【正文】 在我們所測(cè)控的信號(hào)中均是連續(xù)變化的物理量，而要對(duì)這些信號(hào)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。而該系統(tǒng)選用的是ADC0809，下面就具體的介紹一下ADC0809的工作原理。由單一的5V電源供電，片內(nèi)帶有鎖存功能的8選1的模擬開關(guān)。轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us。它的引腳的排列及其功能，其引腳圖及相關(guān)電路見圖34。ADDA、ADDB、ADDC：模擬通道地址線。ALE：地址鎖存信號(hào)。START：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，高電平有效。三態(tài)輸出，OUT8是最高位，OUT1是最低位。CLK：時(shí)鐘信號(hào)，最高頻率為 640KHZ。上升沿后高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。GND：接地。 ADC0809時(shí)序圖ADC0809的時(shí)序圖如圖35所示：ADDA~ADDCALE/STARTEOCOEOUT1~OUT8圖35 ADC0809的時(shí)序圖其工作過程是：ALE的上升沿將A、B、C端選擇的通道地址鎖存到8位A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端。A/D轉(zhuǎn)換開始使EOC端輸出低電平。該信號(hào)通?？勺鳛橹袛嗌暾?qǐng)信號(hào)。OE端為高電平時(shí)，可以讀出轉(zhuǎn)換的數(shù)字量。 單片機(jī)電路單片機(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)。在本設(shè)計(jì)中我們需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和傳輸。MCS51單片機(jī)是典型的8位高性能單片機(jī)，模塊式結(jié)構(gòu)。 AT89S51說明AT89S51單片機(jī)是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4KB的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。其引腳圖及相關(guān)電路圖，如圖36所示。其中有四個(gè)電源引腳，用來接入單片機(jī)的工作電源。還有兩個(gè)時(shí)鐘引腳XTALXTAL2。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。 GND：電源地端。XTAL2：系統(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸出端。RST：重置引腳，高電平動(dòng)作，當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要對(duì)此引腳電平提升至高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址0000H處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。因此在8031及8032中，EA引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無程序存儲(chǔ)器空間。8751此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時(shí)，可以利用此引腳來輸入21V的燒錄高壓（Vpp）。AT89S51可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373），將端口0的地址總線（A0～A7）鎖進(jìn)鎖存器中，因?yàn)锳T89S51是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。此外在燒錄8751程序代碼時(shí)，此引腳會(huì)被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。AT89S51可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。Drain）雙向輸出入端口，共有8個(gè)位，依此類推。如果當(dāng)EA引腳為低電平時(shí)（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器），P0就以多工方式提供地址總線（A0～A7）及數(shù)據(jù)總線（D0～D7）。P1口：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)LS如果是使用8052或是8032的話，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。P2除了當(dāng)做一般I/O端口使用外，若是在AT89S51擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提供地址總線的高字節(jié)A8～A15，這個(gè)時(shí)候P2便不能當(dāng)做I/O來使用了。其引腳分配如下： ：RXD，串行通信輸入。 ：INT0，外部中斷0輸入。 ：T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入。：WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫入信號(hào)。 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路構(gòu)成。XTAL2（18 腳）：芯片內(nèi)部振蕩電路輸出端。圖37中采用的是內(nèi)時(shí)鐘模式，即采用利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在XTALXTAL2 的引腳上外接定時(shí)元件（一個(gè)石英晶體和兩個(gè)電容），內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩。 的石英晶振。當(dāng)采用石英晶振時(shí)，電容可以在20 ～ 40pF 之間選擇；當(dāng)采用陶瓷諧振器件時(shí)，電容要適當(dāng)?shù)卦龃笠恍?0 ～ 50pF 之間。圖37 內(nèi)部的振蕩電路⑵復(fù)位電路在單片機(jī)系統(tǒng)中，復(fù)位電路是非常關(guān)鍵的，當(dāng)程序跑飛（運(yùn)行不正常）或死機(jī)（停止運(yùn)行）時(shí)，就需要進(jìn)行復(fù)位。如果RST 持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。圖38中所示的復(fù)位電路就包括了這兩種復(fù)位方式。隨之+5V電源給電容充電，電阻上的電壓逐漸減小，最后約等于0，芯片正常工作。一般來說，只要RST 管腳上保持10ms 以上的高電平，就能使單片機(jī)有效的復(fù)位。圖38 復(fù)位電路 上位機(jī)通信電路將數(shù)據(jù)采集后，需要及時(shí)的上傳到上位機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的處理，所以我們?cè)O(shè)計(jì)了RS232接口。MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路,使用+5v單電源供電，可以實(shí)現(xiàn)TTL電平與RS232C電平相互轉(zhuǎn)換的IC芯片。圖39 MAX232引腳圖其中引腳16（C1+、V+、C1_、C2+、CV）用于電源電壓轉(zhuǎn)換，只要在外部接入相應(yīng)電解電容即可；引腳710和引腳1114構(gòu)成兩組TTL信號(hào)電平與RS232C信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換電路，對(duì)應(yīng)引腳可直接與單片機(jī)串行口的TTL電平引腳和PC的RS232C電平引腳相連。