《计算机控制系统》课程设计报告.doc

课 程 设 计 目录 1 题目背景与意义 1 2 设计题目介绍 1 2.1 设计要求 1 2.2设计意义 1 3 系统总体框架 2 3.1 系统设计思路 2 3.2 系统框架 2 4 系统硬件设计 2 4.1单片机部分 2 4.1.1单片机引脚介绍 3 4.1.2单片机的最小实现 4 4.2 A/D转换电路 5 4.2.1 芯片选择 5 4.2.2 电路连接 5 4.3 D/A转换电路 6 4.4 模拟信号输入通道 8 4.5 键盘模块 9 4.6 数码管显示电路 10 4.6 报警电路 10 5 系统软件设计 12 5.1主程序框图 12 5.2键盘控制程序框图 13 5.3数据转换程序框图 13 5.4 显示程序框图 15 5 结论 16 参考文献 17 1 题目背景与意义 在自动控制系统的实际工程中，经常需要检测被测对象的一些物理参数，如温度、流量、压力、速度等，这些参数都是模拟信号的形式。它们要由传感器转换成电压信号，再经A/D转换器变换成计算机能够处理的信号。同样，计算机控制外设，如电动调节阀、模拟调速系统时，就需要将计算机输出的数字信号经过D/A转换器变换成外设能接受的模拟信号。 本次《计算机控制系统》课程设计的目的就是让同学们在理论学习的基础上，通过完成一个基于51单片机，A/D和D/A多种资源应用并具有综合功能的小系统的设计与编程应用，使我们不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子元器件、等方面的知识进一步加深认识，同时在系统设计、软件编程、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。帮助同学们增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解，从而更好的掌握单片机的内部功能模块的应用以及A/D和D/A功能的实现。 2 设计题目介绍 2.1 设计要求 设计一个基于单片机的具有A/D和D/A功能的信号测控装置。要求该信号测控装置能够接入典型传感器、变送器信号，同时可输出标准电压/电流信号，并满足抗干扰、通用性、安全性、性价比等原则性要求。标准电压/电流信号定为：0～5V/4～20mA (0～20mA)。 2.2设计意义 了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，为以后设计和实现单片机应用系统打下良好基础。 3 系统总体框架 3.1 系统设计思路 根据题目要求寻找满足设计要求的芯片，定下具体框架，从题目可知其主要由三部分构成。首先是输入通道由A/D转换装置，其次为单片机部分，第三部分是输出通道即D/A转换装置。除主要部分外为了让装置具有更完善的功能，选用键盘显示报警等。 3.2 系统框架 系统框架如图1所示。 图1 4 系统硬件设计 4.1单片机部分 本次课设选取AT89C51为主控制器，AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高并且价廉的方案。 4.1.1单片机引脚介绍 1、P0口 有三个功能： （1）外部扩充存储器时，当作数据总线（D0D7）。 （2）外部扩充存储器时，当作地址总线（A1A7）。 （3）不扩充时，可做一般I/O口使用，但内部没有上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。 2、P1口 只做I/O口使用，其内部有上拉电阻。 3、P2口 有两个功能： （1）扩充外部存储器时，当作地址总线（A8A15）使用。 （2）做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻。 、P3口的每一条引脚均可以独立定义为第一功能的输入输出或第三功能。 P3.0……RXD（串行输入口） P3.1……TXD（串行输出口） P3.2……/INT0（外部中断） P3.3……/INT1（外部中断） P3.4……T0（TIMER0的外部输入脚） P3.5……T1（TIMER1的外部输入脚） P3.6……/WR（外部数据存储器的写入控制信号） P3.7……/RD（外部数据存储器的读取控制信号）5、EA/VPP （1）接高电平时： a、CPU读取内部程序存储器（ROM） b、扩充外部ROM：当读取内部程序存储器超过时，自动读取外部ROM。 （2）接低电平时：CPU读取外部程序存储器（ROM） 4.1.2单片机的最小实现 1）单片机最小系统复位电路的极性电容C的大小直接影响单片机的复位时间，一般采用10~30uF，51单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影