1、課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告學(xué)生姓名:學(xué) 號(hào)：學(xué) 院:自動(dòng)化工程學(xué)院班 級(jí):題 目:微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)基于dvcc實(shí)驗(yàn)箱的電熱鍋爐水溫控制儀的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師： 職稱: 2011 年 12 月 29 日目 錄1設(shè)計(jì)目的12設(shè)計(jì)內(nèi)容12.1總體設(shè)計(jì)12.2工作原理分析22.3功能模塊電路設(shè)計(jì)32.4原理圖設(shè)計(jì)42.5軟件設(shè)計(jì)42.6 元器件介紹53設(shè)計(jì)心得和體會(huì)9【參考文獻(xiàn)】91 設(shè)計(jì)目的1了解并掌握單片機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)、指令、輸入輸出接口及應(yīng)用。2熟悉dvcc實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟、硬件結(jié)構(gòu)，并能利用此系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。3掌握匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)和調(diào)試。4. 掌握溫度傳感器的特性及輸出信號(hào)特點(diǎn)并能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換及

2、最終的溫度的顯示。2 設(shè)計(jì)內(nèi)容指標(biāo)：范圍0-99。1、基于dvcc實(shí)驗(yàn)箱，調(diào)通a/d轉(zhuǎn)換器，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。2、根據(jù)溫度傳感器輸出的信號(hào)特點(diǎn)，進(jìn)行量綱的轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)的顯示。3、并最終將測(cè)出的溫度數(shù)值實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳（即具有和上位機(jī)pc機(jī)通訊的能力）。在微型計(jì)算機(jī)原理及接口設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)中，代表濕度測(cè)量信號(hào)的05v的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)由dvcc實(shí)驗(yàn)箱上的模擬發(fā)生器產(chǎn)生。將該電信號(hào)送入a/d轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入單片機(jī)進(jìn)行標(biāo)度轉(zhuǎn)換和相應(yīng)的顯示操作。這就是此次微型計(jì)算機(jī)原理及接口設(shè)計(jì)的課程任務(wù)。在實(shí)現(xiàn)控制的軟件可使用計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言、c語(yǔ)言。假設(shè)物理量a，范圍為a0am，實(shí)時(shí)物理量為x

3、，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)為b0bm，實(shí)時(shí)電信號(hào)為y，a/d轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為c0cm，實(shí)時(shí)的數(shù)字量為c。則有： 最后使用兩位數(shù)碼管顯示的時(shí)候，只要求取整來顯示，小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)全省略。2.1 總體設(shè)計(jì)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)由傳感器、變送器、顯示器組成。傳感器是感知環(huán)境中濕度變化的重要部分，是系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分。在基于dvcc實(shí)驗(yàn)箱上實(shí)現(xiàn)微機(jī)原理及接口設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們使用實(shí)驗(yàn)箱上模擬量發(fā)生器輸出的05v可調(diào)電壓值的功能模塊來提供，以此充當(dāng)傳感器測(cè)量的代表被測(cè)量的信息的電信號(hào)。05v的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)經(jīng)過adc0809的模數(shù)轉(zhuǎn)換，將標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的數(shù)，送入單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)度轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行相關(guān)濕度的顯示

4、。所謂的標(biāo)度轉(zhuǎn)換是在測(cè)量通道中被測(cè)量經(jīng)歷了多次轉(zhuǎn)換，即多次量綱變化，為了使操作人員能從顯示上直接讀取帶有被測(cè)量單位的數(shù)值，就必須進(jìn)行的必要的變換。線性通道的標(biāo)度變換，對(duì)于那些不包含任何非線性環(huán)節(jié)的數(shù)字化測(cè)量通道，a/d轉(zhuǎn)換結(jié)果與被測(cè)量存在如下線性關(guān)系：式中：s為傳感器靈敏度（即被測(cè)量轉(zhuǎn)換成電壓的轉(zhuǎn)換系數(shù)）； e為a/d轉(zhuǎn)換器滿量程輸入電壓； 為a/d轉(zhuǎn)換器滿量程輸出數(shù)字。2.2 工作原理分析dvcc實(shí)驗(yàn)箱是學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)程序仿真的重要教學(xué)工具，可以完成此次設(shè)計(jì)任務(wù)。圖1 dvcc試驗(yàn)箱基于8051單片機(jī)的最小系統(tǒng)，我們?cè)O(shè)計(jì)此次課程設(shè)計(jì)。單片機(jī)最小系統(tǒng)使單片機(jī)可以完成控制任務(wù)，其中復(fù)位電路是系統(tǒng)

5、上電復(fù)位的要求，可以使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)初始化，以免程序跑飛或者導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行失敗。單片機(jī)的晶振電路提供給單片機(jī)時(shí)鐘脈沖，是單片機(jī)工作的基本前提。adc0809是模擬量輸入通道的重要環(huán)節(jié)，在adc0809的模擬量輸入端我們需要進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換的模擬量，在此我們輸入代表濕度測(cè)量信息的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，利用adc0809的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，在adc0809的數(shù)據(jù)輸出端輸出2.3 功能模塊電路設(shè)計(jì) adc0809的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 圖2 adc0809連接圖兩位數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)圖3 數(shù)碼管顯示 2.4 原理圖設(shè)計(jì)圖4總原理圖2.5 軟件設(shè)計(jì)#include reg51.h#include absacc.h#defin

