东北电力大学自动化计算机控制系统课程设计论文.doc

东北电力大学自动化计算机控制系统课程设计论文 1.题目背景与意义 《计算机控制系统》是一门技术性、应用性很强的学科，实验课教环节是它的一个极为重要的环节。不论是硬件扩展、接口应用还是编程方法、程序调试，都离不开实验课教学。如果不在切实认真地抓好学生的实践技能的锻炼上下功夫，单凭课堂理论课学习，势必出现理论与实践脱节，学习与应用脱节的局面。 《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，通过完成一个涉及MCS-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目标板的设计与编程应用，使学生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。 2 设计题目介绍 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/电流信号此处定为：0～5V/4～20mA (0～20mA 2.1发挥部分 1) 可将系统扩展为多路。可在此系统中扩展键盘、显示（LCD/LED）、与上位机通讯功能。 2) 完成以上基本设计部分之后，可以运用Protues仿真软件对设计结果进行相应的编程和仿真，调试测控系统并观察其运行结果(可以分部分完成)。 3 系统总体框架 图1总体框图 4 系统硬件设计 4.1 AT89C52 4.1.1 AT89C52的主要工作特性 片内程序存储器内含8KB的Flash程序存储器，可擦写寿命为1000次； 片内数据存储器内含256字节的RAM； 具有32根可编程I/O口线； 具有3个可编程定时器； 中断系统是具有8个中断源、6个中断矢量、2个级优先权的中断结构； 串行口是具有一个全双工的可编程串行通信口； 具有一个数据指针DPTR； 低功耗工作模式有空闲模式和掉电模式； 具有可编程的3级程序锁定位； AT89C52工作电源电压为5（1+0.2）V，且典型值为5V； AT89C52最高工作频率为24MHz。 4.1.2 AT89C 图2 AT89C52最小电路图 4.2 ADC0809 4.2.1 A ADC0809是8位逐次逼近式 A/D转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D芯片 4.2.2 A 　　1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。 　　2）具有转换起停控制端。 　　3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）　 　　4）单个+5V电源供电。 　　5）模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。 　　6）工作温度范围为-40～+85摄氏度 　　7）低功耗，约15mW。 4.2.3 ADC0809的内部结构 ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构如图3所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。 图3 ADC0809内部结构图 图4 ADC0809引脚图 图5 ADC0809 与AT89S52 的连接电路 4.3 DAC0832 4.3.1 DAC832的主要特性参数 　* 分辨率为8位； 　　* 电流稳定时间1us； 　　* 可单缓冲、双缓冲或直接数字输入； 　　* 只需在满量程下调整其线性度； 　　* 单一电源供电（+5V～+15V）； * 低功耗，20mW。 4.3.2 DAC0832的工作方式及引脚图 根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。 DAC0832引脚图如图6所示 DC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。所以这个芯片的应用很广泛,关于DAC0832应用的一些重要资料见下图： D/A转换结果采用电流形式输出。若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也可外接。DAC0832逻辑输入满足TTL电平，可直接与TTL电路或微机电路连接。 图6 D/A转换器引脚图 4.3.3 DAC0832的数模转换图 图7 DAC0832的数模转换图