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1、设计学生姓名学号：学院：自动化工程学院班级：题目：计算机控制系统1 题目背景与意义1.1 设计背景在自动控制系统的实际工程中，经常需要检测被测对象的一些物理参数，如温 度、流量、压力、速度等，这些参数都是模拟信号的形式。它们要由传感器转换 成电压信号，再经 A/D 转换器变换成计算机能够处理的信号。同样，计算机控 制外设，如电动调节阀、模拟调速系统时，就需要将计算机输出的数字信号经过 D/A 转换器变换成外设能接受的模拟信号。本次计算机控制系统课程设计的 目的就是让同学们在理论学习的基础上，通过完成一个涉及单片机 A/D 和 D/A 多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，使
2、我们不但能 够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子元 器件、等方面的知识进一步加深认识，同时在系统设计、软件编程、相关仪器设 备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。帮助同学们增进对单片机的感性 认识，加深对单片机理论方面的理解，从而更好的掌握单片机的内部功能模块的 应用以及A/D和D/A功能的实现。使学生了解和掌握单片机应用系统的软硬件 设计过程、方法及实现，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好基础。1.2 设计意义通过设计此测控装置，加深对控制系统的理解，达到活学活用的目的。理论结 合实践，锻炼综合运用能力。2 设计题目介绍2.1 设计题目设计一个基于单片
3、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：05V/420mA2.2 设计要求2.2.1 基本要求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。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
4、 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 Proteus 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 系统总体框架模拟量输. ADC0808入7模拟量输 出DAC0832键盘模块4硬件设计4.1单片机单片机是在在芯片内集成了构成一台计算机的主要器件：CPU、运算器、存储 器、I/O 口及其他功能部件的一块
5、单晶芯片。因此它的功能很强大，广泛的应用 于生产中。4.1.1单片机的选择此次设计选用AT89C51单片机作为处理核心。89C51是一种带4K字节闪烁可 编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CM0S8位微处理器，内含32根双向 且分别可寻址的10线，128字节RAM，2个16位定时计数器，全双工异步串行 口，2个中断优先级，5个中断源，片内有时钟振荡器。4.1.2时钟电路89C51的时钟信号通常由两种方式产生：内部时钟和外部时钟。实际应用中通 常采用外接晶振的内部时钟方式，在满足系统功能的前提下，应选择低一些的晶 振频率。重要在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接晶振即可。其中C2和C3 的
6、作用是稳定频率和快速起振。4.1.3复位电路单片机的初始化操作，给复位脚RST加上大于2个机器周期（即24个时钟振 荡周期）的高电平就使AT89C51复位。复位时，PC初始化0000H,程序从0000H单元开始执行。除系统的正常初始 化外，当程序出错（如程序跑飞）或操作错误时系统处于死锁状态时，需按复位 键使RST脚为高电平，使AT89C51摆脱“跑飞”或“死锁”状态而重新启动程序。复位电路与单片机连接如图。I_t1叩 rih；_一 ndlRG4.2 A/D转换器模拟量输入通道的任务是把在工业现场中采集到的模拟量转换成计算机可识 别的数字量。模拟量输入通道一般有信号预处理、多路模拟开关、前置放
7、大器、 采样保持器、A/D转换器、接口和控制电路组成。其核心是A/D转换器。4.2.1 A/D转换器的选择目前转换器的型号有很多，精度和位数的选择范围很大。对于本次设计，可选 用8路的转换器。位数越多，精度越高，现在普遍使用ADC0808，它的性价比 高，而且满足本次设计。4.2.2 ADC0808功能简介ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。其 内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8 路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0808是ADC0809的简化版本， 功能基本相同。一般在硬件仿真时采用ADC0808进行A/D转换，
8、实际使用时采 用ADC0809进行A/D转换。（1）ADC0808引脚结构帖一 I廷START OC OE CLOCt REH*) GHDD| 1112ADC即即抚2JXH222L20阳1$!7俺If一 ADDAADDUL駅1X 一応ED-!REK- 一巧（2）各引脚功能如下ADC0808 管脚图8、14、15和1721： 8位数字量输出端。22 （ALE）:地址锁存允许信号，输入，高电平有效。6（START）： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使 其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。7（EOC）： A/D 转换结束信号，输出，当 A/D 转换
9、结束时，此端输出一个高 电平（转换期间一直为低电平）。9 （0E）:数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输 入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。10 （CLK）:时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。12 （VREF（ +）和16 （VREF（-）:参考电压输入端11 （Vcc）:主电源输入端。13 （GND）:地。2325（ADDA、 ADDB、 ADDC）: 3 位地址输入线，用于选通 8 路模拟输入 中的一路。4.2.3 ADC0808 与单片机的连接FOBADO FO.fAEI ro.2!AE2F0.3!AD3F0.4AE4ra.5；!AE5
10、FO.6?AFO.TiAE-7P2EA8 吃1盟 P2.2/A1O P2.-WA11 F2.A12 P2.&A-13 P2 a!A-14 P2.7/A15P3.D.RXD 尸 3liTXD Fa.lNTa PJlNTiP3.4-T0P3.&T1P3.61 殛P3.7W0r3813723633543422652D721RS22尿I J23rU42410ALE-itirvL1imSTARTIN20262717EOC281=27殳IN4INS-OUT1INBOUT2IIWOUT3OUT4321a10斗20T12=_r?口 2INTO13J13258T|1424ADD 日OUT6ADD COUTTALEOUTS15D?5II2314f6WR17T17R；i+&V112VRE1F(+)VREF(-)DE9OEAADCDSD8一4.3 D
