《单片机原理及接口技术》课程设计
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《单片机原理及接口技术》课程设计
-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 《单片机原理及接口技术》课程设计
单片机原理及接口技术课程设计的教学目的及要求
训练正确地应用单片机，培养解决工业控制，工业检测等领域具体问题的能力；学生通过所做课题，熟悉单片机应用系统的软、硬件设计的工作方法、工作内容、工作步骤；对学生进行基本技能训练，例如组成系统、编程、调试、绘图等，培养学生理论联系实际能务,提高学生动手能力和分析问题,解决问题的能力。
粮库环境参数测试系统
a) 内容要求: 课程设计论文内容要正确，概念要清楚；完成设计要求所规定的内容；附有原理图及程序流程图，以及程序清单；文字要通顺，书写要工整。
b) 设计要求：了解单片机控制的工作过程；对粮库环境参数测试系统的硬电路、软件部分进行设计。
技术指标：湿度测量范围：0%-50%；
测量精度：
±5%RH，输出信号：4～20mA
湿度测试点数： 3点
工作要求：
硬件设计
软件设计
画出系统原理图
湿度测量范围：0%～90%，测量精度：±1%RH
温湿度测试点数：各3点
课程设计说明书书写顺序
目 录
设计的目的
设计的任务及技术指标
硬件电路设计
硬件电路的各个部件的选择及接口设计
系统的硬件电路原理图
程序设计
程序流程图
程序清单
实验总结
参考文献
设计时间安排
该课程设计时间为一周，具体安排如表所示。
表 课程设计时间安排表
星期一 星期二 星期三 星期四 星期五
上午 布置设计任务书，对基本内容进行讲解；将学生分成若干组，每组一个设计题目 学生自己设计 学生自己设计 整理资料 撰写说明书
下午 查阅相关资料 辅导答疑 辅导答疑 撰写说明书 画图
课程设计考核方法及成绩评定
工作态度占30%；方案合理性占30%；说明书撰写规范性和书面表达能力占40%。
课程设计教材及主要参考资料
教材建议选用：张毅刚、彭喜源等．《MCS—51单片机应用设计》 黑龙江，
哈尔滨工业大学出版社，1997
参考书目：
1、《MCS—51系列单片机实用接口技术》， 李华， 北京航空航天大学出版社
2、《单片机应用系统抗干扰技术》， 王幸之、王雷 ， 北京航空航天大学出版社
3、《ATMEL89系列FLASH单片机原理及应用》， 余永权 ， 电子工业出版社
制定：杨国福 审核：孙会琴 批准：孙晓云
一、硬件电路设计
1、采集系统各个部件的选择及接口设计
数据采集系统原理框图如图所示：
1）、传感器的选择
技术指标及测量精度要求： --------------- ；为满足指标及测量精度要求，我选择了------------传感器（注意：根据技术指标自己选择传感器）。因为它的技术指标及测量精度为：-----------------。
2）、信号调理电路设计
电压/电流转换电路是用来将微小的电流信号转变成适合其他芯片使用的电压
信号，本设计采用的是将从传感器输出的小电流信号转换成模/数转换器能接受的0～5V的电压信号，它是一个同相放大器，将电流信号转换成电压信号，输入到ADC0809进行A/D转换，将转换数据存入单片机的数据存储区，等待处理。转换
电压转换电路如图所示
电压转换电路
由节点方程可知 RCR2R1R7DWR3R5R6R4+5V4-20mARW2RW1OUT信号调理电路
信号调理电路 A/D
转
换
器
CPU
传感传感…… …… …… 复位电路
时钟电路 510RVVRVRVVfNNfN VVVffNffRRRRRR55101
若取R=200Ω，R1=18KΩ，R5=43KΩ，Rf=Ω，调整Rw使Vf=。则有V0=(4～20mA)*200Ω*(1+4314.71814.7)*4314.7=0～5V
3）、A/D转换器的选择及与51单片机的接口设计
AD0809的技术指标：
（1）分辨率 8位；
（2）总的不可调误差 ±1/2LSB；
（3）第一电源 5V；
（4）温度范围 -40℃～+85℃；
（5）低功耗 15mV-W；
（6）变换时间 100μS；
（7）按比例操作，或参考电压接直流5V，或接可调的模拟电压。
总之，AD0809具有较高的变换速度，较高的精度，较小的温度影响，较好的长
期精度和重复度以及较低的功耗，具有八路模拟通道，为此选用了AD0809。
AD0809与51单片机接口电路如图所示：
注意：这部分设计参考书中的214-216页
2、系统硬件电路原理图
注意：把前面的各部分图对应连接起来，再把51单片机的时钟电路和复位电路对应连接起来就可以了。参考书中的第21-23页对时钟电路和复位电路进行设计。
定时传送 方式
对于一种A/D转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。
