿真调试
当接通电源后，开机状态为“----”如图4-1，在模拟时，按键1按下，显示器将显示“1111”如图4-2，按键2按下，显示器将显示“2222”如下图4-3。
4-1初始状态
4-2第一通道
4-3第二通道
第5章总结
通过这次实习了解到许多，也学到了许多，一开始老师就为我们制定，一个明确的计划，先是做显示，过三天后给老师检查指导，并改正错误，弄清原理。
然后，老师让我们做按键，不懂的看书与同学讨论，或咨询老师、上网查资料。
最后做DA转换模块。
开始我几乎什么都不知道，显示都做不好，跟不要提按键，DA模数转换了。
多亏老师给我耐心指导，给我们画硬件图，让我们弄清51单片机管脚接线，以及内部时钟、外部脉冲的施加。
最后终于把按键和显示做出来了，虽然DA转换模块，由于时间最终都没有做出，但我依然会努力做完。
为期两周的实习，就这么快的结束了，但我知道，我们与单片机的接触，才刚开始，最终像我们这个专业也离不开单片机，设计虽然做完，但我们学的东西还多着，但我已深深渴望了解这一门深奥的科学，因为只有这样我们才能，真正学到东西，将来在找工作时，多份实力。
参考文献
阎石.数字电子技术基础[M].北京：
清华大学电子学教研组
董诗白.模拟电子技术基础[M].北京：
清华大学电子学教研组编
孙梅生.电子技术基础课程设计[M].北京：
高等教育出版社
郭三明.数字电子技术基础实验[M]
-陈大钦.电子技术基础实验[M].北京：
高等教育出版社
附录
元器件清单：
元件名称
数量（个）
AT89C51单片机
1
ADC0808
1
4位一体共阴极数码显示管
1
74HC573同相驱动
1
D触发器
1
1nF电容
3
1KΩ电阻
11
按键开关
3
1MHZ晶振
1
导线
若干
电气与信息工程系课程设计评分表
项目
评价
优
良
中
及格
差
设计方案的合理性与创造性（10%）
开发板焊接及其调试完成情况*（10%）
硬件设计或软件编程完成情况（20%）
硬件测试或软件调试结果*（10%）
设计说明书质量（20%）
设计图纸质量（10%）
答辩汇报的条理性和独特见解（10%）
答辩中对所提问题的回答情况（10%）
完成任务情况（10%）
独立工作能力（10%）
出勤情况（10%））
综合评分
指导教师签名：
________________
日期：
________________
注：
表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；
此表装订在课程设计说明书的最后一页。
课程设计说明书装订顺序：
封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。
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