能力扩展训练课程设计说明书基于AD转换模块的单片机仿真和C语言开发.doc

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1、武汉理工大学能力扩展训练说明书目 录摘要I1 设计软件基础知识11.1 C编译器Keil介绍11.2 51单片机相关知识11.3 ADC0809简介12 多通道数据采集系统设计42.1 单片机电路42.2 ADC采样电路42.3显示模块52.4总原理图63 软件设计73.1 系统总流程图73.2 程序代码74 实验记录与结果分析134.1 仿真基本流程134.2 仿真结果144.3 结果分析155 心得体会16参考文献171 设计软件基础知识1.1 C编译器Keil介绍 Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、

2、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。 Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 KeilSoftware公司推出的uVision4是一款可用于多种8051MCU的集成开发环境(IDE)，该IDE同时也是PK51及其它开发套件的一个重要组件。除增加了源代码、功能导航器、模板编辑以及改进的搜索功能外，uVision3还提供了一个配置向导功能，

3、加速了启动代码和配置文件的生成。此外其内置的仿真器可模拟目标MCU，包括指令集、片上外围设备及外部信号等。uVision3提供逻辑分析器，可监控基于MCUI/O引脚和外设状态变化下的程序变量。uVision4提供对多种最新的8051类微处理器的支持，包括AnalogDevices的ADuC83x和ADuC84x，以及Infineon的XC866等。1.2 51单片机相关知识51单片机是对目前所有兼容intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是intel的8031单片机，后来随着技术的发展，成为目前广泛应用的8为单片机之一。单片机是在一块芯片内集成了CPU、RAM、ROM、定

4、时器计数器和多功能I/O口等计算机所需要的基本功能部件的大规模集成电路，又称为MCU。51系列单片机内包含以下几个部件：一个8位CPU；一个片内振荡器及时钟电路；4KB的ROM程序存储器；一个128B的RAM数据存储器；寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储空间的控制电路；32条可编程的I/O口线；两个16位定时计数器；一个可编程全双工串行口；5个中断源、两个优先级嵌套中断结构。1.3 ADC0809简介ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式转换器。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/

5、D转换。（1）主要特性： 1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。 2）具有转换起停控制端。 3）转换时间为100s(时钟为640kHz时)，130s（时钟为500kHz时）。 4）单个+5V电源供电 。 5）模拟输入电压范围0+5V，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为-40+85摄氏度 。 7）低功耗，约15mW。 （2）内部结构ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构如图1.1所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。 图1.1 ADC0809（3）工作过程首先输入3位地址，

6、并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。 转换数据的传送 A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采用下述三种方式。 1）定时传送方式 对于一种A/D转换其来说，转换时间作为一项技术

7、指标是已知的和固定的。例如ADC0809转换时间为128s，相当于6MHz的MCS-51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。 2）查询方式 A/D转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查询方式，测试EOC的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。 3）中断方式 把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。 不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效

8、，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。2 多通道数据采集系统设计 2.1 单片机电路单片机最小系统如下图所示，各个引脚都已经标出。图2.1 单片机最小系统其中，振荡电路以及复位电路均由单片机系统自带。2.2 ADC采样电路由于ADC0809是带地址锁存的模数转换器件，ADDA、ADDB、ADDC为模拟通道选择，编码为000111分别选中IN0IN7。ALE为地址锁存信号，其上升沿锁存ADDA、ADDB、ADDC的信号，译码后控制模拟开关，接通八路模拟输入中相应的一路。CLK为输入时钟，为AD转换器提供转换的时钟信号，典型工作频率为640KHz。START为AD转换启动信号，正脉冲启动ADDA

9、ADDC选中的一路模拟信号开始转换。OE为输出允许信号，高电平时候打开三态输出缓存器，使转换后的数字量从D0D7输出。EOC为转换结束信号，启动转换后EOC变为低电平，转换完成后EOC变成高电平。图2.2 ADC模数转换2.3显示模块以下是1602液晶引脚的接线图，中间没有接线的为数据控制端口。 1602字符型通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线 VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样： 图2.3 LCD1602模块2.4总原理图图2.4 多通道数据采集总原理图3 软件设计3.1 系统总流程图此次设计的多通道数据采集系统设置了

10、8路模拟电压输入通道。仿真中为了便于调节输入的模拟电压，在输入模拟信号时采用电阻分压，最终的采样输入电压便可根据测试需要调节，如下为系统总流程图：开始初始化ADC模数转换液晶显示结束图3.1 系统流程图3.2 程序代码#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*定义LCD1602接口信息*/sbit lcdrs=P30;/数据命令选择位sbit lcden=P31;/使能位sbit lcdrw=P32;/LCD1602数据线接P0口/*定义ADC0808接口信息*/sbit ADA=P20;sbit ADB=P21

