【正文】 畢業(yè)設(shè)計基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—A/D轉(zhuǎn)換通道設(shè)計學(xué) 號： 姓 名： 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化系 別： 二○一三年六月畢業(yè)設(shè)計基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—A/D轉(zhuǎn)換通道設(shè)計學(xué) 號： 姓 名： 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化系 別： 二○一三年六月北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計成績評議題目： 基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—A/D轉(zhuǎn)換通道設(shè)計 系別： 專業(yè)：電氣工程及其自動化 姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師建議成績： 評閱教師建議成績： 84分 答辯小組建議成績： 86分 總成績： 84分 答辯委員會主席簽字：年 月 日北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書姓 名學(xué) 號專 業(yè)電氣工程及其自動化設(shè) 計 題 目基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—A/D轉(zhuǎn)換通道設(shè)計題目性質(zhì) R 設(shè)計； □ 論文題目來源 R 教學(xué)；□ 科研；□ 生產(chǎn)； □ 其他 指導(dǎo)教師 職 稱 工作單位備注 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和要求：單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計是計算機(jī)專業(yè)學(xué)習(xí)的一個重要內(nèi)容。本課題是設(shè)計一個實(shí)用的數(shù)據(jù)采集和超限報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)以單片機(jī)89C51為核心，進(jìn)行16路模擬量信號的數(shù)據(jù)采集和超限報警處理。要求完成同步串行總線的A/D轉(zhuǎn)換通道設(shè)計，包括硬件電路和軟件程序，進(jìn)而掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試的方法。設(shè)計要求：；；；；；； 。畢業(yè)設(shè)計主要參考資料： [1] [J].天津：,第19期.[2] [Z].天津：電子工業(yè)出版社 2010 [3] [Z].北京：北京航空航天大學(xué)出版社 2008[4] 李剛. 新概念單片機(jī)教程[Z].天津：天津大學(xué)出版社 2004 [5] 康一梅. 嵌入式軟件設(shè)計[Z].天津：機(jī)械工業(yè)出版社 2007 [6] [J].北京：, 第286 期[7] 、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，～256.[8] [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,96～100.[9] [M]. 北京：清華大學(xué)出版社，～110. [10] [M].西：～120.　畢業(yè)設(shè)計應(yīng)完成的工作：1. 完成該數(shù)據(jù)采集和超限報警系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的設(shè)計；2. 完成同步串行總線的A/D轉(zhuǎn)換通道硬件電路；3. 完成同步串行總線的A/D轉(zhuǎn)換通道軟件程序設(shè)計；4. 學(xué)習(xí)并掌握標(biāo)準(zhǔn)的同步串行總線的通信方式；5. 采用89C51匯編語言進(jìn)行編程；實(shí)現(xiàn)程序的調(diào)試、下載、固化工作； 6. 撰寫設(shè)計報告。進(jìn)度安排： 2012年12月—2013年1月 項(xiàng)目審批、任務(wù)書下達(dá)、查閱資料、撰寫開題報告； 2013年2月 —2013年3月 系統(tǒng)總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計； 2013年 4月 —2013年5月 模塊功能測試、系統(tǒng)集成、整機(jī)聯(lián)調(diào)； 2013年5月 中旬 論文寫作、論文定稿、答辯準(zhǔn)備。指導(dǎo)教師簽字： 同意 日期： 年 月 日系意見：簽字：系（蓋章） 日期： 年 月 日北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計開題報告姓名趙 佳學(xué)號09142202專業(yè)電氣工程及其自動化設(shè) 計 題 目基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—A/D轉(zhuǎn)換通道設(shè)計1. 畢業(yè)設(shè)計的目的及意義：數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學(xué)的重要分支之一, 它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理以及控制等問題。它是對傳感器信號的測量與處理, 以微型計算機(jī)等高技術(shù)為基礎(chǔ)而形成的一門綜合應(yīng)用技術(shù)。數(shù)據(jù)采集也是從一個或多個信號獲取對象信息的過程。隨著微型計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及,數(shù)據(jù)采集監(jiān)測已成為日益重要的檢測技術(shù),采集數(shù)據(jù)的信息化是目前社會的發(fā)展主流方向,各種領(lǐng)域都用到了數(shù)據(jù)采集。