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1、基于单片机的八路电压巡检系统电路专业： 08自动化 学号：111111 学生姓名：罗琦 指导教师：恩泽摘 要单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。 本次设计以AT89S5芯片为核心，辅以必要的外围电路，设计了一个简易的八路电压巡检系统，它由5V直流电源供电。 路输入模拟信号数值显示巡检系统电路可以测量0-5V的8路输入 模拟信号电压值，并在上显示或单路选择显示。按系统功能实现要求，决定控制系统采用AT8952单片机，A/D转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方
2、便地进行8路其他A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能，多路数据选，扩展的外围芯片采用usb接口芯片，设计的整个系统体积小，功耗低，有很好的可维护性，和较强的抗干扰性能。此外该系统还添加了电子时钟系统，采用时钟芯片，能完成时间的显示，调时，复位等功能。软件方面，考虑到需要指令的执行速度快，节省存储空间，可读性好，选择了C 语言编程。目录第一章 基于C51系列单片机的八路电压巡检系统电路的概述31.1 熟悉Altium designer08软件绘制电路的原理图和PCB图,keil软件编程单片机C语言,proteus软件仿真31.2硬件介绍31.3软件介绍3第二章设计方案的选择和确定32.
3、1八路电压巡检系统设计过程32.2总体设计42.3硬件设计42.4软件设计52.5总体方案的设计5第三章 系统硬件设计63.1AT89S52单片机最小系统电路63.2ADC0809的资料，DS1302和LCD16026(1)ADC0809 在51 单片机中的应用6(2) DS1302 简介：8(3) LCD1602 液晶显示简介13第四章 系统的软件设计19第五章 性能测试与分析37（1）：测试LCD1602显示功能37（2）：测试DS130237（3）：测试ADC080937（4）：最后综合测试37第六章 心得体会38工程训练成绩评定表39附图：1.基于单片机的八路电压巡检系统电路原理图41
4、附图：1.基于单片机的八路电压巡检系统电路图42第一章 基于C51系列单片机的八路电压巡检系统电路的概述1.1 熟悉Altium designer08软件绘制电路的原理图和PCB图,keil软件编程单片机C语言,proteus软件仿真八路电压巡检系统电路的设计和制作首先需要绘制电路的原理图和PCB图，因此制作的过程中需要使用Altium designer软件画图和制作电路板，本次工程训练使用的作图软件是Altium designer08的版本。了解选取元器件和以及如何画元器件，学会画封装，最关键的是学会手工布置PCB图。1.2硬件介绍1. AT89S52单片机的最小系统:由单片机供电电路，振荡
5、电路，复位电路组成。2.改系统由电源电路，1602显示电路，ds1302实时时钟电路以及ADC0809电压转换电路和程序下载接口电路组成。2. 原理图的绘制以及PCB板的制作：电路应有合理的布线，PCB图要手工布线。3. .键盘输入电路：在本次实验中，有四个按键作为输入设备1.3软件介绍1. 学会使用液晶LCD1602，并学会用单片机C语言编程，并编写液晶1602程序，显示出自己的名字和学号。2. 学会使用时钟芯片DS1302，编写DS1302的程序和液晶显示程序，然后显示出来。3. 学会使用芯片ADC0809，编写ADC0809的程序液晶显示程序，然后显示出来。4. 最后编写三个子程序综合程
6、序，并在自己的制作出的八路电压巡检系统电路板上调试成功。第二章 设计方案的选择和确定2.1八路电压巡检系统设计过程 接受任务 明确任务，归并要求 选机，划分软硬件 软件设计硬件设计 调试 排除故障，修改程序 固化程序应用系统独立运行完成2.2总体设计在应用系统进行总体设计时，可根据应用系统提出的各项技术性能指标，拟定出性能价格比最高的方案。首先，应根据任务的繁杂程度和技术指标要求选择机型。目前，常用单片机有CS51系列，ARM单片机，DSP等。在总体方案设计过程中，必须对软件和硬件综合考虑，原则上，能用软件解决的任务就尽可能用软件来完成，以降低硬件的成本，简化硬件结构。总体方案一旦确立，系统的
7、大致规模和软件的基本框架就确定了。2.3硬件设计硬件设计是指应用系统的电路设计，包括主机、控制电路、存储器、I/O口、AD转换电路等。硬件设计时，应考虑拥有充足余量，下面设计应注意以下问题。用系统硬（）程序存储器（选容量较大的EPROM芯片，如2764(8KB),27128(16KB),尽量避免用小容量的芯片组合。）（2）数据存储器和I/O口 扩展外部RAM或I/O口，那么RAM芯片可用6264（8KB）或62256（32KB）原则上应尽量减少芯片数量，使译码电路简单，I/O口芯片一般选用8155（带有256KB静态RAM）或8255，这类芯片接口线多，逻辑简单。（3）地址译码电路通常采用全译
