基于AT89S52微处理器的仪表系统单片机教学板-外文翻译

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1、英文文献译文基于AT89S52微处理器的仪表系统单片机教学板KHAIRURRIJAL, Muhammad M. Munir, ASEP SUHENDI, HENDRAYANA THAHA, MAMANBUD I MAN印度尼西亚万隆科技学院(ITB)物理系 印度尼西亚 万隆40132迦尼萨路102005年七月二十五号接收2006年8月2号收录摘要：本文介绍了一款基于AT89S52 (MCS-51系列的一款微控制器)单片机教学 板，板载资源有AD转换模块，串并口通讯模块，输入输出设备，例如：按 钮，键盘，七段码显示，发光二极管，液晶显示屏等。该教学板应用于大 二学生的仪表系统课程学习，在为时15

2、周的一学期里学生们可以做五个微 控制器方面的实验；(i )单片机的基础编程(ii ) DIP开关接口技术，发光二极管，七段数码管显示(Hi)模拟转换开关，模数转换和LCD的应用(iv) 串行通信和超级终端的应用(v) 水温测量及结果显示，LabView的应用2007 Wiley Periodicals, Inc. Comput AppI Eng Educ 15: 166173, 2007; Pub Iished on Iine in WileyInterScience(www. i ntersc ience. wiley. com); DO I10.1002/cae. 20107关键词：单片机

3、；AT89S52；MCS-51微控制器；仪表系统；超级端；LabViwe引言从传统上讲，微机课程只是学电气工程的学生所学的内容1。现在搞机械 工程的人已经认识到单片机在机电一体化系统中的重要作用2 o除了电气工程 和机械工程专业几乎没有没有别的专业开单片机课程。当生物和农业工程师所血 对的涉及到嵌入式微控制器的工作变的越來越复杂后，美国乔治亚大学的生物和 农业工程专业就有了初级和高级微控制器课程3。微控制器己经被尝试用于讲 授过程控制的实验课上，在美国的明尼苏达州德鲁斯大学，化学工程的学生需要 上这些课。4西班牙拉古纳大学的应用物理，电子学和系统专业的学生也有同 样的课程5 很多物理量需要测量

4、，例如：温度，压力，质量，长度，时间，电流，光强 等。测量这些物理量的大多数现代仪器都包含微处理器，因此对一个物理学家来 说，单片机方面的专业知识拓展也很重要。本文介绍了一款基于AT89S52微处理器的单片机，它被用于印度尼西亚万隆 科技学院物理系大二学生的仪表系统课程教学上。一些和课程相配套的实验已经 在前面进行了介绍，这里不再赘言。单片机及相关开发软件介绍8位微处理器被广泛用于初级微机课程，因为相对于16位或32位的微处理器而 言它便于讲解和使用，同时价格低廉。之所以在8位微处理器中选择MCS-51系 列微处理器是因为它的广泛普及，尤其是作为一个工业标准，它的简单架构以及LEDbOUTPU

5、T WlFCTRESETMT0PORTiRST2MT1P1JAT89S52RXP1.1MicrocontrollerTXP1.CP1JPORT!P14ANALOC MULTIPLEXERINO HI K2 K M N5 INQ MZ重要作用的可能性。 6在面向大二学 生的仪表系统课稈 教学中我们需要一 款集成MCS-51微处 理器，发光二极管(LEDs),七段数码 管显示，液晶显示 器(LCD),按钮,键 盘，模数转换器的 单片机。这样学习 这门课程的学生就 能以一种更舒服的 方式來完成实验， 除此之外我们还希 望这款单片机具备 串并口通信的能力。 遗憾的是市场上并在未來它依然有着MRUTSI

6、LECT(130)没有我们图1 (a)基于AT89S52微处理器的单片机前视图220V交流电源 带排线的皮 箱(b)单片机的放大图【彩图可以在线查看，请登录www. interscience, wi ley. com 所需要的这种单片机，因此我们决定设计和开发如图1和图2所示的单片机，它 具有以下特点：(a) 8位微处理器AT89S52 (1) 8kb在系统可编程Flash存储器(ATMEL AT89S52at http： /www. atmel. com/),和工业标准80C51指令集，引脚相兼容,片 上Flash存储器允许通过个人计算机对程序存储器进行系统内重编程，此外 微处理器还提供了

7、256字节的随机存储器，32个可编程I/O 口线，3个16 位定时器，8个中断源1个全双工串口，1个看门狗定时器。(b) 多种输入输出设备：8脚拨码开关(2),按钮(3), 4x3十六进制键盘(4),8个(c) LED (5), 4个七段数码管(6), 1个和HD44780兼容的2x16字数的LCD(7), 输入设备(拨码开关，按钮，键盘)的状态由输入端口送入微处理器，同时微处理器中的数据由输出端口送到输出设备(LED, 显示器)。(c) 1个和8位微处理器相兼容的0804模数转换转换器(8) AD转换模式为逐次逼近式，转换时间：100us。ADC转换芯片与微处理器Z间有连接电路不 需要另加接

8、口电路o ADC模拟输入电压范围：0-5V。单电源供电，工作电 压为5V。ADC模拟输入电压可以由电位器(9)提供也可以通过板上的插 脚(10)由外部引入。输入选择由8路模拟电子开关CD4051 (11)完成。 电位器(9)模拟出的模拟量作为电子转换开关的输入量。(d) 板上带有一个 9 针串口，(12)接口电路是 MAX232(Dallas Semiconductor MAXIM at http:/www. maxim-ic. com/)芯片，单片机可以和PC或者是别的 单片机进行串口通信。(e) 25针并口可以让程序在单片机和PC之间进行下载/上传。(f) 电源输入端(14),可输入未调整

