【正文】 感謝劉永軍老師和孫素靜老師，他們在設(shè)計(jì)評審的過程中也提了不少的要求和建議。衷心感謝劉老師的無私幫助，衷心祝愿他工作順利，培養(yǎng)更多有識(shí)之才。所以在每一次的交流中我總能獲得較大的突破，而且老師特別平易近人，大家對他評價(jià)都很高。劉老師對畢業(yè)設(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都做出了合理的安排，在畢業(yè)設(shè)計(jì)初期，劉老師提供了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中AD轉(zhuǎn)換部分資料，讓我對畢業(yè)設(shè)計(jì)題目有所認(rèn)識(shí)，讓我對畢業(yè)設(shè)計(jì)有了整體把握。 指標(biāo)和性能的完善：可以擴(kuò)大電壓的量程范圍，可以通過自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)；可以編寫一個(gè)數(shù)據(jù)庫對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，最后與所計(jì)算值進(jìn)行比較，進(jìn)而查看采集數(shù)據(jù)的精確度。其次，本次設(shè)計(jì)中單片機(jī)中所用到的元件大部分都未接觸，需要每個(gè)元件都非常熟悉才能將單片機(jī)電路設(shè)計(jì)正確。 設(shè)計(jì)結(jié)論：此次設(shè)計(jì)的單片機(jī)可以方便的進(jìn)行8路模擬量的轉(zhuǎn)化及電壓數(shù)據(jù)的采集和顯示，所顯示的電壓數(shù)值精確到小數(shù)點(diǎn)后三位，精確度較高，基本上實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)任務(wù)要求，滿足一定實(shí)際應(yīng)用中的需要，為擴(kuò)展應(yīng)用提供了良好的平臺(tái)。第六章 總結(jié) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是將我在大學(xué)中所學(xué)的理論和實(shí)踐相結(jié)合的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是對我所學(xué)知識(shí)的一個(gè)綜合的訓(xùn)練及考核，是對我所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力和大學(xué)所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐技能相結(jié)合的全面的考核，對我如何根據(jù)課題對現(xiàn)有的資料進(jìn)行理解和運(yùn)用的能力的考核。： PC機(jī)顯示界面 調(diào)試結(jié)果本設(shè)計(jì)基本完成了設(shè)計(jì)任務(wù)的內(nèi)容，用KeilUvision3 軟件將代碼進(jìn)行編譯產(chǎn)生一個(gè) 文件， 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)軟件將程序下載到主芯片STC89C52中，此時(shí)單片機(jī)板子上的四個(gè)數(shù)碼管就會(huì)顯示所采集電壓的數(shù)值， 選好COM口后就會(huì)顯示電壓數(shù)據(jù)的十六進(jìn)制顯示。（2） 數(shù)據(jù)數(shù)值轉(zhuǎn)化部分translate() 數(shù)據(jù)數(shù)值轉(zhuǎn)化部分translate()是將單片機(jī)串口所傳送的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)數(shù)值轉(zhuǎn)化為基于電壓值的十進(jìn)制的數(shù)值（AD/255 *5 ）。：開始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化 數(shù)碼管數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)刷新 數(shù)碼管數(shù)據(jù)的顯示與刷新refresh()操作 PC機(jī)顯示界面程序設(shè)計(jì)PC機(jī)顯示界面程序設(shè)計(jì)實(shí)際上就是 窗體類（partial class Form1: Form）其中包括了三個(gè)小部分：初始化部分Form1_Load()，數(shù)據(jù)數(shù)值轉(zhuǎn)化部分translate()，顯示按鈕部分 button1_Click()。開始 UART 初始化 UART發(fā)送數(shù)據(jù)到PC界面PC界面顯示 UART發(fā)送數(shù)據(jù)UART_Send_Byte()到PC機(jī)界面操作（7） 數(shù)碼管數(shù)據(jù)的顯示與刷新refresh()操作 在本設(shè)計(jì)中用了四個(gè)數(shù)碼管將電壓數(shù)值精確到小數(shù)點(diǎn)后三位，數(shù)碼管所顯示的數(shù)據(jù)是將I2C通信發(fā)送過來的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。開始主機(jī)寫數(shù)據(jù)發(fā)送字節(jié)接收未成功接收成功應(yīng)答位0主機(jī)接收完最后一字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送非應(yīng)答位1 停止通信 I2C通信的應(yīng)答 i2c_ACK()與非應(yīng)i2c_waitACK()答操作(6) 采用UART發(fā)送數(shù)據(jù)UART_Send_Byte()到PC機(jī)界面操作 UART是單片機(jī)與PC之間的最簡單的通信方式之一，也是單片機(jī)之間常用通信。 第三個(gè)字節(jié)，重新發(fā)送I2C起始信號(hào)和器件地址，并且在方向位上選擇“讀操作”方向。并且在讀寫方向位上選擇“寫操作”方向。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(hào)為低電平期間，SDA狀態(tài)才允許變化。（4）I2C通信的數(shù)據(jù)發(fā)送i2c_sendbyte()與接收i2c_recbyte()操作I2C總線是數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘SCL構(gòu)成的串行總線，可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。如圖所示：（3）I2C通信的應(yīng)答 i2c_ACK()與非應(yīng)i2c_waitACK()答操作 該子程序部分在主機(jī)寫數(shù)據(jù)時(shí)，每發(fā)送一個(gè)字節(jié)，接收機(jī)需要回復(fù)一個(gè)應(yīng)答位“0”，通過應(yīng)答位來判斷從機(jī)是否接收成功。