例如,ADC0809转换时间为128 μs。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用这个延时子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。 在这种方式下，EOC引脚悬空 EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD108051D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE1174HC373IN-026msb2-1212-220IN-1272-3192-418IN-2282-582-615IN-312-714lsb2-817IN-42EOC7IN-53ADD-A25IN-64ADD-B24ADD-C23IN-75ALE22ref(-)16ENABLE9START6ref(+)12CLOCK10ADC0809GNDDB0DB1DB2DB0DB1DB2123A74ALS02123A74ALS02
二 软件设计
注意：（1）设计冷库温度数据采集系统的采集程序，要求采用软件延时的方法分别对4路温度模拟信号轮流采样一次，并依次把结果转存到数据存储区（数据存储区指针自己确定）；（2）设计粮库环境参数测试系统的采集程序，要求采用软件延时的方法分别对3路湿度模拟信号轮流采样一次，并依次把结果转存到数据存储区（数据存储区指针自己确定）。（3）设计烟厂环境参数自动监测系统的采集程序，要求采用软件延时的方法分别对3路湿度和3路温度模拟信号轮流采样一次，并依次把结果转存到数据存储区（数据存储区指针自己确定）。
主程序流程图如下：
开始
N
Y
N
Y
注意：程序设计参照书中216页
用ADC0809的IN7---IN0通道分别采集3个数据，存于内RAM中以50H为起始地址的单元中
ORG0000H
JMP MAIN
ORG 0030H
MAIN MOV SP,#30H
MOV R0，#50H ；内RAM首地址
MOV R7，#3 ；采集3个通道
MOV R2,#00H ；通道首地址号 置数据区首地址，指向通道0，置通启动A/D转数据是否转换完成
读取数据，转向下一通道，数据指针加通道=
结束 延时等待结束 MOV DPTR,#0000H ；0809的地址
UP:MOV A,R2
MOVX @DPTR,A ；启动A/D转换
LCALL D1MS ；等待A/D转换结束
MOVX A,@DPTR ；读取A/D转换结果
MOV @R0,A ；存入内RAM
INC R2 ；修改通道地址
INC R0 ；修改内RAM单元地址
DJNZ R7,UP
SJMP $
D1MS: MOV R3,#0AH
DELY1:MOV R4,#18H
DELY2:NOP
NOP
DJNZ R4,DELY2
DJNZ R3,DELY1
RET
三、结论
通过此毕业设计，我最大的收获有两点：
一． 我发现自己所学的知识远远不够，需要不断的学习，以增强自己的学习，研究能力。
二． 要真正设计好某一课题，要有坚韧不拔的精神与一丝不苟的研究科学的态度。
在杨老师的精心指导与帮助下，我查阅了许多资料和专业文献，从而对数据采集系统有了比较全面的，深刻的了解和掌握。 在设计的过程中，遇到了各种疑难问题（注意：要写出遇到了哪些实际问题，是如何解决的），通过向杨老师请教和大量查阅资料对其进行解决，使我对所学的知识有了更全面，更深刻的认识，同时也大大的扩大了自己的知识面，提高了自己的动手能力。因此，感觉自己在不断进步，这都得益于此次课程设计。
由于自己在知识结构上的不足与对所学内容的理解不够深刻，产生了不少的问题，不过这也加深了我继续学习的决心。
四、参考文献
1 沈德金.MCS-51系列单片机接口电路与应用程序实例.北京：北京航空航天大学出版社，1990
2 何立民.MCS-51单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，1990
3 张凯.MCS-51单片机综合系统及其设计开发.北京：科学出版社，1996
4 李广弟.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社，1994
5 张俊谟.单片机中级教程-原理与应用.北京：北京航空航天大学出版社，2000
6 胡汉才.单片机原理及其系统设计.北京：清华大学出版社，1996
7 胡汉才.单片机原理及其接口技术.北京： 清华大学出版社，1994
8 张积东.单片机51/98开发与应用.北京：电子工业出版社，1994
9 王幸之.8051/8098单片机原理及接口技术.北京：兵器工业出版社，1994
10 陈书开.单片计算机的硬件软件及应用.南京：中南工业大学出版社，1994
11 孙涵芳.MCS-51/96系列单片机原理及应用.北京：北京航空航天大学出版社，1988
12 阎石.数字电子技术基础.北京：高等教育出版社，1981