9、直流电压范闱：7-12Vo(g) 复位键(15)。在向AT89S52写入程序之前，有两个步骤必须完成。第一：通过PC上的编程软件编写一个完整程序，编程软件自带编辑器和编译器。 有很多适合的开发软件，Read51 (Rigel Corp., Gainesvi lie, FL;http:/www. rigelcorp. com/), Proview 32 (Franklin Software, Inc., Campbell, CA;http:/www. fsinc. com/)就是它们中的一部分，在对程序进行编辑和编译后就可 获得十六进制文件。第二:通过 AEC_ISP (AECElectroni

10、csLtd,Christchurch, NewZealand;http:/www. aec-electronics.co.nz/)或 M. Asim Khan s ISPsoftware(http:/chaokhun. kmitl. ac. th/kswichit/Pgm89v31_web/Pgm89v31. ht ml)等软件将HEX (十六进制)文件下载到单片机的微处理器中。在Microsoft Windows环境里做单片机和PC之间的串口通信时，应用超级终端(Micro-soft Corp., Redmond, WA; http:/www. microsoft .com/)是一个不错选择

11、，而且超级终端是Windows系统自带的软件。这款单片机还和Microsoft Windows环境里的LabView相兼容,LabView是一种 广泛应用于工业和仪表教学中的图形化筒业软件，借助该软件在各种应用中使用 这款单片机单片机会变的更容易，更富有吸引力。单片机在试验中的应用测量是科研过程中必不可少的一部分，测量技术就是仪器仪表的应用。表3 给出了信号在智能仪表各模块中的流程图，传感器是一种被动的(某些情况下是 主动的)将一种物理参量或变量转换成模拟电信号的设备。有时候模拟电压信号 超出AD转换芯片的输入电压范围，这时就需要调整电路对模拟电压信号进行调 整，调整后的模拟电压信号由ADC芯

12、片转换成数字信号，这些数字信号会被送 入微处理器进行处理，微处理器处理过的信号最图3信号在智能仪表各模块中的流 程图 后以数字化的方式显示。在ITB物理系，仪表系统课是一门3 学分的课程。在时长15周的1学期里， 这门课适合每周2小吋的理论课，3小吋 的实验。头3周的课程主要涉及基本的运 算放大器，数字电路方面的知识，在接下 来的7周课程里主要讲授概念，集成传感 器，信号放大器，信号处理，数据转换， 数据控制，数据显示方面的知识6最后五 周的时问用来介绍微处理器及它在仪表系统中所起的作用。标 准课程内容如下：基本运算放大器，特性，基本放大器， 电流电压转换器，桥式放大器仪表放大器 基本数字电路

13、：门电路，触发器，计数 器传感器：温度，压力，力学，湿度，位 移，光学信号放大和处理：滤波器，振荡器，调PARAMETER1ANALOG TO DIGITAL CONVERTERDIGITAL DISPLAYC SIGNAL I CONDITIONER( MICRO- I CONTROLLER制解调，数模和模数转换，噪声及降噪。数据转换，管理，读出：脉冲计数器和定时器，多路复用及多路分解，数据通 信及显示。微处理器：架构，指令集，编程，输入输出端口，中断，定时器，外围设备接 口，仪表中的作用。根据单片机的特点和课程内容，我们提供了很多适合在这款单片机上做的实验, 一些实验如下表所示：(i )微

14、处理器编程(ii) 拨码开关，LED灯，七段数码管，LCD接口技术(Hi)键盘，LED灯，七段数码管，LCD接口技术(iv) 模拟多路转换，ADC,七段码显示及LCD的应用(v) 串行通信的应用(vi) 智能仪表对物理变量(例如：温度，压力，湿度等)的测量，AD转换，测 量结果显示。为时15周的学期里每周3小时的实验课上我们做以下5个单片机相关的实验：(a)微处理器的基础编程(b)拨码开关，LED灯，七段数码管，LCD接口技术。（c）模拟多路转换开关，ADC及LCD的应用（d）串行通信（e）水温的测量及测量结果显示实验一：微处理器的基础编程rSBCParallelPort实验一的目的是了解AT

15、89S52微处理器的架构并对微处理器进行编程。第一 步：先将单片机的 并口和计算机的 打印机端口连接 起来。（图4R第 二步：通过计算机 上的开发软件对 程序进行编辑和 编译，然后将编译 后的程序下到单 片机中（图4b） 因为微处理器是 由中央处理模块 及外围模块如随 机存储器，图4单片机正通 过并口进行程序 下载【彩图可以在线 查看，请登录www. interscience, wiley. com.】只读存储器及其他支持模块组成，它的功能如图5所示就 是控制输入输出设备。所以这个实验的程序应该包含以下 内容: 图5微处理器的功能模块（i ）寻址模式：寄存器，直接，间接，立即，相对，位寻址，基址寄存器加变 址寄存器（ii）功能模式：算术，逻辑，布尔，数据传送，子程序实验二：拨码开关输入读取，点亮LED灯，七段数码管显示这个实验的内容是读取拨码开关的逻辑电平，点亮LED灯,七段数码管显示。 参照功能模块图6可知输入（8位拨码开关）经缓冲芯74L245送到微处理器端口 0上。设置74L245的E脚为低电平使能图6拨码开关输入读取，点亮LED灯，七段数码管显示74L245,拨码开关的8位输入数据送到微处理器里。为了显示输出数据，微处理 器的端口 2