【導讀】第一周了解各電路中、以及各器件的作用和工作原理，進行硬件電路設計。第三周編寫硬件作品的說明書。課程設計任務書···········································································································I. 第2章單元電路原理···································································································2

　　

【正文】 模擬信號。例如，若 VDD=+5V， VSS=0， VEE=，則 0～ 5V的數(shù)字信號可控制 ～ 的模擬信號。這些開關電路在整個 VDDVSS 和 VDDVEE 電源范圍內具有極低的靜態(tài)功耗，與控制信號的邏輯狀態(tài)無關。當 INH 輸入端 =“1”時，所有的通道截止。只有當 INH=0 時，三位二進制信號才可以選通 8 通道中的一個通道，連接該輸入端至輸出。其中 VEE 可以接負電 . CD4051 的引腳說明 CD4051 為 DIP16封裝，其引腳圖如圖 27 所示： 圖 27 CD4051 引腳圖 引腳說明： A0~A2 為地址端 I0/O0～ I7/O7 輸入輸出端 INH 禁止端 O/I 公共輸出 /輸入端 基于 RS232 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計 12 VDD 正電源 VEE 模擬信號地 Vss 數(shù)字信號地 其真值表如表 25 所示： 表 25 真值表 INHIBIT C B A 選中輸出通道 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 0 1 0 0 4 0 1 0 1 5 0 1 1 0 6 0 1 1 1 7 1 X X X None CD4051 的參數(shù) 電源電壓范圍 —— 3V~5V 輸入電壓范圍 —— 0V~VDD 工作溫度范圍： M 類 —— 55 C? ~125C? E 類 —— 40 C? ~85 C? 極限值： 電源電壓 —— ~18V 輸入電壓 —— ~VDD+ 輸入電流 —— ? 10mA 儲存溫度 —— 65C? ~150 C? 開關量電路 開關量電路是由 1 個 DIP8 封裝的撥碼開關和 8 個 LED 發(fā)光二級管構成 。 每個發(fā)光二級管所允許的最大電流為 10mA，導通時的管壓降為 ~。當開關為斷開狀態(tài)時，把高電平傳給單片機。當開關為閉合狀態(tài)時，把低電平傳個單片機，再通過串口把信號傳給上位機，通過上位機軟件顯示開關的狀態(tài)。 吉林化工學院課程設計說明書 13 時鐘電路 時鐘電路 如圖 28 所示， 是由一個 頻率為 的晶振提供的。注意：此晶振的頻率不能為 12MHz，若為 12MHz的話波特率的誤差會很大 。 圖中 電容的典型值為 30 F? ， XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出端。該反向放大器可以為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷震蕩均可采用。 圖 28 時鐘電路 基于 RS232 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計 14 第 3 章 焊機硬件作品及調試 焊接硬件作品 焊接硬件作品時首先要先確定各器件的布局，這里可應用 Protel 軟件繪制電路圖的電路原理圖 后進行布局 。在 焊接的過程中要注意從低到高的順序 ，先焊小元器件再焊大元器件；在向電路板上安裝 發(fā)光二級管和電容時要注意它們的極性；焊接時要記住各元器件占電路板上幾個小孔；盡量不要在板的背面跳線，若迫不得已時要用導線?？傊?，盡量讓整個硬件作品看起來美觀、簡單。 硬件作品的調試 利用仿真軟件進行調試：調試的基本步驟有兩個，分為未上電檢測和上電檢測。 未上電檢測： 檢查各個元器件是否完好； 檢查電源是否短路； 檢查源器件是否供電和接地； 檢查上電后元器件是否工作。 上電檢測： 復位信號（示波器檢測）； 時鐘（示波器檢測）； EA 是否等于 1； CD4051，當 A=B=C 時 ,COM 和地之間的電壓； MAX232， TXD 發(fā)送數(shù)據(jù)，示波器是否有脈沖； ADC0832，單片機工作時檢測 D0。 