东北电力大学自动化计算机控制系统课程设计.doc
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1、目录目录21 题目背景与意义32 设计题目介绍32.1设计目的32.2设计意义33 系统总体框架44 系统硬件设计44。1单片机选型44。1.1 80C51功能介绍:54。1。2晶振电路54。1。3复位电路54。2 A/D转换电路64。2。1 ADC0809功能介绍:74。2。2 A/D转换电路图74。3 D/A转换电路84。3。1 DAC0832功能84.3.2 D/A转换电路图94.4 稳压电源94.5调理电路104.6 报警指示灯电路104。7 键盘、显示控制电路114。7。1键盘电路114。7。2 74LS138114.7。3 74LS47124。7.4显示电路135 系统软件设计14
2、5。1 主程序框图145。2数据程序框图155。3 键盘程序框图165。4显示程序框图176 总结18参考资料18附录 总体设计电路原理图191 题目背景与意义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MCS-51单片机A/D和D/A多种资源
3、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.2 设计题目介绍2。1设计目的 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
4、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/电流信号定为:05V/420mA (020mA)2.2设计意义 通过设计此信号测控装置,加深对控制系统的理解,全面掌握所学的知识并灵活运用起来。3 系统总体框架8051稳压电源显示模块模数转换模块键盘模块声光报警数模转换模块模拟量输出模拟量输入图1 系统总体框架图4 系统硬件设计4。1单片机选型 由于80C51单片机采用的是CHMOS工艺,高速度、高密度、低功耗,具有价格便宜、易上手、抗干扰能力强、稳定性好等优点,且满足我所设计的系统要求的条件,所以此次设计选用80C51单片机作为处理
5、核心。其结构如图2所示:图2 80C51结构4.1。1 80C51功能介绍:Vss(20脚):接地VCC(40脚): 主电源+5VXTAL1(19脚):接外部晶体的一端。在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。对于CHMOS单片机,此引脚作为驱动端。XTAL2(18脚): 接外部晶体的另一端。在片内它是一个振荡电路反相放大器的输出端,振荡电路的频率是晶体振荡频率。对于CHMOS单片机,此引脚应悬浮.RST(9脚): 单片机刚接上电源时,其内部各寄存器处于随机状态,在该脚输入24个时钟周期宽度以上的高电平将使单片机复位(RESET)PSEN(29脚): 外ROM读选通信号ALE/PROG(30脚)
6、: 地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲EA/VPP(31脚): 当EA端输入高电平时,CPU从片内程序存储器地址0000H单元开始执行程序。当地址超出4KB时,将自动执行片外程序存储器的程序.当EA输入低电平时,CPU仅访问片外程序存储器。输入/输出引脚:(1)P0。0-P0.7 (39脚32脚) 作为数据总线(2)P1。0P1。7 (1脚8脚)(3)P2。0P2。7 (26脚21脚)(4)P3。0P3.7 (10脚-17脚)具有第二功能,用于特殊信号输入输出和控制信号,属控制总线。4。1。2晶振电路单片机是一种时序电路,必须供给脉冲信号才能正常工作,所以在XTAL1 XTAL2引脚接入一个
7、振荡电路,电路如图3所示:图3 晶振电路4。1。3复位电路单片机系统中需要一个硬件复位电路,用于用户的手动复位,80C51是高电平复位有效.最简单的复位电路由一个电阻、一个电解电容、一个按钮形成,电路如图4所示:图4 复位电路图 5 8051单片机最小系统4。2 A/D转换电路为了完成A/D转换功能,我选择的是A/D0809转换器,它具有易于和微处理器接口或独立使用,可满量程工作,可用地址逻辑多路器选通各输入通道,单5V供电,输入范围为05V,输入和输出与TTL、CMOS电平兼容等优点。ADC0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A/D转换芯片,可以和单片机直接接口,由一个8路模拟量通道选择开
8、关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道,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。因ADC0809的内部没有时钟电路,所需时钟信号必须由外界提供,通常使用频率为500KHZ。4。2.1 ADC0809功能介绍:图6 ADC0809芯片图D7D0:8 位数字量输出引脚.IN0-IN7:8 位模拟量输入引脚。VCC:+5V 工作电压。GND:地.REF(+):参考电压正端。REF():参考电压负端。START:A/D 转换启动信号输入
9、端。ALE:地址锁存允许信号输入端。(以上两种信号用于启动A/D 转换)。EOC:转换结束信号输出引脚,开始转换时为低电平,当转换结束时为高电平.OE:输出允许控制端,用以打开三态数据输出锁存器。CLK:时钟信号输入端(一般为500KHz)。4.2.2 A/D转换电路图图7 A/D转换电路4.3 D/A转换电路D/A转换电路我选择的是DAC0832,它具有与微处理器完全兼容,价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点。DAC0832是8位D/A转换器,它采用CMOS工艺制作,内部有两个寄存器,而这两个寄存器的控制信号有五个,输入寄存器由ILE、CS、WR1控制,DAC寄存器由WR2、Xref控制,
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