智能仪表综合训练课程设计报告
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1、内蒙古科技大学智能仪表综合训练课程设计报告题 目：数据采集器(LED显示)学生姓名：学 号：专 业：测控技术与仪器班 级：指导教师：目 录第1章 概述11.1 研究背景及其目的意义11.2 该课题研究的主要内容内容11.3 设计目的2第2章 总体方案设计32.1 数据采集系统的概述32.2 数据采集系统各个组成部分的设计32.2.1 单片机的选择32.2.2 A/D模数转换的选择42.2.3 串行口的选择42.2.4 数据采集ADC0832的工作原理42.2.5 显示部分的设计62.2.6 按键的设计7第3章 硬件设计与仿真93.1硬件设计93.1.1复位电路93.1.2晶振电路93.1.3
2、串口通信电路103.2 仿真11第四章 软件设计134.1简介Keil Uvision4134.1.1 keil C51 的概述134.1.2 keil C51的优点134.2程序设计13第5章 调试与总结155.1 硬件、软件调试155.2总结16参考文献17附录A：数据采集器硬件原理图（总图）18附录B：数据采集器源程序19第1章 概述1.1 研究背景及其目的意义 数据采集系统是通过采集传感器输出的模拟信号并转换成数字信号，并进行分析、处理、传输、显示、存储和显示。它起始于20世纪中期，在过去的几十年里，随着信息领域各种技术的发展，在数据采集方面的技术也取得了长足的进步，采集数据的信息化是
3、目前社会的发展主流方向。各种领域都用到了数据采集，在石油勘探、科学实验、飞机飞行、地震数据采集领域已经得到应用。 近年来，数据采集及其应用受到了人们越来越广泛的关注，数据采集系统也有了迅速的发展，它可以广泛的应用于各种领域。国内现在已有不少数据测量和采集的系统，但很多系统存在功能单一、采集通道少、采集速率低、操作复杂、并且对测试环境要求较高等问题。人们需要一种应用范围广、性价比高的数据采集系统。 基于单片机的多通道数据采集系统是将来自传感器的信号通过放大、输入A/D转换器转换为数字信号后由单片机采集，、后期处理与显示，实现了数据处理功能强大、显示直观、界面友好、性价比高、应用广泛的
4、特点，可广泛应用于工业控制、仪器、仪表、机电一体化、智能家居等诸多领域 尽管现在以微机为核心的可编程数据采集与处理采集技术的发展方向得到了迅速的发展，而且组成一个数据采集系统只需要一块数据采集卡，把它插在微机的扩展槽内并辅以应用软件，就能实现数据采集功能，但这并不会对基于单片机为核心的数据采集系统产生影响。相较于数据采集板卡成本和功能的限制，单片机具多功能、高效率、高性能、低电压、低功耗、低价格等优点，而双单片机又具有精度较高、转换速度快、能够对多点同时进行采集，因此能够开发出能满足实际应用要求的、电路结构简单的、可靠性高的数据采集系统。这就使得以单片机为核心的数据采集系统在许多领域得到了广泛
5、的应用。1.2 该课题研究的主要内容内容 本设计运用单片机STC89C52进行数据采集的设计，刚刚供电时，用户输入四位密码，如果输入错误，系统就会报警，如果输入正确，单片机就会让电压模拟量（0-5V）通过模拟量/数字量转换芯片（ADC0832），送入单片机，进行数据处理之后，通过4个移位寄存器（74LS164），静态显示在LED数码管或LCD显示上。实验的模拟量数据是通过一个可调电位器输出0-5V的模拟量，显示是0-1000摄氏度的静态显示。该设计的预期结果就是设计出一套基于单片机控制的测温数字显示系统并能proteus实现仿真。根据要求编写出应用程序，绘制出protel电路图，动手完成实物设
6、计。1.3 设计目的在智能仪表课程设计学习中，练习单片机、嵌入式设计的相关技术，实现智能仪表功能要求，具体如下： 熟练掌握C语言的相关编程知识 了解电子系统的设计方法，巩固和提高学过的基础理论和专业知识 掌握ADC0832及其编程方法 增强对单片机的认识，掌握分析处理问题的方法，进行调试、计算等基本技能的训练，达到具有一定程度的实际工作能力 学会用Protel99se进行电路原理图和PCB图的绘制 学习用Proteus、Keil等软件进行电路程序设计和仿真 实践嵌入式系统开发流程及相关技能 练习设计报告及科技论文的写作规范第2章 总体方案设计2.1 数据采集系统的概述数据采集，又称数据获取，是
7、利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个接口。数据采集技术广泛引用在各个领域。在该系统中需要将模拟量转换为数据量，而 A/D是将模拟量转换为数字量的器件，他需要考虑的指标有：分辨率、转换时间、转换误差等等。而单片机是该系统的基本的微处理系统，它完成数据读取、处理及逻辑控制，数据传输等一系列的任务。在该系统中采用的是8051系列的单片机。双机通信的串行口可以采用RS232C标准接口，由芯片MAX232实现双机的通信。而数据的显示则采用的是LED数码管，该器件比较简单，在生活中接触也较多。数据采集系统一般由信号调理电路，多路切换电路，采样保持电路，A/D,单片机等组成。完成课程设计所
8、需要的系统框图如图2.1所示。图2.1 系统框图2.2 数据采集系统各个组成部分的设计2.2.1 单片机的选择AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通
9、信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash存储器可有效地降低开发成本。而本设计选用的是AT89C52.2.2.2 A/D模数转换的选择ADC0832 为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在05V之间。芯片转换时间仅为32S，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实
10、现通道功能的选择。鉴于在价格、转换速度等多种标准考量下，在本设计选用的是逐渐逼近式A/D转换器ADC0809.2.2.3 串行口的选择该串行口我选用了标准RS-232C接口，它是电平与TTL电平转换驱动电路。常用的芯片是MAX232，MAX232的优点是： 一片芯片可以完成发送转换和接收转换的双重功能。 单一电源+5V供电 它的电路设计与连接比较简单而且功能齐全。2.2.4 数据采集ADC0832的工作原理正常情况下ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时使用并与单片机的接口是双向的，所以在I/O口资源紧张时可以将DO和
11、DI并联在一根数据线上使用。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK 和DO/DI 的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟（CLK）输入端输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第一个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第二、三个脉冲下沉之前DI端应输入两位数据用于选择通道功能。如表2.1所示，当此两位数据为“1”、“0”时，只对CH0 进行单通道转换。当2位数据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转换。当两位数据为“
