单片机数据采集系统设计方案-.doc

目 录 第一章 计算机硬件系统概述 1 1．1 计算机硬件系统的组成及结构 1 1．2 I/O系统概述 2 1．3 计算机硬件系统的设计内容 5 1．4 计算机硬件系统的设计原则 5 第二章 数据采集技术概述 6 2．1 数据采集系统的结构原理 6 2．1．1 数据采集系统的分类 6 2．1．2 数据采集系统的基本功能 6 2．1．3 数据采集系统的结构形式 6 2．2 数据采集系统设计的基本原则 7 2．2．1 硬件设计的基本原则 7 2．2．2 软件设计的基本原则 7 第三章 数据采集系统的硬件设计 8 3．1 系统结构框图 8 3．2 系统工作原理 8 3．2．1 CPU 处理核心模块 9 3．2．2 ADC模数转换 10 3．2．3 液晶显示流程 13 3．2．4 完整的PCB版图 15 第四章 数据采集系统的软件设计 17 4．1 汇编和keil c 17 4．2 Keil C51 vs ANSI C(标准C) 17 4．2．1 内存区域(Memory Areas)： 18 4．2．2 变量或数据类型 18 4．2．3 存储类型声明和存储模式 19 4．2．4 Keil C51指针 21 4．2．5 Keil C51函数 21 4．2．6 中断服务 22 4．3 使用Keil C 时应做的和应该避免的 23 4．3．1 采用短变量 24 4．3．2 使用无符号类型 24 4．3．3 避免使用浮点指针 24 4．3．4 使用位变量 24 4．3．5 用局部变量代替全局变量 24 4．3．6 为变量分配内部存储区 24 4．3．7 使用特定指针 25 4．3．8 使用调令 25 4．3．9 使用宏替代函数 25 4．4 C51的编程规范 25 4．5 keil c软件使用方法 27 4．6 系统整体程序流程 35 4．7 各模块软件程序流程 36 4．7．1 ADC模数转换流程 36 4．7．2 液晶显示模块 37 4．7．3 键盘处理模块 38 4．7．4 定时器中断响应处理程序 38 第一章 计算机硬件系统概述 计算机硬件是在指令的控制下自动对数字进行操作，并将数字信息与其他形式信息进行相互转换的机器系统，是一个高度复杂的由多种电子线路、精密机械装置等构成的能自动并高速完成数据计算的装置或者工具。本章将介绍计算机硬件系统的基本组成和设计过程。 1．1 计算机硬件系统的组成及结构 原始的冯·诺依曼计算机在结构上是以运算器为中心的，而发展到现在，已转向以存储器为中心，图1-1为计算机最基本的组成框图。 (1) 输入设备 输入设备的任务是把人们编好的程序和原始数据送到计算机中去，并且将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方式。 按输入信息的形态分为字符输入、图形输入。图像输入及语音输入等。目前，常见的输入设备有：键盘、鼠标、扫描仪等。辅助存储器（磁盘、磁带）也可以看作输入设备。另外，自动控制和检测系统中使用的模数（A/D）装置也是一种输入设备。 （2）输出设备 输出设备的任务是将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。 目前最常用的输入设备是打印机和显示器。辅助存储器也可以看作输出设备。另外，数模（D/A）转换装置也是一种输出设备。 （3）存储器 存储器是用来存放程序和数据的部件，它是一个记忆装置，也是计算机能够实现“存储程序控制”的基础。 在计算机系统中，规模较大的存储器往往分成若干级，称为存储系统。如图1-2所示的是常见的三级存储系统。主存储器可由CPU直接访问，存储速度快但容量较小，一般用来存放当前正在执行的程序和数据。辅助存储器设置在主机外部，它的存储容量大，价格低，但存取速度较慢，一般用来存放暂时不参与运行的程序和数据，这些程序和数据在需要时可传送到主存，因此它是主存的补充和后援。当CPU速度很高时，为了使访问存储器的速度能与CPU的速度相匹配，又在主存和CPU间增设了一级Cache（高速缓冲存储器）。Cache的存取速度比主存更快，但容量更小，用来存放当前最急需处理的程序和数据，以便快度地向CPU提供指令和数据。 （4）运算器 运算器使对信息进行处理和运算的部件。经常进行的运算使算术运算和逻辑运算，所以运算器又称算术逻辑运算部件（Arighmetic and Logical Unit,ALU）。 运算器的核心是加法器。运算器中还有若干个通用寄存器或累加寄存器。用来暂存操作数，并存放运算结果。寄存器的存取速度比存储器的存取速度快的多。 （5）控制器 控制器是整个计算机的指挥中心，它的主要功能是按照人们预选取确定的操作步骤，控制整个计算机的各部件有条不紊的自动工作。 控制器存主存中逐条地取出指令进行分析，根据指令的不同来安排操作顺序，向各部件发出相应的操作信号，控制他们执行指令所规