测控专业综合课程设计设计精密测试数据采集系统.doc

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1、目录设计精密测试数据采集系统1设计任务书11 数据采集系统概述21.1数据采集系统的基本概念21.2数据采集系统的组成21.3数据采集系统的特点42 测量放大器集成芯片AD52252.1测量放大器52.2 AD522型放大器52.2.1 AD522引脚说明52.2.2 AD522的器件特性63 采样定理与抗混滤波73.1采样定理73.1.1采样定理73.1.2 采样定理中的两个条件的物理意义83.2频率混叠83.2.1 频混的产生83.2.2频混的消除93.3有源滤波器93.3.1三种常用有源滤波器的比较103.3.2巴特沃斯滤波器113.4巴特沃斯低通滤波器的设计123.4.1 常用设计巴特

2、沃斯低通滤波器指标123.4.2 巴特沃斯低通滤波器传递函数的计算124 模/数转换器154.1 A/D转换器芯片ADC0809154.1.1 ADC0809引脚154.1.2 ADC08094转换器的工作时序164.2 AT89C51简介164.2.1 AT89C51单片机的主要特性174.2.2 AT89C51单片机的引脚174.3.硬件连接194.4.软件实现195 利用RS-232C实现上位机与下位机的通信235.1 RS-232C简介235.2 MAX232芯片245.3 串行通信的硬件连接255.4 软件实现26测控网络通信系统与人机交互设计接口30设计任务书301系统组成:312

3、 PC 主机与节点群之间串行通信的实现322.1 利用VB6.0 提供MSComm 通信控件访问串口322.2 程序设计343.人机交互接口设计353.1按键接口：363.1.1 按键原理：363.1.2 常用键盘接口373.1.3键盘驱动程序实例403.2 LCD显示接口413.2.1 LCD简介413.2.2 在嵌入式Linux中驱动LCD443.2.3 LCD接口电路483.2.4 uClinux下开发LCD应用程序51精密丝杆加工工艺设计551.设计任务书561.1设计目的561.2设计要求561.3题目561.4设计要求571.5原始数据571.6设计简图571.7提交材料572、总

4、体方案设计572.1丝杆牙型设计5722丝杆加工工艺过程设计583、工装设计593.1夹具设计593.1.1铣键槽专用夹具593.1.2车/磨专用夹具593.2工装方案设计613.2.1工艺基准设计613.2.2精车工装设计614、工艺路线设计614.1下料及校直614.2球化退火62工艺参数6243切端面634.4打顶尖孔63工艺参数644.5粗车外圆、小轴肩及倒两端倒角64工艺参数644.6粗车螺纹654.7去应力退火654.8粗磨外圆及轴肩664.8.1外圆磨削的形式664.8.2外圆磨削的方法664.8.3工艺参数674.9半精车螺纹674.9.1精车刀具674.9.2丝杆车床674.

5、9.3工艺参数684.10铣键槽68工艺参数684.11淬火69工艺参数：694.12回火70工艺参数704.13粗磨外圆70外圆磨削的方法70工艺参数714.14粗磨螺纹714.15低温时效71工艺参数714.16研磨两顶尖孔724.17精磨外圆72高精度、小粗糙度磨削72工艺参数724.18精磨螺纹724.19丝杆的检验、储存735、精密丝杆的加工精度分析755、1车削螺纹精度分析755.1.1螺距误差755.1.2牙型误差785.2磨削螺纹精度分析78设计小结80文献参考81 设计精密测试数据采集系统设计任务书设计题目 精密测试数据采集系统设计设计目标针对国际电工电压标准5V的规定，要求

6、能根据信号源电压的范围进行调理和计算，并能根据采样定理设计满足要求的滤波器，然后针对处理后的电压值进行A/D转换，数据标定以及数码显示。设计内容1.利用运算电路把不同电压范围的信号处理到5V范围。2.根据采样定理，利用有源滤波器对信号进行抗混滤波设计。3.利用ADC0809等器件对数据进行A/D转换，采用C语言编写A/D转换过程。4.编写C语言上位机通信程序（采用RS232协议）实现对底层数据的采集与处理。设计要求1.信号电压范围：-0.5V2.5V；2.频率成分：信号频率50100Hz，干扰频率650750Hz；3.滤波器类型：巴特沃斯有源滤波器，通带增益Kp=1。4.正确描述抗混滤波原理和