6、e uchar unsigned char#define uint unsigned int#define adc0809 xbyte0x9000uchar code b17=0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6,0xee,0x3e,0x9c,0x7a,0x9e,0x8e,0x00;void delay(uint d)uint c;for(;d0;d-)for(c=0;c5;c+) ; void main()uchar idata j,i,f;char g;float e;p1_0 = 0;sp=0x53;sbuf=b16;dela

7、y(1);sbuf=b16;delay(1);sbuf=b16;delay(1);while(1)adc0809=0x00;delay(1000);e=adc0809; /acc=e;f=(e*20)/51;adc0809=0x01;delay(1000);g=adc0809;if(f65) p1_0 = 1; else p1_0=0;i=f%100;j=i%10;sbuf=bj; /(顯示個(gè)位）delay(1);i=f%100;j=i/10;/bj| =0x01;sbuf=bj; /(顯示十位）delay(1);2.6元器件介紹74ls138 74138為3 線8 線譯碼器，共有 54/74

8、s138和 54/74ls138 兩種線路結(jié)構(gòu)型式。 其工作原理如下： 圖5 74ls138當(dāng)一個(gè)選通端（e1）為高電平，另兩個(gè)選通端（(/e2)和/(e3)）為低電平時(shí)，可將地址端（a0、a1、a2）的二進(jìn)制編碼在y0至y7對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如：a2a1a0=110時(shí)，則y6輸出端輸出低電平信號(hào)。 利用 e1、e2和e3可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。 若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74ls138還可作數(shù)據(jù)分配器。 4.可用在8086的譯碼電路中，擴(kuò)展內(nèi)存7416474164是一款8位移位寄存器,串行輸入并行輸出,常用于端口擴(kuò)展,

9、引腳排列如下:vcc 電源 gnd 地 cp時(shí)鐘輸入斷 cr清除端,dsa,dsb數(shù)據(jù)輸入端,當(dāng)cr為低電平時(shí)q0q7 輸出均為低電平, 當(dāng)數(shù)據(jù)輸入端任意一引腳為低電平時(shí),禁止數(shù)據(jù) 輸入并在cp上升沿作用下決定q0的狀態(tài).當(dāng)任意一引腳為高電平的時(shí)候 允許另一引腳輸入數(shù)據(jù)并且在cp上升沿的作用下決定q0的狀態(tài)在使用的時(shí)候經(jīng)常把其中的一個(gè)設(shè)置永久高電平簡(jiǎn)要說明: 393為兩個(gè) 4 位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器異步清零端（1clear,2clear）為高電平時(shí)，不管時(shí)鐘端 1a，2a 狀態(tài)如何，即可以 完成清除功能。當(dāng) 1clear,2clear 為低電平時(shí)，在 1a,2a 脈沖下降沿作用下進(jìn)行計(jì)數(shù)操作。引出端符

10、號(hào)： 1a、2a 時(shí)鐘輸入端（下降沿有效）1clear,2clear 異步清零端 1qa1qd、2qa2qb 輸出端adc0809adc0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的cmos工藝8通道，8位逐次逼近式a/d模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用a/d芯片 1主要特性1）8路輸入通道，8位a/d轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。 2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s(時(shí)鐘為640khz時(shí))，130s（時(shí)鐘為500khz時(shí)） 4）單個(gè)+5v電源供電 5）模擬輸入電壓范圍0+5v，不

11、需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 6）工作溫度范圍為-40+85攝氏度 7）低功耗，約15mw。 2內(nèi)部結(jié)構(gòu)adc0809是cmos單片型逐次逼近式a/d轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型a/d轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定時(shí)電路組成。 3外部特性（引腳功能）adc0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。下面說明各引腳功能。 in0in7：8路模擬量輸入端。 2-12-8：8位數(shù)字量輸出端。 adda、addb、addc：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路 ale：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 start： a/d轉(zhuǎn)換

12、啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換）。 eoc： a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 oe：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 clk：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640khz。 ref（+）、ref（-）：基準(zhǔn)電壓。 vcc：電源，單一+5v。 gnd：地。 adc0809的工作過程首先輸入3位地址，并使ale=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。sta

13、rt上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) a/d轉(zhuǎn)換，之后eoc輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到a/d轉(zhuǎn)換完成，eoc變?yōu)楦唠娖剑甘綼/d轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)oe輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 a/d轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn)a/d轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。 （1）定時(shí)傳送方式 對(duì)于一種a/d轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如adc0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128s，相當(dāng)于6mhz的mcs-5

14、1單片機(jī)共64個(gè)機(jī)器周期。可據(jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，a/d轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （2）查詢方式 a/d轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如adc0809的eoc端。因此可以用查詢方式，測(cè)試eoc的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （3）中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（eoc）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)，oe信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受3 設(shè)計(jì)心得和體會(huì)通過本次課程設(shè)計(jì)。我了解常用電子元器件基本知識(shí)（電阻、電容、電感、二極管、三極管、集成電路），增加了自己的知識(shí)面對(duì)自己所學(xué)的知識(shí)有了新的認(rèn)識(shí)，并且運(yùn)用到實(shí)踐，對(duì)軟件的掌握也更加熟練，了解了印刷電路板的設(shè)計(jì)和制作過程，掌握了電子元器件選型的基本原理和方法，了解了電路焊接的基本知識(shí)和掌握電路焊接的基本技巧，并利用仿真軟件進(jìn)行電路的調(diào)試，但是對(duì)于軟件使用方面仍有不足，在今后應(yīng)該加強(qiáng).【參考文獻(xiàn)】1 孫傳友 孫曉斌.測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社.20022 付家才.單片機(jī)控制工程