因此，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為測控系統(tǒng)不可缺少的部分,數(shù)據(jù)采集的性能特點(diǎn)直接影響到整個系統(tǒng)。盡管現(xiàn)在以微機(jī)為核心的可編程數(shù)據(jù)采集與處理采集技術(shù)的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展，而且組成一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡，把它插在微機(jī)的擴(kuò)展槽內(nèi)并輔以應(yīng)用軟件，就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能，但這并不會對基于單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生影響。相較于數(shù)據(jù)采集板卡成本和功能的限制，單片機(jī)具多功能、高效率、高性能、低電壓、低功耗、低價格等優(yōu)點(diǎn)，能夠開發(fā)出能滿足實(shí)際應(yīng)用要求的、電路結(jié)構(gòu)簡單的、可靠性高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。這就使得以單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在單片機(jī)系統(tǒng)中，目前大量采用了具有同步串行接口的器件。這些外部接口器件包括串行E2PROM、移位寄存器、顯示器件、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)監(jiān)控電路、通信接口等。在國際上技術(shù)先進(jìn)的國家，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已成功的運(yùn)用到軍事、航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、工業(yè)等領(lǐng)域。由于集成電路制造技術(shù)的不斷提高，出現(xiàn)了高性能、高可靠的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）。隨著計算機(jī)技術(shù)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展，特別是微處理器及高速A/D轉(zhuǎn)換器的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變革。2. 基本內(nèi)容和技術(shù)方案：（一）設(shè)計內(nèi)容：本課題是設(shè)計一個實(shí)用的數(shù)據(jù)采集和超限報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)以單片機(jī)89C51為核心，進(jìn)行16路模擬量信號的數(shù)據(jù)采集和超限報警處理。要求完成同步串行總線的A/D轉(zhuǎn)換通道設(shè)計，包括硬件電路和軟件程序，進(jìn)而掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試的方法。（二）設(shè)計要求：；；；；；；。（三）MAX187的工作原理MAX187中CS為有效時，在時鐘 SCLK 的每一個上升沿把一個最高位為1的控制字節(jié)的各位送入輸入移位寄存器，控制器收到控制字節(jié)后，選擇控制字中給定的模擬通道并在 SCLK 的下降沿啟動轉(zhuǎn)換。在啟動轉(zhuǎn)換后 MAX187可使用外部串行時鐘或內(nèi)部時鐘來完成逐次逼近轉(zhuǎn)換。在兩種時鐘方式中，數(shù)據(jù)的移入/輸出都由外部時鐘來完成。在外部時鐘方式時,外部時鐘不僅移入和輸出數(shù)據(jù),而且也驅(qū)動每一步模數(shù)轉(zhuǎn)換。在控制字節(jié)的最后一位之后,SSTRB 有一個時鐘周期的脈沖高電平,在其后的 12 個 SCLK 的每一個下降沿決定逐次逼近的各位并出現(xiàn)在 DOUT 端。變換必須在較短時間內(nèi)完成,否則采樣/保持電容器上電壓的降低可能導(dǎo)致變換結(jié)果精度的降低,如果時鐘周期超過 10s,或者由于串行時鐘的中斷使得變換時間超過 120s,則要使用內(nèi)部時鐘方式。在內(nèi)部時鐘方式時,MAX186 在內(nèi)部產(chǎn)生它們自己的轉(zhuǎn)換時鐘，并允許微處理器以 10MHZ以下的任何時鐘頻率讀回轉(zhuǎn)換結(jié)果。SSTRB 在轉(zhuǎn)換開始時變?yōu)榈碗娖?在變換完成時變?yōu)楦唠娖健STRB 保持最長為 10s 的低電平，為了得到最佳的噪聲性能，在此期間 SCLK 應(yīng)保持低電平。在 SSTRB 變?yōu)楦唠娖街蟮南乱粋€時鐘下降沿轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高有效位將出現(xiàn)在 DOUT端。（四）畢業(yè)設(shè)計應(yīng)完成的工作：1. 完成數(shù)據(jù)采集和超限報警系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的設(shè)計；2. 完成同步串行總線的A/D轉(zhuǎn)換通道硬件電路；3. 完成同步串行總線的A/D轉(zhuǎn)換通道軟件程序設(shè)計；4. 學(xué)習(xí)并掌握標(biāo)準(zhǔn)的同步串行總線的通信方式；5. 采用89C51匯編語言進(jìn)行編程；實(shí)現(xiàn)程序的調(diào)試、下載、固化工作； 6. 撰寫設(shè)計報告。3. 畢業(yè)設(shè)計主要參考資料： [1] [J].天津：,第19期.[2] [Z]. 天津：電子工業(yè)出版社 2010 [3] [Z].北京： 北京航空航天大學(xué)出版社 2008[4] 李剛. 新概念單片機(jī)教程[Z].天津：天津大學(xué)出版社 2004 [5] 康一梅. 嵌入式軟件設(shè)計[Z].天津：機(jī)械工業(yè)出版社 2007 [6] [J].