【正文】 畢業(yè)設(shè)計一路走下來，遇到很多難題，比起有些同學(xué)感覺自己很幸福，因為總能從老師那里找到解決的辦法，劉老師是那種誨人不倦的老師，直到現(xiàn)在，論文完成，劉老師還是在關(guān)注著我們的進步。 困難與不足：首先，自己不會使用Protel99se畫圖，自己通過查看相關(guān)書籍、網(wǎng)上資料和視頻學(xué)習(xí)資料后，對本次設(shè)計中單片機進行畫圖，但由于Protel99se元件庫中元件與本次設(shè)計中單片機中的元件不相符，所以在畫出相關(guān)的原理圖元件庫中的元件和PCB圖元件庫中的元件后，最終畫出了本次設(shè)計中單片機的原理圖和PCB圖。（1） 初始化部分Form1_Load() 初始化部分Form1_Load()是對窗口端口的配置，設(shè)置端口為COM4口，波特率為9600，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。 第二個字節(jié)，發(fā)送數(shù)據(jù)的存儲地址，就是要讀取的數(shù)據(jù)所存儲在EEPROM中的位置。 開始I2C通信的讀數(shù)據(jù)UART發(fā)送數(shù)據(jù)到PC機界面顯示將所讀十六進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)據(jù)LED顯示 （2）I2C通信的啟動i2c_start(）與停止i2c_stop()操作 該子程序部分SCL為高電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有SCL信號為低電平期間，SDA狀態(tài)才允許變化。其格式如下所示：MSB LSB 0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 Dl DO其中：Dl、DO兩位是A/D通道編號：00通道0，01通道1，10通道2， 通道3 D2 自動增益選擇（有效位為1）。 PCF8591的引腳圖 PCF8591與STC89C52單片機的接口方式，： PCF8591與單片機的連接圖 PCF8591采用典型的I2C總線接口器件尋址方法，即總線地址由器件地址、引腳地址和方向位組成。 AO～A3：引腳地址端。 PCF8591是具有I2C總線接口的8位VD及D/A轉(zhuǎn)換器。6. 主要工作和內(nèi)容安排　　綜上所述，本著實用、可靠、安全、簡潔及經(jīng)濟等設(shè)計原則，設(shè)計開發(fā)了基于單片機STC89C52 LED數(shù)碼顯示器的應(yīng)用原理簡單的講，LED數(shù)碼顯示器就是由發(fā)光二極管組成的，LED數(shù)碼顯示器有兩種連接方式：（1）共陰極接法：把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極，使用時公共陰極接地。 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE 管腳處于低電平10ms 來完成。在FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V 編程電源（VPP）。此時， ALE 只有在執(zhí)行MOVX，MOVC 指令是ALE 才起作用。RST：復(fù)位輸入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P0 口：P0 口為一個8 位漏級開路雙向I/O 口，每腳可吸收8 個TTL 門電流。工作電源又分主電源、備用電源和編程電源。最高運作頻率35Mhz，6T/12T可選。然而單片機又不同于單板機，芯片在沒有開發(fā)前，它只是具備功能極強的超大規(guī)模集成電路，如果賦予它特定的程序，它便是一個最小的、完整的微機控制系統(tǒng)。電路圖如圖所示： 電路PCB圖 單片機（1） 單片機的概述 單片機是一種集成的電路芯塊采用了超大規(guī)模技術(shù)把具有運算能力（如算術(shù)運算、邏輯運算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理）的微處理器（CPU）,隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），只讀程序存儲器（ROM），輸入輸出電路（I/O口），可能還包括定時計數(shù)器，串行通信口（SCI），顯示驅(qū)動電路（LCD或LED驅(qū)動電路），脈寬調(diào)制電路(PWM)，模擬多路轉(zhuǎn)換及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一塊單片機上，構(gòu)成一個最小然而很完善的計算機系統(tǒng)。原理圖如圖所示： 電路原理圖 PCB圖設(shè)計 設(shè)計中數(shù)據(jù)采集單片機的PCB圖是由單片機的原理圖生成的，其操作步驟為：1． 加載網(wǎng)絡(luò)表和元件封裝：網(wǎng)絡(luò)表是自動布線的基礎(chǔ)，是連接原理圖和印制電路板的紐帶。 