圖310 上位機(jī)通信電路 顯示電路設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)的采集過程中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示和控制是非常重要的，由于我們只需要顯示溫度值，因此我們直接采用單片機(jī)與LED相連接。圖311即為LED顯示電路。單相橋式整流電路，將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為所需電壓，整流電路由四只整流二極管組成。三端穩(wěn)壓器MC78M05CT將輸出電壓穩(wěn)定在+5V上。+5V圖312 電源電路 本章小結(jié)本章主要講述硬件電路設(shè)計(jì)，也是第2章的延續(xù)，把理論論述轉(zhuǎn)換成實(shí)際電路，并且對(duì)主要元器件的引腳功能，相關(guān)電路等進(jìn)行了比較細(xì)致的介紹，達(dá)到了本次設(shè)計(jì)的要求。Keil有以下幾個(gè)特點(diǎn)：⑴ 全功能的源代碼編輯器；⑵ 器件庫用來配置開發(fā)工具設(shè)置；⑶ 項(xiàng)目管理器用來創(chuàng)建和維護(hù)用戶的項(xiàng)目；⑷ 集成的MAKE工具可以匯編、編譯和連接用戶嵌入式應(yīng)用；⑸ 所有開發(fā)工具的設(shè)置都是對(duì)話框形式的；⑹ 真正的源代碼級(jí)的對(duì)CPU和外圍器件的調(diào)試器；⑺ 高級(jí)GDI(AGDI)接口用來在目標(biāo)硬件上進(jìn)行軟件調(diào)試以及和Monitor51進(jìn)行通信。 主程序流程圖主程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行初始化，主要初始化ADC080串口、外部中斷，然后啟動(dòng)ADC0809開始數(shù)據(jù)采集，經(jīng)單片機(jī)處理后調(diào)用顯示子程序顯示結(jié)果，其流程圖見圖41。~ ,接著將單片機(jī)的P0口選通進(jìn)行段選，然后將要顯示的數(shù)字的值發(fā)送給P0口。其流程圖如42所示。其流程圖如43所示。再判斷Serial_Flag是否為1，如果為1，則發(fā)送傳過來的數(shù)據(jù)num，如果為0，則調(diào)用循環(huán)。溫度數(shù)據(jù)采集與傳輸程序調(diào)試結(jié)果如圖45所示。圖46 壓力數(shù)據(jù)采集與傳輸程序調(diào)試結(jié)果 本章小結(jié) 本章內(nèi)容主要為系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，根據(jù)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和本次設(shè)計(jì)的要求編寫程序。滿足設(shè)計(jì)需要，并且編譯通過。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是：①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。目前支持的單片機(jī)類型有：ARM7(LPC21xx)、在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如KeiluVisionMPLAB等軟件。④具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。⑵串口調(diào)試助手串口調(diào)試助手是串口調(diào)試相關(guān)工具，有多個(gè)版本。 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果與分析本系統(tǒng)調(diào)試完全在protues環(huán)境下。⑴溫度測(cè)試啟用溫度采集模塊，仿真后結(jié)果如圖51所示。⑵壓力測(cè)試啟用壓力采集模塊，仿真后結(jié)果如圖52所示。⑶串口調(diào)試使用串口助手前，先用虛擬串口吧COM2和COM3進(jìn)行虛擬連接，需要注意在使用軟件時(shí)串口號(hào)和波特率的選擇，校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位、停止位均為默認(rèn)值。圖53 串口助手開始系統(tǒng)仿真，在串口助手界面的數(shù)據(jù)發(fā)送區(qū)，向單片機(jī)發(fā)送一個(gè)字符，在接收區(qū)就會(huì)返回一個(gè)十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)，將這個(gè)十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制后會(huì)發(fā)現(xiàn)其結(jié)果剛好為LED顯示結(jié)果的十倍，這個(gè)數(shù)據(jù)就是當(dāng)前的溫度或者壓力值。圖54串口調(diào)試結(jié)果上圖中每一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)據(jù)就代表了一個(gè)溫度或者壓力值。利用串口工具得到的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)作出如下兩個(gè)表格，表51為溫度與十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的關(guān)系，表52為壓力與十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的關(guān)系。第6章 結(jié)束語通過本次數(shù)據(jù)采與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì),我大有收獲，在設(shè)計(jì)過程中，一定要注意的每個(gè)工作步驟的檢查，確保設(shè)計(jì)成功。從整體來說這是一個(gè)復(fù)雜的過程，要細(xì)心謹(jǐn)慎，沉著冷靜，反復(fù)檢查，直到找到原因?yàn)橹?。在畫原理圖、仿真和調(diào)試過程中不可避免地遇到各種問題，這要求保持沉著冷靜，聯(lián)系書本理論知識(shí)積極地思考，實(shí)在解決不了可以請(qǐng)教同學(xué)或指導(dǎo)老師。經(jīng)過四年學(xué)習(xí)的積累，在已經(jīng)掌握相關(guān)專業(yè)方面知識(shí)及其它各方面知識(shí)的情況下，我認(rèn)真嚴(yán)肅的完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。我在這個(gè)過程中深刻的感受到了做畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義所在，和我一樣真正投入了身心去做的人也一定會(huì)有同樣的感觸。致謝在論文完成之際,回首大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活，有很多人給予了我?guī)椭凸膭?lì)。本論文從選題、收集資料、軟硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)測(cè)試直至最終完成，無一不得到兩位老師的大力支持和悉心指導(dǎo)。在此期間，老師多次詢問我的課題進(jìn)度，不厭其煩的指出我應(yīng)該主義的問題，一遍遍的指導(dǎo)對(duì)論文進(jìn)行修改。指導(dǎo)老師的廣博學(xué)識(shí)、專注的工作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度，都對(duì)我產(chǎn)生了深淵的影響。同樣還需要感謝我在軟件設(shè)計(jì)上給予了我莫大的幫助的同學(xué)。當(dāng)然還需要感謝我的家人對(duì)我的理解和關(guān)懷。最后要衷心感謝審閱此論文的各位老師，感謝他們?yōu)楸菊撐奶岢鰧氋F的意見和建議。 sbit OE = P3^4。 sbit STA = P3^6。/**********************************************************/unsigned int 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