【正文】 簡(jiǎn)易圖形記錄儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文摘 要 2ABSTRACT 21 概述 4 4 4 4 5 5 6 6 73 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 7 7 A/D轉(zhuǎn)換電路 9 ADC芯片的選取 9 TLC549的控制程序 11 12 存儲(chǔ)單元電路的設(shè)計(jì) 13 存儲(chǔ)芯片的選取 13 存儲(chǔ)單元硬件電路設(shè)計(jì) 16 24C512B讀寫程序 16 20 HDG12864L4液晶顯示器的簡(jiǎn)介 20 液晶顯示程序 214 系統(tǒng)功能的軟件設(shè)計(jì) 23 23 23 25 265 簡(jiǎn)易圖形記錄儀仿真與調(diào)試 27 27 27 proteus仿真軟件的介紹 27 29 31 31 致 謝 327 文獻(xiàn) 33程序附件 34摘 要 本文介紹了簡(jiǎn)易圖形記錄儀的基本概念及原理，描述設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易圖形記錄儀的硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)過程，并通過調(diào)試實(shí)現(xiàn)了其功能和主要技術(shù)指標(biāo)。其硬件部分主要由單片機(jī)系統(tǒng)、輸入調(diào)理電路、ADC轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器、按鍵和液晶顯示組成。實(shí)現(xiàn)過程是以AT89C55 單片機(jī)為控制中心，24C512B為存儲(chǔ)器，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器，實(shí)時(shí)采樣實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的提取，并進(jìn)行數(shù)字化的存儲(chǔ)，顯示及相應(yīng)的按鍵功能。軟件部分由主程序和子程序模塊組成，主要實(shí)現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)及對(duì)采樣數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，按鍵及液晶屏的控制。程序是在keil uVision的集成開發(fā)環(huán)境中用C語言寫成，模塊化的編程使得程序具有可讀性和易于維護(hù)的特點(diǎn)。在電腦仿真軟件proteus仿真，結(jié)果表明系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng) 輸入調(diào)理電路 模數(shù)轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)采集 proteus仿真系統(tǒng) ABSTRACT The main hardware part of microputer system, input modulation circuit, ADC converter, storage, keys and liquid crystal display position. AT89C55SCM process is to control center, 24 C512B for memory, through the adc, realize realtime sampling of the input signal extraction, and a digital storage, display and the corresponding key functions. Software in part by the main program and subroutines module, mainly realizes the A/D converter startup and the sampled data storage, buttons and the control of the LCD screen. The process is in the keil uVision integrated development environment using C language languages, modular programming makes the program has a readable and easy maintenance characteristicKEY WORDS, Machine system input modulation circuit module conversion data acquisition proteus The simulation system 1 概述 簡(jiǎn)易圖形記錄儀是一種用圖形顯示模擬數(shù)據(jù)的裝置，在生產(chǎn)和生活中都有很多相關(guān)的應(yīng)用， 是單片機(jī)在圖形上面的一個(gè)應(yīng)用。記錄儀是將一個(gè)或多個(gè)變量隨時(shí)間或另一變量變化的過程轉(zhuǎn)換為可識(shí)別和讀 取的信號(hào)的儀器。它能保存所記錄的信號(hào)變化以便分析處理。記錄儀的最大特點(diǎn)是能自動(dòng)記錄周期性或非周期性多路信號(hào)的慢變化過程和瞬態(tài)電平變化過程。 根據(jù)輸入輸出信號(hào)的種類,記錄儀可分為模數(shù)、數(shù)模、模模、數(shù)數(shù)等形式, 它們的主體電路根據(jù)輸出形式的不同而有所區(qū)別。本設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易圖形記錄儀就是一個(gè)模數(shù)記錄儀，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并通過液晶顯示器顯示圖形并保存記錄。 單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段。單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。 單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步反映在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功率消耗、外部電壓等級(jí)以及制造工藝上。在這幾方面，較為典型地說明了數(shù)字單片機(jī)的水平。在目前，用戶對(duì)單片機(jī)的需要越來越多，但是，要求也越來越高。在單片機(jī)應(yīng)用中，可靠性是首要因素為了擴(kuò)大單片機(jī)的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域，提高單片機(jī)自身的可靠性是一種有效方法。近年來，單片機(jī)的生產(chǎn)廠家在單片機(jī)設(shè)計(jì)上采用了各種提高可靠性的新技術(shù)：EFT（Ellectrical Fast Transient）技術(shù)，低噪聲布線技術(shù)及驅(qū)動(dòng)技術(shù)，采用低頻時(shí)鐘。