由于單片機采用的是USB接口供電，且單片機必須與PC機保持串行通信，所以在本設(shè)計中采用了PL2303的USB—UART轉(zhuǎn)換電路進行通信。本實驗中我們采用的是I2C通信。 按鍵 單片機中的復(fù)位方式有三種：手動按鈕復(fù)位、上電復(fù)位、積分型上電復(fù)位。常用的芯片是MAX232，MAX232的優(yōu)點是：（1）一片芯片可以完成發(fā)送轉(zhuǎn)換和接收轉(zhuǎn)換的雙重功能。A/D轉(zhuǎn)換器型號很多，而其轉(zhuǎn)換時間和轉(zhuǎn)換誤差也各不相同。在該系統(tǒng)中需要將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)量，而 A/D是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的器件，他需要考慮的指標(biāo)有：分辨率、轉(zhuǎn)換時間、轉(zhuǎn)換誤差等等。Keil有以下幾個特點： 全功能的源代碼編輯器； 器件庫用來配置開發(fā)工具設(shè)置； 項目管理器用來創(chuàng)建和維護用戶的項目； 集成的MAKE工具可以匯編、編譯和連接用戶嵌入式應(yīng)用；1 所有開發(fā)工具的設(shè)置都是對話框形式的；1 真正的源代碼級的對CPU和外圍器件的調(diào)試器；1 高級GDI(AGDI)接口用來在目標(biāo)硬件上進行軟件調(diào)試以及和 Monitor51 進行通信 其它 單片機下載驅(qū)動軟件：將Keil軟件編程代碼通過USB接口下載到主芯片STC89C52中，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的電壓數(shù)據(jù)采集工作。 幾乎適用于任何類型應(yīng)用程序的“拖放式”用戶界面設(shè)計器。 Protel99SE的功能特性開放式集成化的設(shè)計管理體系　超強功能的、修改與編輯功能　強大的設(shè)計自動化功能 Microsoft Visual Studio 2005介紹 Microsoft Visual Studio ?！　。?）印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)（Advanced PCB 99）：印刷電路板設(shè)計系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器（簡稱PCB編輯器）、零件封裝編輯器（簡稱PCBLib編輯器）和電路板組件管理器。實現(xiàn)階段：采用C語言及匯編語言編碼，采用KeiluVision3軟件完成，并用Protel 99 SE軟件進行電路圖的繪制，用數(shù)據(jù)線串行來實現(xiàn)更為完整的系統(tǒng)功能。用Keil uvision3軟件編寫，通過串口調(diào)試助手將編寫程序下載的主芯片中。數(shù)據(jù)采集是工業(yè)控制等系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié),通常采用一些功能相對獨立的單片機系統(tǒng)來實現(xiàn),作為測控系統(tǒng)不可缺少的部分,數(shù)據(jù)采集的性能特點直接影響到整個系統(tǒng)。[11]由美國PASCO公司生產(chǎn)的“科學(xué)工作室”是將數(shù)據(jù)采集應(yīng)用于物理實驗的嶄新系統(tǒng)，它由3部分組成：（1）傳感器：利用先進的傳感技術(shù)可實時采集技術(shù)可實時采集物理實驗中各物理量的數(shù)據(jù)；（2）計算機接口：將來自傳感器的數(shù)據(jù)信號輸入計算機，采樣速率最高為25萬次/S；（3）軟件：中文及英文的應(yīng)用軟件。這就使得以單片機為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。第二類以數(shù)據(jù)采集卡、標(biāo)準(zhǔn)總線和計算機構(gòu)成，這一類在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用較多。由于該種數(shù)據(jù)采集測試系統(tǒng)具有高速性和一定的靈活性，可以滿足眾多傳統(tǒng)方法不能完成的數(shù)據(jù)采集和測試任務(wù)，因而得到了初步的認可。七、參考文獻[1] 金沙灘工作室C51板子貼吧[2] 唐穎，程菊花，任條娟．單片機原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計．北京大學(xué)出版社，[3]馬忠梅，張凱. 單片機的C語言應(yīng)用程序設(shè)計[M]．北京航空航天大學(xué)出版社，[4]劉文濤．MCS51單片機培訓(xùn)教程 [M]．北京：電子工業(yè)出版社，.[5]常鐵原，王欣，陳文軍. ，2008，指導(dǎo)教師簽字時 間 2011年10 月 9 日摘要本文介紹了基于單片機的數(shù)據(jù)采集的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是模擬域與數(shù)字域之間必不可少的紐帶，它的存在具有著非常重要的作用。