7、采样定理；5.要求列出详细的调理电路计算分析和元器件的选择过程。电路设计采用集成仪器运算放大器。说明书中应写明所采用的器件、器件特性及工作原理。6.系统描述滤波器设计和器件选择过程；7.编写数据采集系统单片机工作原理及有关器件的选择原则和目的；8.编写串口通信程序完成数据采集；9.说明书中完整画部分电路图和程序描述。1 数据采集系统概述1.1数据采集系统的基本概念数据采集（Data Acquisition）就是将要获取的信息通过传感器转换为信号，并经过信号调理、采样、量化、编码和传输等步骤，最后送到计算机系统中进行处理、分析、存储和显示。相应的系统称为数据采集系统。一个数据采集系统通常是由传感

8、器（sensor）、信号调理电路（signal conditioning circuit）、A/D转换器（analog-digital converter，ADC）及微型计算机等4个主要部分组成。信号调理电路包括信号放大、隔离、模拟滤波、多路转换等。数据采集系统的任务，就是采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的计算和处理，得到所需的数据。同时，将计算机得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的见识，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。1.2数据采集系统的组成数据采集系统主要有硬件和软件两部分组成，其中硬件部分又可分为

9、模拟部分和数字部分。计算机数据采集系统的硬件基本组成如下图1-1所示。图1-1 计算机数据采集系统的硬件基本组成 从图1-1可以看出，计算机数据采集系统一般有传感器、前置放大器、滤波器、多路模拟开关、采样/保持（/）器、模数（/）转换器和计算机系统组成。以下介绍各个组成部分的功能。（1）传感器传感器的作用是把非电的物理量（如速度、温度、压力等）转变成模拟电量（如电压、电流、电阻或频率）。（2）前置放大器前置放大器用来放大和缓冲输入信号。由于传感器输出的信号较小（如：常用热电偶的输出变化往往在几毫伏到几十毫伏之间，电阻应变片输出电压的变化只有几个毫伏），因此需要加以放大以满足大多数/转换器的慢量

10、程输入的要求。此外，某些传感器内阻比较大，输出功率较小，这样放大器还起到阻抗变换器的作用来缓冲输入信号。（3）滤波器传感器以及后续处理电路中的器件常会产生噪声，人为的发射源也可以通过各种耦合渠道使信号通道感染上噪声。例如，工频信号可以成为一种人为的干扰源。为了提高模拟输入信号的信噪比，常常需要使用滤波器对噪声信号进行一定的衰减。（4）多路模拟开关多路模拟开关可以分时选通来自多个输入通道中的某一路通道。因此，在多路模拟开关后的单元电路，如采样/保持电路、模/数转换电路以及处理器电路等，只需要一套即可，这样可以节省成本和体积，但这仅适用于物理量变化比较缓慢、变化周期在数十至数百毫秒之间的情况下。一

11、般模拟多路开关有个模拟输入端，N个通道选择器，由N个选通信号控制选择其中一个开关闭合，使对应的模拟输入端与多路开关的输出端接通，让该路模拟信号通过。有规律地周期性改变N个选通信号，可以按固定的序列周期性闭合各个开关，构成一个周期性分组的分时复用输出信号，由后面的A/D转换器分时复用对个通道模拟信号进行周期性转换。（5）采样/保持器多路模拟开关之后是模拟通道的转换部分，它包括采样/保持电路和A/D转换电路。采样/保持电路的作用是快速拾取多路模拟开关输出的子样脉冲，并保持幅值恒定，以提高A/D转换器的转换精度，如果把采样/保持电路放在模拟多路开关之前（毎道一个），还可实现对瞬时信号同时进行采样。A

