畢業設計-基于at89s52單片機的多路數據采集系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 [8]其引腳圖，如圖 11 圖 AT89C52的引腳圖 它 一共有 40個引腳，引腳又分為四類。其中有四個電源引腳，用來接入單片機的工作電源。工作電源又分主電源、備用電源和編程電源。還有兩個時鐘引腳XTAL XTAL2。還有由 P0口、 P1口、 P2口、 P3口的所有引腳構成的單片機的輸入/輸出（ I\O）引腳。最后一種是控制引腳，控制引腳有四條，部分引腳具有復位功能。 綜上所述，單片機的引腳特點是： 單片機多功能，少引腳，使得引腳復用現象較多。 單片機具有四種總線形式： P0和 P2組成的 16位地址地址總線； P0分時復用為 8位數據總線； ALE、 PSEN、 RST、 EA和 P3口的 INT0、 INT T0、 T WR、RD以及 P1口的 T T2EX組成控制總線；而 P3口的 RXD、 TXD組成串行通信總線。 89C52單片機的主要功能 ? ? 與 MCS51單片機產品兼容 ? 8K字節在系統可編程 Flash存儲器 ? ? 1000次擦寫周期 ? ? 全靜態操作： 0Hz～ 33Hz ? ? 三級加密程序存儲器 ? ? 32個可編程 I/O口線 ? ? 三個 16位定時器 /計數器 12 ? ? 八個中斷源 ? ? 全雙工 UART串行通道 ? ? 低功耗空閑和掉電模式 ? ? 掉電后中斷可喚醒 ? ? 看門狗定時器 ? ? 雙數據指針 ? ? 掉電標識符 LED數碼顯示 器 的應用原理 簡單的講， LED數碼顯示器就是由發光二極管組成的， 其內部結構如圖 所示， LED數碼顯示器有兩種連接方式： （ 1）共陰極接法：把發光二極管的陰極連在一起構成公共陰極，使用時公共陰極接地。每個發光二極管的陽極與輸入端相連。 如圖 （ 2）共陽極接法。把發光二極管的陽極連在一起構成公共陽極，使用時公共陽極接 +5V，每個發光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連 。 如圖 圖 LED內部結構 圖 共陰極接法 圖 共陽極接法 為了顯示字符，要為 LED顯示器提供顯示段碼（或稱字形代碼），組成一個“ 8”字的七段，再加上 1個小數點位，共計八段。各段位碼位的對應關系如表 所示。 [8] 13 表 段位碼對應關系 段位碼 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位碼段 dp g f e d c b a 從機部分 該系統的從機負責 A/D模數轉換，并應答主機的命令，需要用到 ADC080AT59C52,又由于它們兩個的時鐘頻率不一樣 ，所以又要用到一個 74LS74。 從機的電路 原理圖 設計 該部分需要對模擬量進行一次模數轉換，則要用到一個 ADC0809，又因為它們之間的時鐘頻率不一樣又需要用到一個 74LS74對其進行一個二分頻的工作，這個只需要將 74LS74的第 3根引腳與單片機 AT89C52的第 30根引腳相連，將74LS74 的第 9根引腳與 ADC0809的時鐘信號引腳相連。單片機 AT89C52的 P0口與 ADC0809的 D0~D7相連，而 ADC0809的 ADDA、 ADDB、 ADDC分別與 P0口的低三位相連。其用到的 MAX232與 主機部分的電路連接方法一樣。 其電路圖如 所示 圖 從機部分電路設計圖 14 單片機之間的通信 （ 1） 串口通信 RS232C 計算機與計算機或計算機與終端之間的數據傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。在串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標準接口，使不同的設備可以方便地連接起來進行通訊。 RS232C接口（又稱 EIA RS232C） 是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在 1970年由美國電子工業協會（ EIA）聯合貝爾系統、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通訊的標 準。