设计一个基于单片机的具有AD和DA功能的信号测控装置分析

课 程 设 计 报 告

学生姓名: 学院: 班 级: 题 目:

学 号： 自动化工程学院

计算机控制系统

指导教师： 马乐 刘波 职称: 讲师 教授

2016年6月27日

目录

一、 题目背景与意义............................................................................................. - 1 - 二、 设计题目介绍................................................................................................. - 1 -

2.1设计题目...................................................................................................... - 1 - 2.2 设计要求..................................................................................................... - 1 -

2.2.1 基本要求........................................................................................... - 1 - 2.2.2 发挥部分........................................................................................... - 1 -

三、 系统总体框架................................................................................................. - 2 - 四、 系统硬件设计................................................................................................. - 3 -

4.1 单片机AT89C52 ........................................................................................ - 3 - 4.2 A/D转换器ADC0809 ............................................................................. - 6 -

4.2.1 A/D转换电路原理 ......................................................................... - 6 - 4.2.2 ADC0809芯片介绍 ....................................................................... - 6 - 4.2.3 ADC0809的内部逻辑结构 ........................................................... - 6 - 4.3 D/A转换电路DAC0832 ......................................................................... - 9 -

4.3.1 DAC0832芯片介绍 ....................................................................... - 9 - 4.3.2 DAC0832的内部逻辑结构 ........................................................... - 9 - 4.3.3 DAC0832芯片引脚结构及功能 ................................................. - 10 - 4.4 LED 显示电路 ....................................................................................... - 11 - 4.5 键盘模块................................................................................................... - 11 - 4.6 稳压电源................................................................................................... - 12 - 4.7 声光报警................................................................................................... - 12 - 4.8 调理电路................................................................................................... - 13 - 4.9 74LS373 ..................................................................................................... - 14 - 五、系统软件设计................................................................................................. - 15 -

5.1 主程序框图............................................................................................... - 15 - 5.2 键盘控制程序框图................................................................................... - 16 - 5.3 数据转换框图........................................................................................... - 17 - 5.4 数据显示子程序框图............................................................................... - 18 - 六、 总结............................................................................................................... - 19 - 参考文献................................................................................................................. - 20 -

一、题目背景与意义

本课程设计以《计算机控制系统》课程理论为基础，以其他电子类、计算机及接口类相关课程内容为辅助，在实践中锻炼学生的系统设计能力、理论应用能力、总结归纳能力以及自我学习能力，提高其实践能力、创新意识与创业精神。

二、设计题目介绍

2.1设计题目

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/0～20mA。

2.2 设计要求

2.2.1 基本要求

1) 充分理解题目要求，确定方案。 2) 合理选择器件型号。

3) 用1号图纸1张或者采用Protues软件画出电原理图。 4) 用1号图纸1张画出软件结构框图。

5) 写出设计报告，对课程设计成品的功能进行介绍及主要部分进行分析与说明。

6) 每天写出工作日记。 2.2.2 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)。

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三、系统总体框架

图3.1 总体设计方案

此控制系统的硬件设计框图如图3.1所示。被控对象经传感器，变送器输入电压信号或电流信号，经模数转换模块中调理电路送入A/D转换器，通过采样和模数转换，所检测到的电压信号和送入单片机进行比较，以显示模块显示结果，声光报警判断是否正常工作。由键盘模块设定报警上下限值。稳压电源提供稳定电压。数模转换输出模拟量进行控制。

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四、系统硬件设计

4.1 单片机AT89C52

AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能的CMOS8位单片机，内含4K bytes的可擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和FLASH存储单元，功能强大，AT89C52单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活适用于各种控制领域。

图4.1 AT89C52内部逻辑图

此芯片有4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口总线，两个16位定时/计数器，一个5向量两中断结构，一个全双工串行通信口，片内震荡器及时钟电路。同时AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口以及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。

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