五、進度計劃1． 第1周~第10周：畢業(yè)實習(xí)、系統(tǒng)調(diào)研、熟悉開發(fā)環(huán)境及工具；2． 第10周~第20周：需求分析、總體設(shè)計，焊制基于C51單片機采集系統(tǒng)的板子；3． 第20周~第30周：詳細設(shè)計、編碼、調(diào)試；4． 第31周~第32周：撰寫畢業(yè)論文及答辯。通過硬件識別的鍵盤稱編碼鍵盤；通過軟件識別的鍵盤成為非編碼鍵盤。（2）單一電源+5V供電（3）它的電路設(shè)計與連接比較簡單而且功能齊全。(1)逐漸逼近式A/D轉(zhuǎn)換器：它是一種速度快、精度較高、成本較低的直接式轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時間在幾微秒到幾百微秒之間。受需求牽引，新一代機載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為滿足飛行實驗應(yīng)用也在快速地發(fā)展。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是通過采集傳感器輸出的模擬信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并進行分析、處理、傳輸、顯示、存儲和顯示。20世紀80年代后期，數(shù)據(jù)采集發(fā)生了很大的變化，工業(yè)計算機、單片機和大規(guī)模集成電路的組合，用軟件管理，是系統(tǒng)的成本減低，體積變小，功能成倍增加，數(shù)據(jù)處理能力大大加強。大概在60年代后期，國內(nèi)外就有成套的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和系統(tǒng)多屬于專用的系統(tǒng)。然后通過PL2303或RS232轉(zhuǎn)換送到PC機上顯示，顯示界面為我們送的串口調(diào)試界面。四、應(yīng)收集的資料及參考文獻[1] 單片機c語言編程基礎(chǔ)與實踐 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008[2] 單片機外圍接口電路與實踐工程 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 2009[3] 51單片機開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)詳解 北京: 電子工業(yè)出版社, 2009 [4] 葉紅海，五、進度計劃第1周 第4周 畢業(yè)實習(xí)；查閱資料，撰寫開題報告；熟悉環(huán)境及工具。[11]20世紀70年代后期，隨著微型機的發(fā)展，誕生了采集器、儀表同計算機溶為一體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。[11]20世紀90年代至今，在國際上技術(shù)先進的國家，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已成功的運用到軍事、航空電子設(shè)備及宇航技術(shù)、工業(yè)等領(lǐng)域。它起始于20世紀中期，在過去的幾十年里，隨著信息領(lǐng)域各種技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)據(jù)采集方面的技術(shù)也取得了長足的進步，采集數(shù)據(jù)的信息化是目前社會的發(fā)展主流方向。如愛爾蘭ACRA公司2000年研發(fā)推出的新一代KAM500機載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)到了2006年。(2)雙積分A/D轉(zhuǎn)換器：它是一種間接式的A/D轉(zhuǎn)換器，優(yōu)點是抗干擾能力強，精度比較高，缺點是數(shù)度很慢，適用于對轉(zhuǎn)換數(shù)度要求不高的系統(tǒng)。 顯示部分LED數(shù)碼顯示管是一種由LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。非編碼鍵盤有兩種接口方法：一種是獨立按鍵接口；另一種是矩陣式按鍵接口。六、預(yù)期階段成果及最終成果 分析階段：單片機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的需求分析。本文介紹的重點是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，而該系統(tǒng)硬件部分的重心在于單片機。大概在60年代后期，國內(nèi)外就有成套的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和系統(tǒng)多屬于專用的系統(tǒng)。20世紀80年代后期，數(shù)據(jù)采集發(fā)生了很大的變化，工業(yè)計算機、單片機和大規(guī)模集成電路的組合，用軟件管理，是系統(tǒng)的成本減低，體積變小，功能成倍增加，數(shù)據(jù)處理能力大大加強。