它的全名是“數據終端設備（ DTE）和數據通訊設備（ DCE）之間 串行二進制數據交換接口技術標準”該標準規定采用一個 25 個腳的 DB25 連接器，對連接器的每個引腳的信號內容加以規定，還對各種信號的電平加以規定。 （ 1）接口的信號內容 實際上 RS232C的 25條引線中有許多是很少使用的，在計算機與終端通訊中一般只使用 39條引線。 RS232C最常用的 9條引線的信號內容 。 見 表 （ 2）接口的電氣特性 在 RS232C中任何一條信號線的電壓均為負邏輯關系。即：邏輯 “ 1” ， 5— 15V；邏輯 “ 0” +5— +15V 。噪聲容量為 2V。即要求接收器能識別低至 +3V的信號作為邏輯“ 0”，高于 — 3V的信號作為邏輯“ 1”。 15 表 常用引線的信號內容 引腳序號 信號名稱 符號 流向 功能 2 發送數據 TXD DTEDCE DTE發送串行數據 3 接收數據 RXD DTEDCE DTE接收串行數據 4 請求發送 RTS DTEDCE DTE請求 DCE將線路切換到發送方式 5 允許發送 CTS DTEDCE DCE告訴 DTE線路已接通可以發送數據 6 數據設備準備好 DSR DTEDCE DCE準備好 7 信號地 信號公共地 8 載波檢測 DCD DTEDCE 表示 DCE接收到遠程載波 20 數據終端準備好 DTR DTEDCE DTE準備好 22 振鈴指示 RI DTEDCE 表示 DCE與線路接通，出現振鈴 （ 3） 接口的物理結構 RS232C接口連接器一般使用型號為 DB25的 25芯插頭座 ， 通常插頭在 DCE端 ,插座在 DTE端 。 一些設備與 PC機連接的 RS232C接口 ,因為不使用對方的傳送控制信號 ,只需三條接口線 ,即“發送數據”、“接收數據”和“信號地”。所以采用 DB9的 9芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。 兩個 DB9的連接如圖 16 圖 兩個 DB9的連接圖 （ 4） 傳輸電纜長度 由 RS232C標準規定在碼元畸變小于 4%的情況下，傳輸電纜長度應為 50英尺，其實這個 4%的碼元畸變是很保守的，在實際應用中，約有99%的用戶是按碼元畸變 1020%的范圍工作的，所以 實際使用中最大距離會遠超過 50英尺。 （ 2） 簡介 MAX232 MAX232芯片是美信公司專門為電腦的 RS232標準串口設計的接口電路 ,使用 +5v 單電源供電 ，可以實現 TTL 電平與 RS232C 電平相互轉換的 IC芯片。 MAX 內部結構圖如圖 所示 17 圖 MAX232 的內部結構圖 內部結構基本可分三個部分： 第一部分是電荷泵電路。由 6 腳和 4只電容構成。功能是產生 +12v 和 12v 兩個電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 第二部分是數據轉換通道。由 1 1 1 14 腳構成兩個數據通道 。 其中 13腳（ R1IN）、 12腳（ R1OUT）、 11腳（ T1IN）、 14腳（ T1OUT）為第一數據通道。 8 腳（ R2IN）、 9腳（ R2OUT）、 10腳（ T2IN）、7 腳（ T2OUT）為第二數據通道。 TTL/CMOS 數據從 T1IN、 T2IN 輸入轉換成RS232 數據從 T1OUT、 T2OUT 送到電腦 DB9 插頭； DB9 插頭的 RS232 數據從 R1IN、 R2IN 輸入轉換成 TTL/CMOS 數據后從 R1OUT、 R2OUT 輸出。 第三部分是供電。 15 腳 GND、 16腳 VCC（ +5v）。 引腳結 構圖如圖 所示 ： 18 圖 MAX232的引腳結構圖 其中引腳 16（ C1+、 V+、 C1_、 C2+、 C V）用于電源電壓轉換，只要在外部接入相應電解電容即可；引腳 710和引腳 1114構成兩組 TTL 信號電平與RS232C 信號電平的轉換電路，對應引腳可直接與單片機 串行口的 TTL 電平引腳和 PC 的 RS232C 電平引腳相連。 