12、/D转换器完成一次转换需要一定的时间，在这段时间内希望A/D转换器输入端的模拟信号电压保持不变，以保证有较高的转换精度。这可以利用采样/保持器来实现，采样/保持器的加入，大大提高了数据采集系统的采样频率。（6）模/数转换器采样/保持电路输出的信号送至A/D转换器，A/D转换器是模拟输入通道的关键电路。由于输入信号变化的速度不同，系统对分辨率、精度、转换速率及成本的要求也不同，因此/转换器的种类也较多。目前，采样/保持电路和/转换电路普遍采用单片集成电路，有的单片A/D转换器内部还包含有采样/保持电路、基准电源和接口电路。A/D转换器的结果输出给计算机，有的采用并行输出，有的则采用串行输出。使用

13、串行输出结果的方式对长距离传输和需要光电隔离的场合较为有利。（7）计算机系统计算机系统是整个计算机数据采集系统的核心。计算机控制整个计算机数据采集系统的正常工作，并且把A/D转换器输出的结果读入到内存，进行必要的数据分析和数据处理。计算机系统包括计算机硬件和计算机软件，其中计算机硬件是计算机系统的基础，而计算机软件是计算机系统的灵魂。（8）定时与逻辑控制电路定时电路就是按照各个器件的工作次序产生各种时钟信号，而逻辑控制电路是依据时序信号产生各种逻辑控制信号。数据采集系统个器件的定时关系是比较严格的，如果定时不合适就会严重影响系统的精度。1.3数据采集系统的特点微型计算机数据采集系统的特点是：（

14、1）系统结构简单，技术上容易实现，能够满足中、小规模数据采集的要求。（2）微型计算机对环境的要求不是很高，能够在比较恶劣的环境下工作。（3）微型计算机的价格低廉，降低了数据采集的成本。（4）微型计算机数据采集系统可作为集散型数据采集系统的一个基本组成部分。（5）微型计算机的各种I/O模板及软件都比较齐全，很容易构成系统，便于使用和维修。2 测量放大器集成芯片AD5222.1测量放大器在数据采集系统中，被检测的物理量经过传感器变换成模拟电信号，往往是很微弱的毫伏级信号，需要用放大器加以放大。而通用运算放大器一般都具有毫伏级的失调电压和毎度数的温漂，因此通用运算放大器不能直接用于发达微弱信号，而测

15、量放大器则能较好地实现此功能。测量放大器是一种带有精密差动电压增益的器件，由于它具有高输入阻抗、低输出阻抗、强抗共模干扰能力、低温漂、低失调电压和高稳定增益等特点，使其在检测微弱信号的系统中被广泛用作前置放大器。测量放大器的电路原理如下图1-2 所示。由图可见，测量放大器由三个运放构成，并分为二级：第一级是两个同相放大器、，因此输入阻抗高；第二级是普通的差动放大器，把双端输入变成对地的单端输出。图1-2 测量放大器原理电路2.2 AD522型放大器在此次课程设计中，选用了美国Analog Devices公司提供的AD522型放大器。该放大器就是按照上述原理设计的单片集成测量放大器。2.2.1

16、AD522引脚说明AD522是集成精密测量放大器，它的非线性度为0.005%（G=100时），在0.1Hz100Hz频带内噪声的峰-峰值为1.5mV，共模抑制比MRR100dB(G=100)。AD522采用14脚双列直插式封装，它的引脚功能如下图1-3及表1-1所示：图1-3 AD522引脚 图1-4 AD522的基本连接表1-1 AD522引脚功能引脚名称功能引脚名称功能1+INPUT正输入端8V+正电源端2R GAIN增益被偿端9GND地参考端3-INPUT输入端10NC不接4NULL空端11REF参考端5V-负电源端12SENSE补偿端6NULL空端13DATA GUARD数据保护端7O