（1）主程序主程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行初始化，先讀取I2C通信中的讀數(shù)據(jù)函數(shù)的數(shù)據(jù)，通過UART發(fā)送數(shù)據(jù)到PC機(jī)界面，同時(shí)將所讀的十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制的數(shù)據(jù)顯示在四位數(shù)碼管上。在進(jìn)行數(shù)據(jù)操作時(shí)，首先是主控器發(fā)出起始信號(hào)，然后發(fā)出讀尋址字節(jié)，被控器做出應(yīng)答后，主控器從被控器讀出第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，主控器發(fā)出應(yīng)答，主控器從被控器讀出第二個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，主控器發(fā)出應(yīng)答…一直到主控器從被控器中讀出第n個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)，主控器發(fā)出非應(yīng)答信號(hào)，最后主控器發(fā)出停止信號(hào)。模擬量輸入選擇位取值由輸入方式?jīng)Q定：四路單端輸入時(shí)取00，三路差分輸入時(shí)取01，單端與差分輸入時(shí)取10，二路差分輸入時(shí)取11。 DD4模擬量輸入選擇：00為四路單數(shù)入、01為三路差分輸入、 10為單端與差分配合輸入、11為模擬輸出允許有效?？偩€操作時(shí)為主控器發(fā)送的第二字節(jié)。控制字節(jié)： 控制字節(jié)用于實(shí)現(xiàn)器件的各種功能，如模擬信號(hào)由哪幾個(gè)通道輸入等。地址的最后一位為方向位R/w，當(dāng)主控器對A/D器件進(jìn)行讀操作時(shí)為1，進(jìn)行寫操作時(shí)為0。飛利蒲公司規(guī)定A/D器件地址為1001。 VREF:基準(zhǔn)電源端。 AGND:模擬信號(hào)地。 OSC：外部時(shí)鐘輸入端，內(nèi)部時(shí)鐘輸出端。 VDD、Vss:電源端。 AINO～AIN3：模擬信號(hào)輸入端。結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。A/D轉(zhuǎn)換為逐次比較型。有4路A/D轉(zhuǎn)換輸入，1路D/A模擬輸出。而該系統(tǒng)選用的是PCF8591，下面就具體的介紹一下PCF8591的工作原理。 段位碼對應(yīng)關(guān)系段位碼D7D6D5D4D3D2D1D0位碼段dpgfedcba 模數(shù)轉(zhuǎn)換器PCF8591在我們所采集的數(shù)據(jù)電壓值是隨著滑動(dòng)變阻器的旋轉(zhuǎn)而不斷改變的，而要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,則需要將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，A/D轉(zhuǎn)換器就是為了將連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)字量。把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使用時(shí)公共陽極接+5V，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。每個(gè)發(fā)光二極管的陽極與輸入端相連。在掉電模式下，保存RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。此外，STC89C52 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。編程一個(gè)字節(jié)的周期是內(nèi)部自定時(shí)的。在芯片擦除操作中，代碼陣列全被寫1且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。由于輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用?！　TAL1 和XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出?！　TAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。注意加密方式1 時(shí)，EA 將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。　　PSEN ：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止ALE的輸出可在SFR 8EH 地址上置0。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。在FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位時(shí)，要保持RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。P3 口也可作為ST89C52的一些特殊功能口,P3 口管腳備選功能:　　 RXD（串行輸入口）； TXD（串行輸出口）； INT0（外部中斷0）； INT1（外部中斷1）； T0（計(jì)時(shí)器0 外部輸入）； T1（計(jì)時(shí)器1 外部輸入）；　　 WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）； RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）；　　P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng)P3 口寫入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2 口在FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位?！2 口：P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL 門電流，當(dāng)P2 口被寫1時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。P1 口管腳寫入1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí)P0 外部必須被拉高。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。GND：接地。 