同時(shí)單片機(jī)在目前的發(fā)展形勢(shì)下還表現(xiàn)出可靠性及應(yīng)用越來越水平高，所集成的部件越來越多，功耗越來越低和模擬電路結(jié)合越來越多等發(fā)展趨勢(shì)。設(shè)計(jì)任務(wù)：記錄并顯示一路模擬量較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的變化曲線主要技術(shù)要求：l 用圖形液晶模塊顯示參數(shù)曲線（點(diǎn)數(shù)不小于128X64）l 一路模擬量輸入l 模擬量輸入范圍：小于正負(fù)5V，單極性/雙極性輸入可鍵盤設(shè)定l 模擬量分辨率：不低于8位l 采樣周期：10ms~10sl 為了記錄較長(zhǎng)時(shí)間外擴(kuò)一存儲(chǔ)器，容量不小于32KBl 外擴(kuò)存儲(chǔ)器具有掉電保護(hù)功能l 可查看已記錄的曲線（測(cè)量中或測(cè)量完成后都可以）l 有鍵盤用于記錄起/停、功能選擇、查看曲線等l 有通訊接口將記錄曲線傳到上位機(jī)l 完成所有硬件、軟件設(shè)計(jì)l 所有設(shè)計(jì)可以在proteus環(huán)境下演示 上世紀(jì)大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使得CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口得到了迅速的發(fā)展，在各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。尤其簡(jiǎn)易的數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)已經(jīng)很發(fā)達(dá)。由此我想到，可以利用存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)功能和簡(jiǎn)易圖形記錄儀相結(jié)合，來實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易圖形記錄儀的存儲(chǔ)功能。利用模擬轉(zhuǎn)換器及時(shí)的對(duì)上述類型的信號(hào)進(jìn)行一次性的采集，并把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，這樣我們可以隨時(shí)隨意的再從存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，也可以把數(shù)據(jù)再通過數(shù)摸轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成原來的模擬信號(hào)，送到簡(jiǎn)易圖形記錄儀的顯示屏中進(jìn)行顯示，而存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)得以保存，而不會(huì)消失。出于以上的考慮，我們借助于數(shù)摸和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，和單片機(jī)、存儲(chǔ)器組成的系統(tǒng)能對(duì)任意圖形實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和再現(xiàn)。為了能較簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)題目的功能，我們只借助A/D轉(zhuǎn)換器將輸入信號(hào)進(jìn)行量化處理后，在液晶顯示器上進(jìn)行顯示，并將處理的顯示數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器中，當(dāng)需要圖形再現(xiàn)時(shí)，通過單片機(jī)控制只需將存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)取出再次處理，然后再送到液晶顯示器上進(jìn)行顯示。本設(shè)計(jì)以AT89C55 單片機(jī)為中心、24C512B為存儲(chǔ)器，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器，實(shí)時(shí)采樣實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的提取，并進(jìn)行數(shù)字化的存儲(chǔ)及顯示。顯示采用HDG12864L4液晶顯示屏 由于輸入的信號(hào)為模擬信號(hào)，存儲(chǔ)過程為數(shù)字方式，故應(yīng)將模擬信號(hào)進(jìn)行量化處理，然后存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中，當(dāng)需要顯示的時(shí)候，從存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)，并送往液晶顯示器進(jìn)行顯示。因此，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是模擬信號(hào)的處理與采樣，數(shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)，液晶顯示器的顯示控制，系統(tǒng)的控制4個(gè)方面?？刂破魇窍到y(tǒng)中最為重要的器件，也是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。其中，涉及按鍵的控制控制，存儲(chǔ)器的寫入和讀取控制，液晶顯示器的控制?？梢杂啥喾N方法實(shí)現(xiàn)：一種是單純的采用單片機(jī)，使用單片機(jī)控制數(shù)據(jù)的采樣，存儲(chǔ)和回放，這種方法實(shí)現(xiàn)起來比較簡(jiǎn)單也在所學(xué)課程的范圍之內(nèi)；另一種是采用可編程邏輯器件CPLD或者FPGA，這種方法對(duì)ADC采樣控制，存儲(chǔ)器的操作比較方便，而且速度也比較快，但在人機(jī)接口方面的操作就困難一些；還有一種方法是將以上兩種方法結(jié)合起來，用可編程器件做相應(yīng)的邏輯電路設(shè)計(jì)，比如ADC的采樣頻率，存儲(chǔ)器操作等，使用單片機(jī)來做人機(jī)接口，單片機(jī)和CPLD互相協(xié)調(diào)完成整個(gè)系統(tǒng)的功能，這種方法可以發(fā)揮出各個(gè)器件的長(zhǎng)處，有效的完成整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，但是就目前的學(xué)習(xí)能力用此方案還不足以將該系統(tǒng)完善并完成設(shè)計(jì)內(nèi)容。故最終采取第一種方法單片機(jī)直接控制。信號(hào)的處理主要是對(duì)輸入信號(hào)在幅度與偏移方面進(jìn)行線性處理，使信號(hào)在垂直方向上處于A/D轉(zhuǎn)換器的輸入范圍內(nèi)。待測(cè)模擬信號(hào)輸入到簡(jiǎn)易圖形記錄儀時(shí)首先要經(jīng)過相關(guān)的處理才能夠送給ADC，因?yàn)锳DC對(duì)輸入電壓的幅度有一定的要求，一般為05V，或者02V等。對(duì)于輸入的模擬信號(hào)，要根據(jù)不同的垂直靈敏度做出調(diào)整，具體說就是把小