【正文】 ..................................................... 6 LED 顯示電路 .................................................................................. 7 USB 協(xié)議轉串口協(xié)議 .................................................................... 8 復位電路 ............................................................................................ 9 硬件最小系統(tǒng)設計 .........................................................................10 系統(tǒng)硬件總體設計 ................................................................................... 11 本章小結 ...................................................................................................... 11 4 系統(tǒng)軟件設計實現(xiàn) ...........................................................................................12 系統(tǒng)軟件開發(fā)工具 ...................................................................................12 系統(tǒng)軟件設計分析 ...................................................................................12 軟件設計的原則和編程方法 .................................................................13 系統(tǒng)功能模塊子程序設計 ....................................................................14 上位機采集系統(tǒng)軟件設計 .....................................................................15 本 章總結 .....................................................................................................15 ...............................................................................................................17 系統(tǒng)硬件調試 .............................................................................................17 系統(tǒng)硬件調試方法和調試過程 .................................................17 系統(tǒng)硬件調試 結果 ........................................................................17 陜西理工學院畢業(yè)設計 系統(tǒng)軟件調試 .............................................................................................17 系統(tǒng)軟件調試方法和調試過程 ................................................17 系統(tǒng)軟件調試結果 ........................................................................17 系統(tǒng)軟硬件聯(lián)調 .......................................................................................18 系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)分析 ..................................................................................19 本章總結 .....................................................................................................19 6. 總結 ......................................................................................................................20 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計成 果 .........................................................................20 展望 ..............................................................................................................20 本章總結 .....................................................................................................20 致謝 .............................................................................................................................21 參考文獻 ...................................................................................................................22 附錄 A 外文翻譯 ..................................................................................................23 附錄 B 元器件清單 .............................................................................................31 附錄 C 系統(tǒng)硬件電路圖 ......................................................................................32 附錄 D 實物圖 ........................................................................................................33 附錄 E 源程序 .........................................................................................................34 陜西理工學院畢業(yè)設計 第 1 頁 共 40 頁 課題背景及研究意義 課題背景 本課題研究的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要用于工業(yè)測控、醫(yī)療儀器以及消費電子產品中。研究此數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以很好地了解和學習 ADuC845 芯片的基本原理、性能以及其應用領域，熟悉 ADuC845 單片機的工作方式，通過實驗提高對 ADuC845 芯片的理解，了解ADuC845 和傳感器之間的接口方法，掌握輸入程序的設計、調試方法。設計系統(tǒng)模擬信號調試電路、復位電路、基準電壓電路、按鍵電路、 LED顯示電路以及串口通信電路。 在系統(tǒng)硬件設計基本完成的基礎上，根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能要求，進行系統(tǒng)軟件設計，在單片機集成開發(fā)環(huán)境上進行系統(tǒng)軟件的開發(fā)工作，系統(tǒng)的軟件設計主要包括各個模塊的驅動程序的設計，主程序部分主要完成系統(tǒng)對各個硬件的初始化工作，子程序主要是完成和單片機進行交互并實現(xiàn)本部分的功能。對于某些傳感器，還需要對其提供激勵信號。通用型微型計算機系統(tǒng)所有的 軟件、硬件資源都可以用來支持整個系統(tǒng)的工作。 基于單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主要是由單片機和其他一些外圍芯片所構成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這是近年來微型計算機技術快速發(fā)展的結果，目前，主要由 5 FPGA、 CPLD、 ARM、DSP 等芯片構成，它具有以下一些特點： （ 1）系統(tǒng)不具有自主開發(fā)能力。 基于混合型計算機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這是一種近幾年來在計算機應用領域中迅速發(fā)展的一種系統(tǒng)結構形式。 （ 2）系統(tǒng)的配置比較靈活，比較容易構成各種大中型測控系統(tǒng)。本課題設計了 一種以 ADuC845 單片機為核心的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 方案二：采用以 ADuC845 單片機為核心和其他芯片構成的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可通過上位機 PC 啟停 AD 數(shù)據(jù)采集，使其采集的數(shù)據(jù)在計算機上實時顯示。設計系統(tǒng)模擬信號采集電路、復位電路、基準電壓電路、按鍵電路、LED 顯示電路以及串口通信電路等模塊電路。 ADuC845 可以通過一個 32KHz 的外部晶振使其內部鎖相環(huán) PLL 產生一個 的高頻時鐘信號，該時鐘可以通過 一個從微控制器（ MCU）核心時鐘工作頻率分離的可編程時鐘發(fā)送。 ADuC845 的內部主要通過兩個多通道都可以達到 24 位分辨率的 A/D 轉換器、 D/A 轉換器和一個 8 位的可以編程的微控制器來組成。， + 的另一功能是作為第 2 個外部差分參考輸入的正端。 RESET ：復位輸入。為高時，該輸入可使設備從內部程序存儲器 0000HF7FFH 處取出代碼。當上電或復位通過電阻拉至低電平時，還可用作使能串行下載模式，由 [6,23]可知。基準電壓電路如圖 所示 圖 基 準電壓電路圖 滑動變阻器模擬輸入 ADC 正常工作的模擬輸入范圍為 0~+，而允許輸入的電壓范圍必須是正電壓陜西理工學院畢業(yè)設計 第 6 頁 共 40 頁 0~+5V（最大值為 +5V），如果輸入的模擬電壓值超過 +（最大值為 +5V），則 ADC 的采樣結果就是其最大值（ 0FFFH），但是如果輸入的模擬電壓是負值，則會出現(xiàn) ADC 的基準電壓消失和采樣結果不正確的結果，而且如果輸入負電壓時間過長，則有可能會損壞芯片。如果 所需的按鍵少，可采用直接按鍵，每只按鍵接單片機的一條 I/O 線，通過對顯示的查詢，即可識別各按鍵的狀態(tài)。 而且 LED 顯示清晰、亮度高、適用電壓低、壽命長，因此本課題選擇 LED 做顯示電路。 為了細化 USB 的通信機制， USB 協(xié)議的開發(fā)者采用了分層的概念，每一層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)結構對其他邏輯層是透明的， USB 設備和 USB 主機通信的邏輯結構和每層的邏輯通道，在HOST 端，應用軟件不能直接訪問 USB 總線，而必須通過 USB 系統(tǒng)軟件和 USB 主機控制器來訪問 USB 總線， 在 USB 總線上和 USB 設備進行通訊。 ADuC845 的 UART 串行接口可以同時接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，同時串口是增強型的：具有接受緩沖，在第一個字節(jié)從寄存器讀出之前可以從最開始來接收第二個字節(jié)，若在第二個字節(jié)接收完成時，第一個字節(jié)還沒有讀出時，其中的一個字節(jié)就會丟失。 模式 3： TxD 引腳是發(fā)送端， RxD 引腳是接收端，每次輸出數(shù)據(jù)都是 11 位， 1 個起始位“ 0”和 8 個數(shù)據(jù)位，還有一個可編程 的第九位數(shù)據(jù)以及 1 個停止位“ 1”，波特率可以改變而且是由定時器 1 的溢出率所決定的。單片機進入復位過程有三種途徑：上電（開機）復位、手動復位和監(jiān)控門路復位。 ADuC845 具有串行下載模式，可通過 EA 引腳提供引腳競爭模式，同時支持 Quick Start開發(fā)系統(tǒng)和低成本的軟件和硬件工具。 信號處理模塊中的 ADuC845 芯片允許 P2 口既可 以作為采集器的數(shù)字信號 I/O 口，也可以作為外部 32K RAM 的高 7 位地址線接口。 Keil C51 軟件的集成編寫是在Vision2 編譯環(huán)境下進行， Vision2 是一個標準的 windows 應用程序，它是 C51 的一個集成軟件開發(fā)平臺，具有源代碼編輯、項目管理、程序生產器等功能，它的人機界面友好，操作方便。本課題的軟件部分設計是在單片機通用集成開發(fā)環(huán)境 Keil C51 uVision3