11、;sbit ADC=P22;sbit EOC=P23;sbit CLK=P24;sbit START=P25;sbit OE=P26;/*定义数据*/uchar string1=Xuzhiqiang AD Sp;/初始化数据uchar string2=Chan from 1 to 8;uchar tab=0.0 0.0 0.0 0.0 ;/存放AD采集数据uchar tab1=0.0 0.0 0.0 0.0 ;uchar num,getdata=0;uint temp=0;/*延时函数*/void delay(uchar t)uchar x,y;for(x=t;x0;x-)for(y=110;

12、y0;y-);void delayl(uchar ltime)uchar i;for(i=ltime;i0;i-)delay(255);/*写命令函数*/void write_com(uchar com)lcdrs=0;P0=com;delay(10);lcden=1;delay(10);lcden=0;/*写数据函数*/void write_data(uchar date)lcdrs=1;P0=date;delay(10);lcden=1;delay(10);lcden=0;void disp(uchar h,l,uchar *p)write_com(0x80+h*0x40+l);while

13、(*p!=0)write_data(*p); p+; /*初始化函数*/void LcdInit()lcdrw=0;delay(5);lcden=0;/使能位置低电平 write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80);disp(0,0,&string10);disp(1,0,&string20);delayl(20);void TimeInit() TMOD=0x10;/定时器1工作于方式1,16位不重装初值 TH1=(65536-200)/256; /定时200us(5KHz) TL

14、1=(65536-200)%256; EA=1; ET1=1; TR1=1;void AdTr(bit ADDA,ADDB,ADDC,uchar channel) START=0;OE=0;START=1;START=0;/A/D转换启动信号，正脉冲启动选中的模拟信号开始转换ADA=ADDA;ADB=ADDB;ADC=ADDC;delay(5);while(EOC=0);/启动转换后EOC变为L,转换结束后变为HOE=1;getdata=P1;temp=getdata*1.0/255*50;OE=0;if(channel=4)channel=channel-4;tab14*channel=te

15、mp/10+0x30;tab14*channel+2=temp%10+0x30;void main() LcdInit();TimeInit();while(1) AdTr(0,0,0,0); delay(5); AdTr(0,0,1,1); delay(5); AdTr(0,1,0,2); delay(5); AdTr(0,1,1,3); delay(5); AdTr(1,0,0,4); delay(5); AdTr(1,0,1,5); delay(5); AdTr(1,1,0,6); delay(5); AdTr(1,1,1,7); delay(5);disp(0,0,tab);disp(

16、1,0,tab1); void t1(void) interrupt 3 using 0 TH1=(65536-200)/256; TL1=(65536-200)%256; CLK=CLK;4 实验记录与结果分析4.1 仿真基本流程在Keil软件中编写好C语言程序，编译生成.hex文件。图4.1 Keil软件图在Protues软件中画好电路元件图，并将连线接好，见图2.4。添加仿真文件。单击右键AT89C52,点击属性编辑，出现文件浏览对话框，加入对应的nengliyuozhan.hex文件，点击确定,见下图4.2。图4.2 单片机属性编辑框点击仿真按键，LCD1602便可显示8路电压采集信号

17、，见图4.3及图4.4。4.2 仿真结果图4.3 电压设置值图4.4 采集显示值如图14所示，8路模拟通道电压值分别设置为0、0.5V、1.0V、1.5V、2.0V、3.0V、4.0V、5.0V。经过系统处理，LCD1602显示的采集值分别为0、0.5V、1.0V、1.5V、2.0V、3.0V、4.0V、5.0V。系统误差为0。改变8路输入信号的电压值，数据可及时在LCD1602上显示。4.3 结果分析通过用protues软件的仿真发现此次设计的系统原理图能够实现电压的正确测量，而且电压的误差较小，1602液晶屏能够正确显示出8路电压测量结果。整个作品能较好的实现基本功能和扩展功能。5 心得体

18、会通过与同学的讨论与认真计算设计分析所完成的，课程设计的任务是设计一个多通道数据采集系统。需要我们综合运用单片机等课程的知识，通过查阅资料、方案论证与选定；设计和选取电路和元器件；分析指标及讨论，完成设计任务。在这次课程设计中，我学会了怎样去根据课题的要求去设计电路和调试电路。动手能力得到很大的提高。从中我发现自己并不能很好的熟练去使用我所学到的高频电路知识。在以后学习中我要加强对使用电路的设计和选用能力。但由于电路比较简单、定型，而不是真实的生产、科研任务，所以我们基本上能有章可循，完成起来并不困难。把过去熟悉的定型分析、定量计算逐步，元器件选择等手段结合起来，掌握工程设计的步骤和方法，了解