17、UTPUT输出端14R GAIN增益补偿端引脚OFFSET（4，6）用于调整放大器零点，调整线路是芯片4、6端接到10电位器的两个固定端，电位器滑动端接负电源（脚5），AD522的基本连接如上图1-4所示。引脚2和14连接调整放大倍数的电阻。引脚13用于连接信号传输导线的屏蔽网，以减少外电场对输入信号的干扰。2.2.2 AD522的器件特性 AD522可以提供高精度的信号调理，它的输出失调电压漂移小于1V/，输入失调电压漂移低于2.0V/,共模抑制比高于80dB(在G=1000时为110dB)，G=1时的最大非线性增益为0.001%，典型输入阻抗为10 9。AD522使用了自动激光调整的薄膜电

18、阻，因而公差小、损耗低、体积小、性能可靠。同时，AD522还具有单片电路和标准组件放大器的最好特性，是一种高性价比的放大器。为适应不同的精确度要求和工作温度范围，AD522提供有三种级别。其中“A”和“B”为工业级，可用于-25+85。“S”为军事级，用于-55+125。AD522可以提供四种漂移选择。输出失调电压的最大漂移随着增益的增加而增加。失调电流漂移所引起的电压误差等于失调电流漂移和不对称源电阻的乘积。另外，AD522的非线性增益将随关闭环增益的降低而增加。AD522放大器的共模抑制比的测量环境条件为10V,使用阻值为1k的不对称电阻。在低增益情况下，共模抑制比主要取决于薄膜电阻的稳定

19、性，但由于增益带宽的影响，AD522在60Hz以下频率时相对比较恒定。但在有限的带宽中，AD522的相移将随着直流共模抑制比的升高而增加。在动态性能方面，AD522的稳定时间、单位增益带宽和增益成正比。3 采样定理与抗混滤波在计算机数据采集系统中，信息总是用离散信号来表示的，而在生产和科学研究中经常遇到的各种信号往往都是连续信号。而通过对信息的采样可以将连续信息离散化。采样定理是数据采集系统的理论支持。采样过程可以看作为脉冲调制过程，采样开关可看作调制器。3.1采样定理 采样定理决定了采样信号的质量和数量；太小，会使的数量剧增，占用大量的内存单元；太小，会使模拟信号的某些信息被丢失，若将采样后

20、的信号恢复成原来的信号，就会出现失真问题，影响数据处理的精度。因此，必须有一个的依据，以确保不失真地恢复原信号。这个依据就是采样定理。3.1.1采样定理设有连续信号，其频谱为，以采样周期采得的采样信号为。如果频谱和采样周期满足下列条件：（1）频谱为有限频谱，即当时， （2） 或 则连续信号 （式1-1）唯一确定。式中。就是在采样时间间隔内能辨认的信号最高频率，称为截止频率，又称为奈奎斯特频率。采样定理指出，对一个具有有限频谱的连续信号进行采样，当采样频率为时，由采样后得到的采样信号能无失真地回复为原信号。3.1.2 采样定理中的两个条件的物理意义条件（1）的物理意义是：连续模拟信号的频率范围是

21、有限的，即信号的频率在之间。条件（2）的物理意义是：采样周期不能大于信号周期的一半。采样定理为数据采集系统确定采样频率提供了理论依据。只要遵守采样定理，一般情况下是能够由采样信号不失真地恢复出原模拟信号。3.2频率混叠3.2.1 频混的产生一般来说，采样定理在时是不适用的。另外，当时，还容易产生频率混淆现象（简称频混）。采样定理严格地规定了采样时间间隔的上限，即。如果取的过大，使时，将会发生中的高频成分（）被叠加到低频成分（）上去的现象，这种现象称为频混。不产生频混现象的临界条件是。或者说，当采样间隔一定时，不发生频混的信号最高频率。信号中能相互频混的频率为 （） （式1-2）式中，、为能相互

22、混淆的频率。3.2.2频混的消除为了使采样信号的频谱不失真，在采样时一定要满足采样定理的两个条件。为了满足采样定理的两个条件，有两个方法：一是要提高采样频率；二是要对连续信号进行低通滤波，以去除引起混频的高频成分。实际上，由于信号频率都不是严格有限的，而且实际使用的滤波器也都不具有理想滤波器在截止频率处的垂直截止特性，故不足以把稍高于截止频率的频率成分衰减掉。所以，在信号分析中，常先经消除频混滤波器滤波，然后将采样频率提高到，再对信号进行采样和处理。3.3有源滤波器有源滤波器是指用运算放大器作为电压源或电流源，配上RC网络构成的有源网络。有源滤波器有能源补充，因而可以完全不顾及网络的损耗。有源

