[工學(xué)]基于單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-02-12 07:00 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 鍵按下時(shí)，與其相連的I/O線將得到低電平輸入。 獨(dú)立按鍵接口圖在單片機(jī)中需要的按鍵較多時(shí)，通常把鍵排成矩陣形式，這樣可以節(jié)省硬件資源。如對(duì)于20只按鍵接口，如采用按鍵獨(dú)立方式，需要20個(gè)I/O口。如采用矩陣式按鍵方式，則只需要9個(gè)I/O 口。單片機(jī)系統(tǒng)中的非編碼式鍵盤程序主要由判別是否有鍵按下子程序、鍵的識(shí)別子程序、找到閉合鍵后，讀入相應(yīng)的鍵值，再轉(zhuǎn)到相應(yīng)的鍵處理程序幾個(gè)部分組成。 矩陣式按鍵接口圖在該系統(tǒng)中所用到的按鍵有9個(gè)，所以采取矩陣式按鍵接口方式。第三章 硬件部分 主機(jī)部分 該系統(tǒng)是一個(gè)主從式多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，主機(jī)和從機(jī)均用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，它的主機(jī)部分負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和顯示，主機(jī)和從機(jī)之間用RS232進(jìn)行通信。它由AT89S5MAX23LED數(shù)碼顯示器組成。 主機(jī)部分原理圖設(shè)計(jì)由于主機(jī)要對(duì)從機(jī)有一個(gè)命令，所以用到按鍵，按鍵的一端接地，則表示按鍵按下。主機(jī)還要負(fù)責(zé)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和LED顯示，用兩個(gè)74HC573。單片機(jī)的P0口的8位數(shù)據(jù)線與用于段選的74HC573的D0~D7相連，用于數(shù)碼管上具體的數(shù)字的顯示。單片機(jī)P0口的八位數(shù)據(jù)線與用于位選的74HC573的D0~D7相連，用于在哪個(gè)數(shù)碼管上顯示。主機(jī)跟從機(jī)的連接，又涉及到一個(gè)串行口雙機(jī)通信的問(wèn)題，根據(jù)單片機(jī)雙機(jī)通信距離、抗干擾性等要求，選擇RS232C串行接口方法，選擇串行口MAX232來(lái)連接主機(jī)和從機(jī)，將MAX232的1，再將MAX232上的114腳分別與db9的6腳相連。單片機(jī)AT89C52的119腳與它的晶振電路相連，第9腳與它的復(fù)位電路相連。 主機(jī)部分電路原理圖 單片機(jī)（1）單片機(jī)的概述單片機(jī)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(yùn)算能力（如算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理）的微處理器（CPU）,隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），只讀程序存儲(chǔ)器（ROM），輸入輸出電路（I/O口），可能還包括定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行通信口（SCI），顯示驅(qū)動(dòng)電路（LCD或LED驅(qū)動(dòng)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(jī)上，構(gòu)成一個(gè)最小然而很完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。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(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)?？偟亩詥纹瑱C(jī)的特點(diǎn)可以歸納為以下幾個(gè)方面：集成度高、存儲(chǔ)容量大、外部擴(kuò)展能力強(qiáng)、控制功能強(qiáng)、低電壓、低功耗、性能價(jià)格比高、可靠性高這幾個(gè)方面。[8]單片機(jī)按內(nèi)部數(shù)據(jù)通道的寬度，可分為4位、8位、16位及32位單片機(jī)。它們被應(yīng)用在不同領(lǐng)域里，8位單片機(jī)由于功能強(qiáng)大，被廣泛的應(yīng)用在工業(yè)控制、智能接口、儀表儀器等各個(gè)領(lǐng)域。8位單片機(jī)在中、小規(guī)模應(yīng)用場(chǎng)合仍占主流地位，代表了單片機(jī)的發(fā)展方向，在單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。隨著移動(dòng)通訊、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等高科技產(chǎn)品進(jìn)入家庭，32位單片機(jī)應(yīng)用得到了長(zhǎng)足發(fā)展?？