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是通過采集傳感器輸出的模擬信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并進行分析、處理、傳輸、顯示、存儲和顯示。[11]受需求牽引，新一代機載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為滿足飛行實驗應(yīng)用也在快速地發(fā)展?！”M管現(xiàn)在以微機為核心的可編程數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)作為數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展方向得到了迅速的發(fā)展,并且適于通用微機(如IBM PC 系列) 使用的板卡級數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品也已大量出現(xiàn),組成一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)簡單到只需要一塊數(shù)據(jù)采集卡,把它插在微機的擴展槽內(nèi),并輔以應(yīng)用軟件,就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集功能,但這并不會對基于單片機為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生影響,因為單片機功能強大、抗干擾能力強、可靠性高、靈活性好、開發(fā)容易等優(yōu)點,使得基于單片機為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用.傳統(tǒng)的基于單片機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于沒有上位機的支持,不管采用什么樣的數(shù)據(jù)存儲器,它的存儲容量都是有限的,所以不得不對存儲的歷史數(shù)據(jù)進行覆蓋刷新,這樣不利于用戶對數(shù)據(jù)進行整體分析,因而也不能對生產(chǎn)過程的狀況進行準(zhǔn)確的把握。用LED顯示所測電壓值的數(shù)字量。測試階段：基于C51單片機采集系統(tǒng)進行上位機與下位機的數(shù)據(jù)采集，測試本系統(tǒng)是否能達到預(yù)期的設(shè)想，是否能完成數(shù)據(jù)采集工作，針對發(fā)現(xiàn)的問題或新的要求及時完善本系統(tǒng)。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。它同時也能開發(fā)跨平臺的應(yīng)用程序，如開發(fā)使用微軟操作系統(tǒng)的手機的程序等。 包含一個用于測試 Web 應(yīng)用程序的內(nèi)置 Web 服務(wù)器，無需 IIS。 ：，能設(shè)置校驗、數(shù)據(jù)位和停止位，能以ASCII碼或十六進制接收或發(fā)送任何數(shù)據(jù)或字符（包括中文），可以任意設(shè)定自動發(fā)送周期,并能將接收數(shù)據(jù)保存成文本文件，能發(fā)送任意大小的文本文件。而單片機是該系統(tǒng)的基本的微處理系統(tǒng)，它完成數(shù)據(jù)讀取、處理及邏輯控制，數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫幌盗械娜蝿?wù)。(1)逐漸逼近式A/D轉(zhuǎn)換器：它是一種速度快、精度較高、成本較低的直接式轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時間在幾微秒到幾百微秒之間。（2）單一電源+5V供電（3）它的電路設(shè)計與連接比較簡單而且功能齊全。我們采用的是手動復(fù)位，把單片機內(nèi)部電路設(shè)置成為一個確定的狀態(tài)，所有的寄存器初始化。 1） UART是單片機與PC之間的最簡單的通信方式之一，也是單片機之間常用通信。所以通過UART切換電路PL2303的USB—TX端與RS232的USB—RX端相連，PL2303的USB—RX與RS232的USB—TX相連，從而實現(xiàn)USB—UART的電路轉(zhuǎn)換。只有加載了網(wǎng)絡(luò)表和元件封裝后，電路板的自動布線才能完成。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確快速的完成程序設(shè)計者事先規(guī)定的任務(wù)。它與單板機或個人電腦有著本質(zhì)的區(qū)別，單片機屬于芯片級應(yīng)用，需要用戶了解單片機芯片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計所需要的理論和技術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計應(yīng)用