23、低通滤波器广泛应用于模数转换（A/D）与数模转换（/A）的过程中。为了避免信号失真，输入到A/D转换器的信号频率必须小于，经D/A处理之后的输出信号必须是平滑的，这都需要由较理想的低通滤波器来实现。有源滤波器具有：良好的反馈稳定性；较低的传输阻抗；较理想的频响；较强的抗干扰能力；电路设计简单的优点。一个理想滤波器的幅度响应在要求的通带内应具有均匀而稳定的增益，而在通带以外则具有无穷大的衰减。这在物理上不可能实现。然而，可以采用各种传递函数逼近理想滤波器的频率特性。一般，所需设计滤波器的传递函数表示为： （式1-3）典型一阶、二阶低通滤波器传递函数的标准形式为： ， （式1-4）其中，A是电压增

24、益；是截止角频率；Q是品质因数。任意的传递函数均可由若干一阶滤波环节和二阶滤波环节构成，即滤波器的级联实现，其传递函数为： （式1-5）所以可以利用典型的一阶和二阶滤波环节构建任意高阶的滤波器。3.3.1三种常用有源滤波器的比较巴特沃斯（Butterworth）、切比雪夫（Chebyshev）和贝塞尔（Bessel），具有相同的基本组成，即电阻R、电容C和运算放大器，但通过各器件的信号和输出量是有区别的，关键在于转折频率及运算放大器的增益。此三种滤波器的复频响应曲线如下图1-5所示图1-5 复频响应曲线巴特沃斯滤波器是最简单的一种，只要保证处的转折频率不变，即不变，R和C的数值的选择有较大的自

25、由度。贝塞尔滤波器的增益和时间常数都是不同的，因为，是标准化系数，是转折频率。切比雪夫是复杂的一种，因为传递函数的极点分布要复杂得多。3.3.2巴特沃斯滤波器巴特沃斯低通滤波器的幅度平方函数定义为 （式1-6）其中C为一常数参数，N为滤波器阶数，为归一化低通截止频率,。 式中N为整数，是滤波器的阶次。N=4N=10N=210.707图1-6巴特沃斯低通滤波器的振幅特性巴特沃斯低通滤波器在通带内具有最大平坦的振幅特性，这就是说，N阶低通滤波器在处幅度平方函数的前2N-1阶导数等于零，在阻带内的逼近是单调变化的。巴特沃斯低通滤波器的振幅特性如图1-6所示。滤波器的特性完全由其阶数N决定。当N增加时

26、，滤波器的特性曲线变得更陡峭，这时虽然由（1-6）式决定了在处的幅度函数总是衰减3dB，但是它们将在通带的更大范围内接近于1，在阻带内更迅速的接近于零，因而振幅特性更接近于理想的矩形频率特性。滤波器的振幅特性对参数N的依赖关系如图5-5所示。 设归一化巴特沃斯低通滤波器的归一化频率为，归一化传递函数为，其中，则（1-6）式得：由于 （式1-7）所以巴特沃斯滤波器属于全极点滤波器。1图1-7 巴特沃斯低通滤波器指标3.4巴特沃斯低通滤波器的设计3.4.1 常用设计巴特沃斯低通滤波器指标 ：通带截止频率；：通带衰减，单位：dB；：阻带起始频率；：阻带衰减，单位：dB。说明：（1）衰减在这里以分贝（

27、dB）为单位；即 （式1-8）（2）当时为通常意义上的截止频率。（3）在滤波器设计中常选用归一化的频率，即3.4.2 巴特沃斯低通滤波器传递函数的计算在本次课程设计中，信号频率为50100Hz，干扰频率6500750Hz。选用巴特沃斯有源滤波器滤波器。通带增益=1。通带截止频率，通带最大衰减选，阻带截止频率，阻带最小衰减选。（1）该滤波器的技术要求： ， ， ， （2）滤波器的阶数N由并带入 ，得 即因为，所以由两边取对数得：其中这样可以求出C和N： C=0.58489 N=2.3123,因为N取大于或等于N的最小整数，所以取N=3注意：当时，即C=1，此时巴特沃斯滤波器只剩下一个参数N。（3