8、码，部分译码或线选法。应考虑充分利用存贮空间和简化硬件逻辑方面的问题。（4）总线驱动能力、主要是MCS-51外部扩展能力，4个8位并行口的负载能力有限，P0 口能驱动8个LSTTL。 （5）系统速度匹配以及抗干扰措施等方面。2.4软件设计单片机应用系统的软件设计是研制过程中任务最繁重的一项工作，其难度也比较大，在本实验中要用到C51来编写程序。单片机应用系统的软件主要包括两大部分：即用于管理单片微型计算机工作的监督管理程序和用于执行实际具体任务的功能程序。对于前者，尽可能利用现成微型计算机系统的监控程序。后者要根据应用系统的功能要求来编写程序。计算机应用系统的软件设计千差五别，不存在统一模式，
9、开发一个软件的明智方法是尽可能采用模块化结构。在各个程序模块分别进行设计、编制和调试后，最后再将各个程序模块连接成一个完整的总程序进行调试。（1）系统调试电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。通常借助电气仪表进行故障检查。软件调试是利用开发工具进行软件在线仿真调试，在软件调试的过程中也可以发现硬件故障。软件调试可以一个模块一个模块的进行，一个子程序一个子程序的调试最后连起来总调。2.2基于单片机的八路电压巡检电路设计设计出的八路电压巡检电路应具备以下功能：1. 系统功能：电压测量，能够实时显示当前的电压值。2. 通道选择：能够实时选择所需要显示的通道电压值。3. 时钟功能：能作为时钟使用，显示
10、当前时间。4. 时钟设置功能：能够通过按键设定时间，修改当前时间。2.5总体方案的设计设计出的八路电压巡检电路要具有AD转换和时钟的功能。电路所需要的电路模块及元器件为：单片机AT89S51,AD转换ADC0809,显示设备液晶1602，时钟电路DS1302，键盘输入电路，电源电路，以及程序下载接口电路。ADC0809 AT89S52液晶显示LCD1602DS1302 时钟模块键盘输入 程序下载接口电路复位电路 电源电路第三章 系统硬件设计3.1AT89S52单片机最小系统电路单片机的主要功能是负责整个系统的控制，承担复杂的数据处理任务，一个典型的单片机最小系统通常由时钟电路、复位电路、片外R
11、AM、片内ROM、按键、液晶显示器、外部扩展等部分组成，单片机最小系统的结构框图如图：（1）时钟源电路单片机内部具有一个高增益反向放大器，用于构成振荡器，通常在引脚XTAL1和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，可以根据情况选择6MHZ和12MHZ等频率的石英晶体，补偿电容通常选择30PF左右的瓷片电容。（2）复位电路单片机最小系统采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作，（3）键盘输入电路（4）电源电路用来给系统所有电路供电所用。（5）液晶1602显示电路液晶1602是专门用来显示字母、数字、字符等的点阵型液晶模块，由若干5*7、5*11等点阵字符位组成。3.
12、2ADC0809的资料，DS1302和LCD1602(1)ADC0809 在51 单片机中的应用51 测试网论坛版主/黄海我们在做一个单片机系统时，常常会遇到这样那样的数据采集，在这些被采集的数据中，大部分可以通过我们的I/O 口扩展接口电路直接得到，由于51 单片机大部分不带AD 转换器，所以模拟量的采集就必须靠A/D或V/F 实现。下现我们就来了解一下AD0809与51 单片机的接口及其程序设计。1、AD0809 的逻辑结构ADC0809 是8位逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成（见图1）。多路开关可选通8个模拟通道
13、，允许8 路模拟量分时输入，共用A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D 转换完的数字量，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。2、AD0809 的工作原理IN0IN7：8 条模拟量输入通道ADC0809 对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是05V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。地址输入和控制线：4条ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A， B，C 三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B 和C 为地址输入线，用于选通IN0IN7 上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。C B A 选择的通道0 0 0 IN00 0 1 IN10 1 0 IN20 1 1 IN31 0 0 IN41 0 1 IN51 1 0 IN61 1 1 IN7数字量输出及控制线：11 条ST 为转换启动信号。当ST 上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D 转换；在转换期间，ST 应保持低电平。EOC 为转换结束信号。当EOC 为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D 转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向