v觀單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)： 微型單片化 低功耗CMOS與多品種共存可靠性和應(yīng)用水平越來(lái)越高單片機(jī)有著微處理器所不具備的功能，它可以獨(dú)立地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能這就是單片機(jī)的最大特點(diǎn)。然而單片機(jī)又不同于單板機(jī)，芯片在沒有開發(fā)前，它只是具備功能極強(qiáng)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(gè)最小的、完整的微機(jī)控制系統(tǒng)。它與單板機(jī)或個(gè)人電腦有著本質(zhì)的區(qū)別，單片機(jī)屬于芯片級(jí)應(yīng)用，需要用戶了解單片機(jī)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(jì)所需要的理論和技術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，從而使芯片具備特定的智能。[8]（2） 簡(jiǎn)介AT89C52AT89C52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。[8]AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。[8]其引腳圖， AT89C52的引腳圖它一共有40個(gè)引腳，引腳又分為四類。其中有四個(gè)電源引腳，用來(lái)接入單片機(jī)的工作電源。工作電源又分主電源、備用電源和編程電源。還有兩個(gè)時(shí)鐘引腳XTALXTAL2。還有由P0口、P1口、P2口、P3口的所有引腳構(gòu)成的單片機(jī)的輸入/輸出（I\O）引腳。最后一種是控制引腳，控制引腳有四條，部分引腳具有復(fù)位功能。綜上所述，單片機(jī)的引腳特點(diǎn)是： 單片機(jī)多功能，少引腳，使得引腳復(fù)用現(xiàn)象較多。 單片機(jī)具有四種總線形式：P0和P2組成的16位地址地址總線；P0分時(shí)復(fù)用為8位數(shù)據(jù)總線；ALE、PSEN、RST、EA和P3口的INT0、INTT0、TWR、RD以及P1口的TT2EX組成控制總線；而P3口的RXD、TXD組成串行通信總線。89C52單片機(jī)的主要功能l 與MCS51單片機(jī)產(chǎn)品兼容l 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器l 1000次擦寫周期l 全靜態(tài)操作：0Hz～33Hzl 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器l 32個(gè)可編程I/O口線l 三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器l 八個(gè)中斷源l 全雙工UART串行通道l 低功耗空閑和掉電模式l 掉電后中斷可喚醒l 看門狗定時(shí)器l 雙數(shù)據(jù)指針l 掉電標(biāo)識(shí)符 LED數(shù)碼顯示器的應(yīng)用原理簡(jiǎn)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(shí)公共陰極接地。每個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極與輸入端相連。（2）共陽(yáng)極接法。把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極，使用時(shí)公共陽(yáng)極接+5V，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過(guò)電阻與輸入端相連。 LED內(nèi)部結(jié)構(gòu) 共陰極接法 共陽(yáng)極接法為了顯示字符，要為L(zhǎng)ED顯示器提供顯示段碼（或稱字形代碼），組成一個(gè)“8”字的七段，再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)八段。[8] 段位碼對(duì)應(yīng)關(guān)系段位碼D7D6D5D4D3D2D1D0位碼段dpgfedcba 從機(jī)部分 該系統(tǒng)的從機(jī)負(fù)責(zé)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，并應(yīng)答主機(jī)的命令，需要用到ADC080AT59C52,又由于它們兩個(gè)的時(shí)鐘頻率不一樣，所以又要用到一個(gè)74LS74。 從機(jī)的電路原理圖設(shè)計(jì)該部分需要對(duì)模擬量進(jìn)行一次模數(shù)轉(zhuǎn)換，則要用到一個(gè)ADC0809，又因?yàn)樗鼈冎g的時(shí)鐘頻率不一樣又需要用到一個(gè)74LS74對(duì)其進(jìn)行一個(gè)二分頻的工作，這個(gè)只需要將74LS74的第3根引腳與單片機(jī)AT89C52的第30根引腳相連，將74LS74 的第9根引腳與ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)引腳相連。單片機(jī)AT89C52的P0口與ADC0809的D0~D7相連，而ADC0809的ADDA、ADDB、AD
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