北京：, 第286 期[7] 、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，～256. [8] [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社,96～100.[9] [M]. 北京： 清華大學(xué)出版社 , ～110. [10] [M].西安：～120.4. 進(jìn)度安排：2012年12月—2013年1月 項(xiàng)目審批、任務(wù)書下達(dá)、查閱資料、撰寫開題報告；2013年2月 —2013年3月 系統(tǒng)總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計；2013年 4月 —2013年5月 模塊功能測試、系統(tǒng)集成、整機(jī)聯(lián)調(diào)； 2013年5月中旬 論文寫作、論文定稿、答辯準(zhǔn)備。5. 指導(dǎo)教師意見：該課題符合本專業(yè)培養(yǎng)方向，有實(shí)用價值，同意開題。指導(dǎo)教師簽字： 日期： 年 月 日6. 系意見：簽字：系（蓋章）日期： 年 月 日北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計中期檢查情況表姓名 學(xué)號專業(yè)電氣工程及其自動化設(shè)計題目基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—A/D轉(zhuǎn)換通道設(shè)計目前已完成的工作： 總體方案設(shè)計；硬件設(shè)計、制作；熟悉了模數(shù)轉(zhuǎn)換器MAX187；其中包括前向通道、后向通道、人機(jī)對話通道各部分的硬件選擇，以89C51為核心進(jìn)行16路模擬量信號的數(shù)據(jù)采集和超限報警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)設(shè)計。下一步的工作： 軟件設(shè)計、編程；軟硬件集成、仿真、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)。存在的問題：Keil編程軟件不太熟悉；proteus仿真軟件存在許多問題?，F(xiàn)在正在優(yōu)化和進(jìn)一步學(xué)習(xí)中。指導(dǎo)教師建議與意見：按時完成了進(jìn)度計劃中的要求。建議進(jìn)一步掌握A/D轉(zhuǎn)換器MAX187的工作原理，掌握89C51實(shí)現(xiàn)同步串行總線通信的技術(shù)。完成硬件、軟件的設(shè)計。撰寫出高質(zhì)量的論文。 簽字： 年 月 日系意見：系（蓋章） 年 月 日北京交通大學(xué)業(yè)設(shè)計評閱教師評閱意見姓名指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師職稱單位畢業(yè)設(shè)計題目基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—A/D轉(zhuǎn)換通道設(shè)計對論文的評語： 是否同意安排論文答辯：同意論文成績：84分評閱教師（簽名）： 年 月 日北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計答辯小組評議意見畢業(yè)設(shè)計題目基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—A/D轉(zhuǎn)換通道設(shè)計答 辯 小 組 成 員:姓 名職 稱工作單位備注答辯小組評語： 該同學(xué)能對基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—A/D轉(zhuǎn)換通道進(jìn)行設(shè)計。在論文答辯過程中，敘述正確充分，對答辯小組提出的問題能夠正確回答，答辯情況良好。答辯組長（簽名）： 年 月 日答辯成績86分畢業(yè)設(shè)計誠信聲明本人聲明所呈交的畢業(yè)設(shè)計，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，畢業(yè)設(shè)計中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京交通大學(xué)海濱學(xué)院或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。申請學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。本人簽名： 日期： 畢業(yè)設(shè)計使用授權(quán)書本人完全了解北京交通大學(xué)海濱學(xué)院有關(guān)保管、使用論文的規(guī)定，其中包括：①學(xué)校有權(quán)保管、并向有關(guān)部門送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件；②學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存論文；③學(xué)?？稍试S論文被查閱或借閱；④學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的，復(fù)制贈送和交換學(xué)位論文；⑤學(xué)校可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。本人簽名： 日期：摘 要單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計過程包括總體方案的設(shè)計、硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟件系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)仿真調(diào)試和系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)等部分。本課題是設(shè)計一個實(shí)用的數(shù)據(jù)采集和超限報警系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采