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。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。還有兩個(gè)時(shí)鐘引腳XTALXTAL2。其中有四個(gè)電源引腳，用來接入單片機(jī)的工作電源。編程速度很快，擦除時(shí)也無需紫外線，非常方便。在應(yīng)用中可直接替換。 STC89C52 單片機(jī)是最早期也最典型的產(chǎn)品，低功耗、高性能、采用CHMOS 工藝的8位單片機(jī)。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。另外 STC89X52 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。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52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。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?？v觀單片機(jī)的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢： 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)。8位單片機(jī)在中、小規(guī)模應(yīng)用場合仍占主流地位，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)揮越來越大的作用。[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)。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)。5． DRC檢查：布線完成后，為了確保PCB板符合設(shè)計(jì)規(guī)則、所有的網(wǎng)絡(luò)連接正確，必須對電路板進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。3． 自動(dòng)布線：Protel DXP 2004中自動(dòng)布線的功能相當(dāng)強(qiáng)大，只要把有關(guān)參數(shù)設(shè)置得適當(dāng)，元件布局合理，系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)設(shè)置的規(guī)則選擇最佳的布線策略進(jìn)行自動(dòng)布線，成功率幾乎100%。元件布局可以由系統(tǒng)自動(dòng)完成，然后進(jìn)行手工調(diào)整布局，布局合理后才能進(jìn)行下一步的布線工作。只有加載了網(wǎng)絡(luò)表和元件封裝后，電路板的自動(dòng)布線才能完成。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接受，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電壓數(shù)值量的AD、DA轉(zhuǎn)換，從而在LED上顯示所采集電壓數(shù)據(jù)數(shù)值，而PC機(jī)上的串口調(diào)試助手則顯示16進(jìn)制的數(shù)值。74HC245是方向可控的八路緩沖器，主要用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)總線的雙向異步通信。STC89C52 的XTAL1端和XTAL1端與晶振相連。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(shí)現(xiàn)USB—UART的電路轉(zhuǎn)換。它由STC89C5PL230LED數(shù)碼顯示器組成。 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(hào)為低電平期間，SDA狀態(tài)才允許變化。 I2C總線在傳送數(shù)據(jù)過程中共有三種特殊類型信號(hào)， 它們分別是：開始信號(hào)、結(jié)束信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)。 1） UART是單片機(jī)與PC之間的最簡單的通信方式之一，也是單片機(jī)之間常用通信。 常用的串行通信方式有：UART異步串行通信、I2C總線串行同步通信、SPI串行總線同步通信。在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通訊。 通信方式 計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。我們采用的是手動(dòng)復(fù)位，把單片機(jī)內(nèi)部電路設(shè)置成為一個(gè)確定的狀態(tài)，所有的寄存器初始化。在單片機(jī)中，為了節(jié)省硬件資源，多采用動(dòng)態(tài)掃描顯示法。對LED數(shù)碼顯示器的控制可以采用按時(shí)間向它提供具有一定驅(qū)動(dòng)能力的位選和段選信號(hào)。 LED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。（2）單一電源+5V供電（3）它的電路設(shè)計(jì)與連接比較簡單而且功能齊全。而本設(shè)計(jì)選用的是STC89C52. 串行口的選擇串行口我選用了標(biāo)準(zhǔn)RS232C接口，它是電平與TTL電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路。此系統(tǒng)是由CPU、隨即存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、只讀程序存儲(chǔ)器、輸入輸出電路（I/O口），還有可能包括定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口、USB接口、顯示驅(qū)動(dòng)電路（LCD和LED驅(qū)動(dòng)電路）、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器及A/D轉(zhuǎn)換器等電路集成到一個(gè)單塊芯片上，構(gòu)成了一個(gè)最小但完善的計(jì)算機(jī)任務(wù)。(3)并行式A/D轉(zhuǎn)換器：它又被稱為flash（快速）型，它的轉(zhuǎn)換數(shù)度很高，但她采用了很多個(gè)比較器，而n位的轉(zhuǎn)換就需要2n1個(gè)比較器，因此電路規(guī)模也極大，價(jià)格也很貴，只適用于視頻A/D轉(zhuǎn)換器等數(shù)度特別高的領(lǐng)域。(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(shí)間在幾微秒到幾百微秒之間。位數(shù)越高其分辨