中原工学院单片机课程设计-数据采集系统.docx

一．设计要求1.数据采集系统从键盘中任意选出6个键作为系统的功能键和LED数码显示一起组成一个单片机键盘显示系统（小的监控程序），并通过实验箱上的接口芯片实现相应的功能（注：这些硬件电路全在实验箱上，但自己要能设计）。要求设计相应的硬件电路，并画出实现题目要求功能的流程图，编写、调试相应的程序。编程要求：设定加一开机后显示班级号（4位），学号（2位）（复位状态），然后通过功能键设置参数，而后运行主程序。6个功能键为：　　　　运行减一换位确定设置参数步骤：复位状态下，按下“设定”键后6位显示的状态为：显示设定值　　　　　　　　　显示参数行号888801四位设定值中的某一位小数点亮（或者整个值闪烁），表示对该位进行设置。用“加一”、“减一”键改变该位的值，用“换位”键改变设置位（由左到右），用“确定”键保存设定的值。本次设计要求能设置四行（路）参数即可，每行（路）参数在0－9999之间，当连续按“确定”键时，对应的行（路）号（上图）从01－04循环变化。按下“运行”键，执行不同的程序，共有三种要求，每位同学只需完成其中一种要求即可或自愿全做：1、执行数据采集程序（参考硬件实验十四，但要求不同），采集模拟量0－5V，显示对应的物理量在0000－1000之间变化。5V对应的显示值是多少可以在设定时通过参数设置选择（选择其中一路作为5V对应值）。2、执行数据采集程序，采集模拟量0－5V，显示对应的物理量在000－500变化，当采集值大于设定值的10%时，声光报警（自定方式），设定值在200－400之间任意确定，运行前通过键盘给定，采集值恢复正常时，报警自动解除。3、执行温度采集程序，显示温度值（参考实验二十三），当温度大于设定值（25℃－35℃之间）时，让直流电机转动，温度越高，转速越快，转速不做具体要求，只要能用肉眼看出变化即可。温度设定值通过键盘给定。二．相关技术单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。它最早是被用在工业控制领域。由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由仅有CPU的专用处理器芯片发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。本次课称设计采用的单片机是51系列单片机，试验箱上的单片机是用FPGA模拟的。2.1 51单片机简介51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。很多公司都有51系列的兼容机型推出，今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。89C52内置8位中央处理单元、512字节内部数据存储器ROM、8k片内程序存储器（RAM）32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外，89C51还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。图2-1 51单片机引脚图管脚说明：VCC：供电电压。 GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8个TTL门电流。当P0口的管脚第一次写“1”时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。P1口管脚写入“1”后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2