28、）确定巴特沃斯滤波器的传递函数H(p)。由于由，解得极点为：将p左半平面的极点赋予即其中为了便于设计，工程上已将当时，各阶巴特沃斯低通滤波器系统函数设计成表格供查阅，该表如表1-2所示。在表1-2中的函数被称为归一化巴特沃斯原型低通滤波器系统函数。表1-2归一化巴特沃斯模拟低通滤波器系统函数表阶次归一化系统函数12345由上表可知:当N=3时，（4）去掉归一化影响：上面设计中采用归一化的频率即，而实际中截止频率为，所以要进行如下的变量代换：即 =4 模/数转换器模/数转换器是一种器件，它把采集到的采样模拟信号经量化和编码后，转换成数字信号并输出。因此，在将模拟量转换成数字量的过程中，模/数转换

29、器是一核心器件，简称为A/D或ADC（analog to digital converter）。现在，A/D转换电路已集成在一块芯片上，所以应用比较方便。在本次课设中，选用了ADC0804。4.1 A/D转换器芯片ADC0809ADC0809是用CMOS集成工艺制成的逐次比较型摸数转换芯片。分辨率8位，转换时间100s，输入电压范围为05V，增加某些外部电路后，输入模拟电压可为 5V。该芯片内有输出数据锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接在CPU数据总线 上，无须附加逻辑接口电路。4.1.1 ADC0809引脚ADC089引脚图如下图1-9所示。ADC0809引脚名称及意义如下

30、：（1）VIN+、VIN：ADC0804的两模拟信号输入端，用以接收单极性、双极性和差模输入信号。（2）D7D0：A/D转换器数据输出端，该输出端具有三态特性，能与微机总线相连接。 （3）AGND：模拟信号地。（4）DGND：数字信号地。 （5）CLKIN：外电路提供时钟脉冲输入端。 图1-8 ADC0804引脚图（6）CLKR：内部时钟发生器外接电阻端， 与CLKIN端配合，可由芯片自身产生时钟脉冲，其频率为1/1.1RC。（7）CS：片选信号输入端，低电平有效，一旦CS有效，表明A/D转换器被选中，可启动工作。（8）WR：写信号输入，接受微机系统或其他数字系统控制芯片的启动输入端，低电平有

31、效，当CS、WR同时为低电平时，启动转换。（9）RD：读信号输入，低电平有效，当CS、RD同时为低电平时，可读取转换输出数据。（10）INTR：转换结束输出信号，低电平有效。输出低电平表示本次转换已经完成。该信号常作为向微机系统发出的中断请求信号。4.1.2 ADC08094转换器的工作时序ADC0809转换器的工作时序如下图1-10所示。图1-9 ADC0804的工作时序图由图1-10可见各控制信号时序关系为：当CS与WR同时为低电平A/D转换器被启动切在WR上升沿后100 模数完成转换，转换结果存入数据锁存器，同时，INTR自动变为低电平，表示本次转换已结束。如CS、RD同时来低电平，则数

32、据锁存器三态门打开，数字信号送出，而在RD高电平到来后三态门处于高阻状态。4.2 AT89C51简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的A

33、T89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。4.2.1 AT89C51单片机的主要特性与MCS-51兼容；4K字节可编程闪烁存储器；寿命：1000写/擦循环；数据保留时间：10年；全静态工作：0Hz-24Hz；三级程序存储器锁定；1288位内部RAM；32可编程I/O线；两个16位定时器/计数器；5个中断源；可编程串行通道；低功耗的闲置和掉电模式；片内振荡器和时钟电路；4.2.2 AT89C51单片机的引脚AT89C51引脚图如图1-11所示。各引脚定义：（1）VCC：供电电压。（2）GND：接地。（3）P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL

34、门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时， P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 （4）P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电 流。 P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用 图1-10 AT89c51引脚作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 （5）P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器

35、可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 （6）P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为

36、低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表1-2表示：表1-3 P3口引脚的特殊功能引脚名称功能引脚名称功能10P3.0/RXD串行输入口14P3.4/T0记时器0外部输入11P3.1/TXD串行输出口15P3.5/T1记时器1外部输入12P3.2/INT0外部中断016P3.6/WR外部数据存储器写选通13P3.3/INT1外部中断117P3.7/RD外部数据存储器读选通P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 （7）RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 （8）ALE/PROG

37、：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 （9）/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数

38、据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 （10）/EA/VPP：当/EA保持低电平时，在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 （11）XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 （12）XTAL2：来自反向振荡器的输出。4.3.硬件连接ADC0809芯片内含三态输出缓冲器，且片外有三态缓冲器控制端OE，它的输出端可以直接接到微机的数据总线上，只需解决通道选择、启动转换和输出允许

39、的控制信号即可。在Proteus中画出ADC0809与8051单片机的接口电路如下图1-12所示。图1-12 ADC0804与8051单片机连接电路图 在硬件设计中，显示采用两种方式进行切换。一种是用四位一体7段码LED进行动态显示，另外一种是用波形器显示波形4.4.软件实现实现上述电路图的C语言源程序如下：#include #include #include #includeunsigned char code dispbitcode=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;unsigned char code dispcode=0x3f,0x06,0

40、x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00;unsigned char dispbuf8=10,10,10,10,10,10,10,10;char str=0.000nr;unsigned char dispcount=0;unsigned int digit;sbit CS=P30;sbit AWR=P36;sbit ARD=P37;sbit INTR=P32;float temp;unsigned char getdata;sbit clk=P34;char couter=0;char n;void main(void)TMOD=0x21;SCO

41、N=0x50; PCON=0;TH0=(65536-4000)/256;TL0=(65536-4000)%256;TH1=0xfd;TL1=0xfd;TR0=1;TR1=1;ET0=1;ET1=1;EA=1;IE=0x91;IT0=1;IT1=1;while(1)CS=0;_nop_();AWR=0;_nop_();AWR=1;_nop_();CS=1;_nop_();while(INTR=1) ;CS=0;_nop_();ARD=0;_nop_();_nop_();getdata=P0;_nop_();ARD=1;_nop_();CS=1;temp=(5*getdata/255.0)*100

42、0;digit=(int)temp;dispbuf3=str0=digit/1000;dispbuf2=str2=(digit-dispbuf3*1000)/100;dispbuf1=str3=(digit-dispbuf3*1000-dispbuf2*100)/10;dispbuf0=str4=(digit-dispbuf3*1000-dispbuf2*100-dispbuf1*10);for(n=3;n=0;n-) SBUF=strn; while(!TI); TI=0;void t0(void) interrupt 1 using 0TH0=(65536-4000)/256;TL0=(6

43、5536-4000)%256;P2=0xFF;P1=dispcodedispbufdispcount;P2=dispbitcodedispcount;dispcount+;if(dispcount=4)P1=P1|0x80;if(dispcount=4)dispcount=0; void t1() interrupt 3 couter+;if(couter=80)clk=clk;couter=0;void receving() interrupt 4 temp=SBUF;P1=temp;RI=0; 5 利用RS-232C实现上位机与下位机的通信采用串行端口采集数据，即在各个生产参数监测点分别设置数据采集模块，使得模拟信号的传输线路不长，降低分布参数以及干扰的影响，保证A/D转换的精度。由采集模块采集模拟信号并转换成数字信号，然后通过串行通信线、串行端口（RS232）传送到计算机，将较好地解决板卡采集数据存在的问题。5.1 RS-232C简介RS-232是目前被广泛应用的异步串行数字通信电气标准，由电子工业协会EIA（Electronics Industry Association）制定。RS-232串行接口是一个25针插头（座），其针脚定义如下表1-3所示。表1-3 RS-232C标准信号针脚符号功能针脚符