19、科学实验的程序和实施方法。这对今后从事技术工作无疑是个很好的训练。通过这种综合训练，我们可以掌握电路设计的基本方法，提高动手组织实验的基本技能，培养分析解决电路问题的实际本领，为以后毕业设计和从事电子实验实际工作打下基础。同时也让我充分认识到自己的空想与实践的差别，认识莫眼高手低，莫闭门造车，知识都在不断更新和流动之中，而扎实的基础是一切创造的源泉，只有从本质上理解了原理，才能更好的于疑途寻求柳暗花明，实现在科学界的美好畅游和寻得创造的快乐。还有就是每次在组团做试验都会感觉特别的充实。最后真心的感谢老师对本次课程设计的建议和帮助，正是因此大家就才得以圆满的完成这次课程设计！参考文献1 李群芳,

20、张士军，黄建.单片微型计算机与接口技术. 北京：电子工业出版社，20082 李群芳.单片机原理接口与应用.北京：清华大学出版社，20053 张迎新.单片微型计算机原理、应用及接口技术.北京：国防工业出版社，19994 高峰.单片微机应用系统设计及使用技术.北京：机械工业出版社，20075 彭伟.单片机C语音程序设计实例基于protues仿真.北京：电子工业出版社，20076 郭惠.单片机C语言程序设计完全自学手册.北京：电子工业出版社，2008ut2ApOdfXXc02GyBKsKCWw97MrqqWhoj5TL15Zt6jIPYytYCummtARp3v1N5luizi3xh3BhWYreK

21、O8d9g7nmZQoWPJeTLDrw08gVS8DsDQQYGC3cE7moO2tLF0Jf1gK74IUXyBmtIVR97CkrfVqULT5fn2t6MpJR6rbzVPSortZvIj5NB5ndVvSr4iWr1TwLFKgLSPzuhRjQ3CmZU98eUOuijdLSZqPmvrw9zKupxf8WFUG9l2G9277g2rTipa1YpCZEuqxpKBhtVDCooQOzxUz3vJrZmOcijyM62zchmeooTYes8EBMm932tbz2Yo09RtsZEYS8Zrd2Yktj8l6jEAzVAjnfbtryLvsm6oFbfToXVRFFn7OwIYgJ

22、lamkUNXJYbz5Rrb7r4VsuR9zpfZFMfsjhcfCA37lNW2VVLRKN7R8psz1BN6oRic5hU5Z6HCxAYqyNPOG8duYbAwqSl20CSg06Dh2sM8HLtgPkIcSkrgOPDpuHBj1LmPk7lYdvC6NNMwL3fwhZFTFVYAARY7lHSSxJ10V3pH3Y19BxYR77Ib7CpZSu2tijqe3hKqkKAu9KSkCpHKXUIKvvyJZpg2YijRkqfbGgOvyqKuxNWI9oMnJtt6QilZxtyrF7d20FbmabcfiixrQKUsVNXBPPFUXyQ1fJSKFSUbkgs2D

23、UVQC9sz4JkbgN4Qqv66pyoARjurNFJ3TxyfclZiEePtwFJthphEipDFNqnR2HjQKV2DzWtMPDJQkBcXmovdsjqCTJagjMdLsKPgaD2s0H0vmZGAHt36gyUEZ7UmANk1ndREuBeqdgrx0venqGnsyIB2ilq3SIQrNL4m56t7Z8Y8da5K0KUpn5Nzg4JvjdtfFHyt82AoGQkXo4VBLmLEiy2P7HtHBho07rCfttxodYDPPdtQsO7wxD0J6fKKlGm4woDzplhtRr2XgqN13hqy59zU1GegDyQniHNTaVSieueFQ

24、cYfUCJwd3vk5I7YKmhunDmIZ ut2ApOdfXXc02GyBKsKCWw97MrqqWhoj5TL15Zt6jIPYytYCummtARp3v1N5luizi3xh3BhWYreKO8d9g7nmZQoWPJeTLDrw08gVS8DsDQQYGC3cE7moO2tLF0Jf1gK74IUXyBmtIVR97CkrfVqULT5fn2t6MpJR6rbzVPSortZvIj5NB5ndVvSr4iWr1TwLFKgLSPzuhRjQ3CmZU98eUOuijdLSZqPmvrw9zKupxf8WFUG9l2G9277g2rTipa1YpCZEuqxpKBhtVDCooQO

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