另外，還需檢驗硬件作品是否可以完成對 8 個模擬量、 8 個開關量數(shù)據(jù)的實時采集，若以上調試皆正確，則 可以上交硬件作品。 吉林化工學院課程設計說明書 15 第 4 章 軟件 說明 實驗器材 名稱 型號 數(shù)量（個） 單片機 SST89C52 1（ DIP40封裝） 串口通訊 MAX232 1（ DIP16封裝） 看門狗 X25045 1（ DIP8封裝） 數(shù)模轉換 ADC0832 1（ DIP8封裝） 開關器件 TC4051B 1（ DIP8封裝） 普通二極管 1N4007 4 發(fā)光二級管 —— 8 無極性電容 104 4 無極性電容 30PF 2 有極性電容 1000 F? /16V 1 有極性電容 1000 F? /25V 1 穩(wěn)壓器 7805 1 電阻 103 8 電位器 503 8 晶振 1 變壓器 220V/25W 1 串口座 9針 1 底 座 10*10 1 底座 4*4 2 底座 8*8 2 圖 41 實驗器材 仿真軟件 說明 偉福仿真器系統(tǒng)主要由仿真主機 +仿真頭組成，系統(tǒng)的特點是： 主機 +仿真頭組合，本仿真器主機型號為 S51，仿真頭型號為 POD8X5X(可仿真 51 系列 8X5X單片機 ) 雙平臺，具有 DOS 版本和 WINDOWS 版本。 雙工作模式，硬件仿真和軟件仿真模式。 雙 CPU 結構， 100%不占用戶資源。 基于 RS232 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計 16 仿真頭 POD8X5XP 仿真頭為 POD8X5X 改進型。可配 E2020 系列 ,E6000 系列 ,K51 系列仿真器 ,用于仿真 MCS51 系列及兼容單片機 ,可仿真 CPU 種類為 8031/32, 8051/52, 875X, 89C5X,89CX051, 華邦的 78E5X, LG 的 97C51/52/1051/2051。配有 40 腳 DIP 封裝的轉接座 ,可選配 44 腳 PLCC封裝的轉接座 .選配 2051轉接座可仿真 20 腳 DIP 封裝的 。 89CX051CPU。當用戶板功耗不大時，可以短接 5V 電源輸出跳線，由仿真器供電給用戶板，一般情況下請不要短接此跳線。如果短接復位信號輸出跳線，當用軟件復位程序時，仿真頭 的復位腳會輸出一個復位信號，以復位用戶板的其它器件。注意：如果用戶板有復位電路，請不要短接此跳線。 仿真器 仿真器使用 9 針串行口，與 PC 機用兩頭為孔的串行電纜連接。對于一些只有 USB 口而沒有串口的計算機，可以使用 USB轉串口電纜將 USB 轉成串行口。 根據(jù)仿真器型號不同，邏輯測試鉤插座可能只有一個。 根據(jù)仿真器型號不同，可能會沒有 20 芯仿真電纜插座。 電源為直流 5V/1A（最小），電源插孔的極性為內“正”外“負”。 圖 42 偉福仿真器外形示意圖 圖 43 串行電纜內部連接 吉林化工學院課程設計說明書 17 程序流程圖 本次硬件設計的數(shù)據(jù)采集程序框圖如圖 43 所示： 開 始看 門 狗 初 始 化調 用 數(shù) 據(jù) 采 集子 程 序調 用 發(fā) 送 子 程序調 用 數(shù) 據(jù) 采 集子 程 序定 義 頭 文 件定 義 單 片 機 引 腳程 序 運 行 環(huán) 境看 門 狗 中 斷 圖 43 利用仿真進行上位機程序調試 圖 44 基于 RS232 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計 18 連接好串口后打開軟件，向單片機中下載程序，然后點擊“連接”按鈕。對模擬量的采集結果如圖 44 圖上半部分。 下圖中紅線代 表模擬量信號，通過調節(jié)模擬量開關來改變模擬量采集大?。▽嶋H測量中為各個傳感器上采集的物理量大小），會發(fā)現(xiàn)模擬量的實時顯示在 0255之間，黃色線條是低限位，若模擬量低于低限位，則“ L”燈亮；綠色線條是高限位，若模擬量高于高限位，則“ H”燈亮。 對開關量采集結果如圖 44下半部分所示。當 DIP 開關處于關閉時，開關量顯示為紅色圓點，相應的“ DX”為“ 0”，當 DIP 開關中有開啟時，則開關量對應位顯示綠色圓點，相應的“ DX”為“ 1”。撥動相應的撥碼開關，則相應的 LED指示燈會變亮 。 