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1、 测控网络与通讯技术综合设计 学院 自动化与电气工程学院 姓名 王创 班级 控制科学与工程 学号 2016年1月整理学习来自网络 仅供参考目录1.设计内容12.硬件电路设计12.1单片机最小系统12.2 AD转换电路设计22.3 8255电路设计32.4显示电路设计42.5周期测量电路设计43. Proteus软件仿真54. 总结7附录 81.设计内容设计一个计算机应用系统，要求有数字量输入输出通道，模拟量输入输出通道，同时实现输入脉冲的周期测量，并将测量结果用液晶显示器进行显示。2.硬件电路设计压力信号信号调理电路A/D转换器 单片机AT89C51电源键盘显示器报警图1 系统原理框图本次设计
2、是基于AT89C51单片机的测量与显示。把外部输入信号转换成电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至A/D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘，向计算机系统输入各种数据和命令，让单片机系统处于预定的功能状态，显示需要的值。2.1单片机最小系统AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。在单片机上同时采用74LS38译
3、码器产生片选信号。AT89C51的PO和P1口口作为普通I/O端口使用，作为与外部传送数据的8位数据总线，外接上了上拉电阻。 AT89C51主要特性：（1） 与MCS-51 兼容； （2） 4K字节可编程闪烁存储器；（3） 寿命：1000写/擦循环；（4）数据保留时间：10年；（5）全静态工作：0Hz-24Hz；（6）三级程序存储器锁定；（7）128*8位内部RAM；（8）32可编程I/O线；（9）两个16位定时器/计数器；（10）5个中断源； （11） 可编程串行通道；（12） 低功耗的闲置和掉电模式；（13）片内振荡器和时钟电路。 图2 单片机系统2.2 AD转换电路设计模拟量输入通道的任
4、务是将模拟量转换成数字量。能够完成这一任务的器件称之为模数转换器，简称A/D转换器。本设计A/D转换采用AD1674，它为12位逐次逼近型ADC，内部具有可控三台输出缓冲器，12位数据可在一个读周期中输出，也可在两个周期中依次输出。本设计中AD采用的是完全控制模式。模拟信号都必须经过A/D转化后才能被单片机所接受，干扰信号作用于模拟信号之后，使A/D转换结果偏离真实值。如果仅采样一次，则很难确定所采样的结果是可信的真实值，为此常采用多次采样，得到一个A/D转换的数据系列，通过某种处理方法后，才能得到一个可信度较高的接近真实的值。这种从数据系列中提取逼近真实数据值的软件算法，通常称为数字滤波算法
5、及其程序设计。图3 压力测量及AD转换电路2.3 8255电路设计8255A是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯片，它具有3个8位的并行I/O口，具有三种工作方式，可通过程序改变其功能，因而使用灵活方便，通用性强，可作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。8255A接口芯片在计算机应用系统中，广泛用于连接外部设备，如打印机、键盘、显示器以及作为控制信息的输入输出口。8255为可编程并行IO接口芯片，有3个8位并行IO口，是单片机和键盘的中间接口电路。图4 8255接口电路2.4 显示电路设计显示电路采用液晶显示，采用LMO16L，该芯片采用标准的14脚（无背光）货16脚（带背光）接
6、口。D0-D7为8位双向数据线，R/W为读写信号线，高电平时为读操作，低电平时为写操作。当RS和RW共同为低电平时，可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平时，RW为高电平时，可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。E端为使能端，当E端由高电平跳变为低电平时，液晶模块执行命令。3号拐脚为液晶显示器对比度调整端，接正电源对比度最弱，接地时对比度最高。图5 显示电路2.5 周期测量电路设计周期测量电路脉冲发生器产生方波信号，通过同步计数器，然后经数据选择器到单片机中，进行周期测量。图6 周期测量电路3. Proteus软件仿真Proteus软件是英国Lab Center Elect
7、ronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件)，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16
8、/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译器。根据本次设计的基本主要内容，在Proteus软件中画出仿真电路图，其仿真电路图如图七所示，其中汇编语言经过Keil软件编译后转换为单片机可执行的文件。图七 仿真电路图4. 总结此次设计的计算机应用系统包括数字量输入输出通道，模拟量输入输出通道，并将测量结果用液晶显示器进行显示。本设计脉冲周期的测量采用了AT89C51单片机自身的计数器来实现。本次课设，我学会了使用proteu
9、s软件进行单片机系统仿真，该课设用到学过的单片机的知识，有些芯片我们之前没接触过，通过查阅资料，熟悉芯片管脚以及芯片引脚功能。在此基础上，需要对系统进行设计编程。通过进一步的交流，让我明白了，编程不难，难的是总体的编程思想，这正是我所欠缺的，需要在以后加以学习弥补。此次课设的硬件软件都是我们自己设计，这更加锻炼了我们对于整个系统的从设计到实现的技能，提高了全面性思考问题的能力。通过解决一个又一个的问题让我意识到系统的设计需要将理论与实践相结合，软件硬件相结合，我深刻体会到自身能力的严重不足。在设计中遇到了许多的困难与问题，但通过找资料以及与同学的讨论使自己从中学到了许多知识。在整个设计的过程中
10、，通过发现问题与解决问题，深知知识的深刻理解需要通过实践来夯实。最后感谢赵老师的耐心指导。附录 系统汇编程序;主程序 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 001BH ORG INTER ORG 0100HMAIN: ;MOV SP,#70H ;系统初始化 MOV R3,#41H MOV R0,#40HDID: MOV A,#00H MOV R0,A INC R0 DJNZ R3,DID MOV 60H,#00H ;测量上限放到60H62H的内存单元 MOV 61H,#40H MOV 62H,#02H ; LCALL SCANAGAIN: ;LCALL KEYSCAN ;LCALL
11、TMEASUREMENT LCALL ALARM ;LCALL SAMPLEAD ;LCALL DISPLAY AJMP AGAIN;系统自检程序;SCAN: MOV P0,#01H ;RET;报警程序 ALARM: CLR C MOV R2,#3 MOV R0,60H MOV R1,40HSUBS: MOV A,R0 SUBB A,R1 INC R0 INC R1 DJNZ R2,SUBS JC BAOJING RETBAOJING:CLR P1.7 MOV R3, #200LOOP7: MOV R4, #200LOOP6: DJNZ R4, LOOP6 DJNZ R3, LOOP7 SET
12、B P1.7 RET ;采样子程序和AD转换子程序SAMPLEAD: MOV DPTR,#7FFFH MOV A,#00H MOVX DPTR,A SETB P1.4LOOP: JB P1.4,LOOP INC DPTR MOVX A,DPTR MOV 72H,A INC DPTR MOVX A,DPTR MOV 71H,A LCALL COPEDATA RETCOPEDATA: MOV R6,#4H MOV A,72HNEXT: RL A DJNZ R6,NEXT MOV 75H,A ANL A,#0FH MOV 45H,A MOV A,75H ANL A,#0F0H MOV 74H,A MOV R6,#4H MOV A,71HBEFORE: RL A DJNZ R6,BEFORE MOV 71H,A MOV A,74H ANL A,71H MOV 44H,A CLR C MOV 56H,#7DH MOV A,56H MOV B,44H MUL AB MOV 64H,A MOV 65H,B MOV 56H,#7DH MOV A,56H MOV B,45H MUL AB MOV 66H,A