單片機與 MAX232 的連接 如圖 所示 圖 單片機與 MAX232 的連接圖 19 模數轉換器 ADC0809 在我們所測控的信號中軍 事連續變化的物理量，而要對這些信號進行處理 ,則需要將其轉換為數字量， A/D 轉換器就是為了將連續變化的模擬量轉換成計算機能接受的數字量。 按模擬量轉換成數字量的原理可以分為 3 種：雙積分式、逐次逼近式及并行式 A/D 轉換器。 而該系統選用的是 ADC0809，下面就具體的介紹一下 ADC0809的工作原理。 C0809 的介紹 ADC0809 是八通道的八位逐次逼近式 A/D 轉換器。由單一的 5V電源供電，片內帶有鎖存功能的 8 選 1 的模擬開關。由 C、 B、 A 的編碼來決定所選的模擬通道。轉換時間為 100us。轉換誤差為 1/2LSB。 它的 引腳的排列及其功能 ，其引腳圖見 圖 ADC0809 的引腳圖 IN7~IN0 ：八個通道的模擬輸入量。 ADDA、 ADDB、 ADDC：模擬通道地址線。當 CBA=000 時， IN0 輸入，當 20 CBA=111 時， IN7 輸入。 ALE：地址鎖存信號。 START：轉換啟動信號，高電平有效。 D7~D0：數據輸出線。三態輸出， D7 是最高位， D0 是最低位。 OE：輸出允許信號，高電平有效。 CLK：時鐘信號，最高頻率為 640KHZ。 EOC：轉換結束狀態信號。上升沿后高電平有效。 Vcc： +5V電源。 Vref：參考電壓。 ADC0809 時序圖及其接口電路 ADC0809 的時序圖如圖 所示： 圖 ADC0809 的時序圖 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 轉換器的輸入端。 START 的下降驗啟動 8 位 A/D 轉換器進行轉換。 A/D 轉換開始使 EOC 端輸出低電平。 A/D 轉換結束， EOC 輸出高電平。該信號通?？勺鳛橹袛嗌暾埿盘?。 OE 為讀出數據允許信號。 OE 端為高電平時，可以讀出轉換的數字量。硬件電路 設計時，需根據時序關系及軟件進行設計。 ADC0809 與 AT89C52 單片機的接口方式，如圖 所示 ： 21 圖 ADC0809 與單片機的連接圖 由于 ADC0809 具有輸出 3 態鎖存器，其八位數據輸出引腳可直接與數據總線相連。地址譯碼引腳 A、 B、 C 分別與地址總線低三位 A0、 A A2 相連，以選通 IN0~IN7 中的一個通道。在啟動 A/D 轉換時，由單片機的 控制 A/D 轉換器的地址鎖存和轉換啟動，由于 ALE 和 START 連在一起，因此 AD0809 在鎖存通道的同時，也啟動了 A/D 轉換器。在讀取轉換結果時 ，用低電平的讀信號RD，產生的正脈沖作為 OE 信號，用以打開三態輸出鎖存器。將轉換結果輸出。而低電平的寫信號 WR 則表示轉換結束狀態信號。 22 第四 章 軟件部分 簡介 KeilUvision2 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發方案，通過一個集成開發環境（ UVISION）將這些組合在一起。 Keil 有以下幾個特點： 全功能的源代碼編輯器； 器件庫用來配置開發工具設置； 項目管理器用來創建和維護用戶的項目； 集成的 MAKE 工具可以匯編、 編譯和連接用戶嵌入式應用； 所有開發工具的設置都是對話框形式的； 真正的源代碼級的對 CPU和外圍器件的調試器； 高級 GDI(AGDI)接口用來在目標硬件上進行軟件調試以及和Monitor51 進行通信 其使用的過程為 : 首先打開 KeilUvision2， 在 KEIL 系統中，每做個獨立的程序，都視為工程。首先從菜單中的工程中 “新建工程”，建立我們將要做的工程項目： 23 接下來 Keil 環境要求我們為 12工程選擇一個單片機型號；我們選擇 Ateml公司的 89C51（雖然我使用的是 AT89S52，但由于 89S51 與 89C51 內外部的結構完全一樣，所以這里仍然用“ 89C51”）?！按_定”后工程就算建立好了。 24