吉林化工學院課程設計說明書 19 第 5 章 結論 通過該分布式多 路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由相同的模塊電路和不同的開關地址選通不同的模塊。實現(xiàn)對多路模擬信號的采集、轉換、傳送。 實驗結果表明：本文所采用的原理和方法與測試結果是正確的。 但由于系統(tǒng)對采集速度和精度的要求較低，故分析結果數(shù)據(jù)存在一定誤差，采集量也不大，且只能實現(xiàn)異步數(shù)據(jù)采集，所以還需進一步改善。 在這次硬件設計過程中，是我更加熟練的掌握了一些焊接技巧以及利用偉福仿真軟件調試的方法，使我了解了許多應用技能，增強了動手能力，及獨立分析和解決工程實際問題的能力。為以后從事該方面的工作奠定了基礎。 這次硬件設計的 成功 首先要感謝謝 程立敏老師的精心指導和耐心幫助，在工作繁忙之際仍然悉心的講解；其次，本次硬件設計還要歸功于全組組員 的共同努力，沒有大家的齊心協(xié)力設計任務就不能 順利地 完成。在此還要 特別感 這些年來所有老師的栽培 ， 為這次硬件設計奠定了基礎 使 本次的硬件設計任務 得以 圓滿完成。 基于 RS232 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計 20 參考文獻 [1] 嚴潔 ． 單片機原理及其接口技術 ． 機械工業(yè)出版社， 2020： 65105 [2] 范洪剛 ． 51 單片機自學筆記． 北京航空航天大學出版社， 2020 [3] 常鐵原，王欣，陳文軍 ． 多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ． 電子技術應用， 2020： No． 11 [4] 葉紅 海，李麗敏 ． 基于單片機的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) ． 2020： No． 4 [5] 楊居義，楊曉琴，王益斌等 ． 單片機課程設計指導 ． 清華大學出版社， 2020： 135141 [6] 王琳，商周，王學偉 ．數(shù)據(jù)采集的發(fā)展與應用． 電氣與儀表， 2020： No． 464 吉林化工學院課程設計說明書 21 附錄 1234ABCD4321D C B ATitleNumberRevisionSizeA3Date:28Mar2011Sheet of File:F:\教學資料\..\YJSJ.SCHDrawn By:CS1CH02CH13GND4Vcc8CLK7DO6DI5IC4ADC0832CS1SO2WP3GND4Vcc8RST7CLK6SI5IC12504512C5 30P12C6 30P12AXIAL11.0592MVin1GND2Vout3IC578051 2C81000uF/25V1234T31234D9~D12IN4007x44162COM374Vcc1621511401355INH6Vee7GND8312A11B10C9IC6TC4051BRST/VPD9P1.78P1.67P1.56P1.45P1.34P1.23P1.12P3.0(RXD)10P1.01P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RD)17XTAL218XTAL119GND20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039Vcc40IC389C52C11V+2C1_3C2+4Vcc16GND15T1out14R1in13C2_5V_6T2out7R2in8R1out12T1in11T2in 10R2out9IC2MAX23212C1 0.1uF12C2 0.1uF1 6 2 7 3 8 4 9 5CZ1DB9數(shù)據(jù)采集與串口通信電路原理圖12C4 0.1uF12C3 0.1uFD5R5 1K D4R4 1K D2R2 1KD6R6 1KD8R8 1KK5K4K3K2K1 K6 K7 K8R3 1KR1 1K R7 1KD3D1 D7C71000uF/16VW150KW250KW3 50KW4 50KW5 50KW650KW7 50KW8 50K12345678CZ3CON8+9V+5V220 AC +9V+5V模擬量輸入直流電源12345678CZ3CON8CD RX TXDTRGNDR94.7K