微机型实时检测报警系统的模拟设计.doc

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1、微机型实时检测报警系统模拟设计1设计目a了解实时控制系统构成。b初步掌握较复杂实时控制系统设计。 2可选元器件与实验设备aCPU选用51系列单片机。b51系列单片机综合实验开发平台。c用于模拟8路温度模拟输入量电位器8只。d按键若干，八段数码管LED显示器若干。e报警用蜂鸣器1只。f常用集成电路芯片。3模拟系统控制要求a要求以一定周期巡回检测8路输入模拟量。b对各路参数测量值实时轮回显示。c对温度进行越限检测，温度检测范围为0200, 精度1，各路正常温度区间值由操作员设定。d一旦温度越限，立即驱动蜂鸣器报警，并持续显示当前温度检测值（若有多路越限，则轮回显示）。4设计要求a初步掌握计算机控制

2、系统分析与设计基本方法。b选择单片机机型与外围电路及器件，完成系统电气原理图绘制。c完成主要程序框图绘制，编写温度检测及报警驱动控制程序。d完成一份不少于5000字设计说明书。一、摘要1二、设计原理11、原理图12、功能模块说明1（1）模拟量2（2）AD转换2（3）按键5（4）MCU5（5）温度显示7（6）越限报警7三、硬件接线图8四、程序框图9五、程序9六、附录16七、心得体会17第 23 页微机型实时检测报警系统的模拟设计一、摘要近年来随着科技飞速发展，单片机应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测与自动控制单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，

3、仅单片机方面知识是不够，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点软件结合，以作完善。本系统是以单片机基本语言“C语言”来进行软件设计编程，其指令执行速度快，节省存储空间。为了便于扩展与更改，软件设计采用模块化结构，使程序设计逻辑关系更加简洁明了。使硬件在软件控制下协调运作。本文主要介绍了单片机AT89S51、ADC0809、按键、LED显示电路、报警电路；在描述了外围硬件电路同时，还做了大量软件工作。关键词：单片机、a/d转换、显示、报警二、设计原理1、原理图MCU温度显示越限报警AD转换按键模拟量2、功能模块说明（1）、模拟量根据设计要求，我们通过8只电位器与一定硬件电路连接，从而实现

4、8通道模拟量输入。我们可以将电位器理解为滑动变阻器，通过与5V电源连接，就能够实现分压，其中有效部分电压就能作为模拟量输入。（2）、AD转换由于51单片机大部分不带AD转换器，所以模拟量采集就必须靠A/D来实现。下面，将对ad0809作一下介绍。（a）AD0809逻辑结构 ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D转换器与一个三态输出锁存器组成（见图1）。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完数据。（b）AD0

5、809工作原理 IN0IN7：8条模拟量输入通道ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是05V，若信号太小，必须进行放大；输入模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。地址输入与控制线：4条ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存及译码器将A， B，C三条地址线地址信号进行锁存，经译码后被选中通道模拟量进转换器进行转换。A，B与C为地址输入线，用于选通IN0IN7上一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。CBA选择通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7

6、数字量输出及控制线：11条ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到数据。OE1，输出转换得到数据；OE0，输出数据线呈高阻状态。D7D0为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线。因ADC0809内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，VREF（），VREF（）为参考电压输入。（c） ADC0809应用说明 （1）ADC0809内部带有输出锁存

7、器，可以及AT89S51单片机直接相连。（2）初始化时，使ST与OE信号全为低电平。（3）送要转换哪一通道地址到A，B，C端口上。（4）在ST端给出一个至少有100ns宽正脉冲信号。（5）是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。（6）当EOC变为高电平时，这时给OE为高电平，转换数据就输出给单片机了。（d）AD0809应用 主要由AD转换器AD0809，频率发生器SUN7474，单片机AT89S51及显示用数码管组成。AD0809启动方式为脉冲启动方式，启动信号START启动后开始转换，EOC信号在START下降沿10us后才变为无效低电平。这要求查询程序待EOC无效后再开始查询，转换完成后，

8、EOC输出高电平，再由OE变为高电平来输出转换数据。我们在设计程序时可以利用EOC信号来通知单片机（查询法或中断法）读入已转换数据，也可以在启动AD0809后经适当延时再读入已转换数据。AT89S51输出频为晶振频1/6（2MHZ），AT89S1及SUN7474连接经及7474ST脚提供AD0809工作时钟。AD0809工作频范围为10KHZ-1280KHZ,当频率范围为500KHZ时，其转换速度为128us。AD0809数据输出公式为：Dout=Vin*255/5=Vin*51,其中Vin为输入模拟电压，Vout为输出数据。由于温度范围是0200,为了实现精度1,可令显示部分输出公式ad_d

9、ate=Dout*200/255,当输入为5V时,输出显示值正好为200. (3)、按键按键主要是用来对通道号、温度范围设定。通过多次讨论，确定选用4个按钮。功能如下表：按钮编号按钮1按钮2按钮3按钮4功能按1下，设置通道设置温度位号按第1下，设置百位值；按第2下，设置十位值；按第3下，设置个位值按一下加1按一下减1按2下，设置温度上限值按3下，设置温度下限值按4下，退出所有设置通过4个按钮，就能实现对通道号与各通道所对应温度范围设置，从而实现人机交互。剩下一个按钮，作为复位开关使用，复位电路如图: (4)、MCU根据实验要求，选用AT89S51作为CPU.引脚说明： VCC：供电电压。 GN

10、D：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8TTL门电流。当P1口管脚第一次写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8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL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，这是由于内部上拉缘故。在FLASH编程与校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻8位双向I/

11、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口管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉缘故。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内容。P2口在FLASH编程与校验时接收高八位地址信号与控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉

12、为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉缘故。 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程与编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许输出电平用于锁存地址地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲

13、。在平时，ALE端以不变频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率1/6。因此它可用作对外部输出脉冲或用于定时目。然而要注意是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFF

14、FH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器输入及内部时钟工作电路输入。 XTAL2：来自反向振荡器输出。(5)、温度显示根据设计要求，选用4个8段数码管作为显示。由于单片机不能直接驱动数码管，所以需要加一个驱动电路，驱动端正好作为共阳数码管公共端，并且用单片机输出信号作为驱动触发端，所以就能实现设计要求。工作原理：LED84S显示器C1-C8接口接收由口输入显示信号；S1-S4接入单片机接口，对显示电路进行控制（）。(6

15、)、越限报警图一这部分只需要一根线来实现对蜂鸣器控制即可，具体见接线图。图三、硬件接线图 图中作为蜂鸣器控制端，及图连接即可。其余4个按钮其中一端直接及+5V电源，令一端分别及、相接即可。四、程序框图开 始初 始 化按钮1按下？采 样处 理温度越限？正常显示报警且显示温度设定通道与温度设定完成？五、程序#include#define uchar unsigned char #define uint unsigned intsbit st=P32;sbit oe=P31;sbit eoc=P30;uchar codetab=0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0

16、x1f,0x01,0x09;/数码管显示段码 uchar code td=0x00,0x10,0x20,0x30,0x40,0x50,0x60,0x70;/通道先择数组 uint ad_0809,ad_data1,ad_data2,ad_data3,ad_data0;uchar m,number;uchar first_press_flag=0;uchar x8;/八通道数据待存数组void delaynms(uint x);/延时程序void display();/显示程序void ad0809();/芯片启动程序void tongdao();/通道号void set();/用于设置通道号与

17、相应温度范围void deal();/延时程序void delaynms(uint x)uchari;while(x-0)for(i=0;i125;i+)void display()uchar a;ad_data1=(ad_0809*200/255)/100; /读得数据乘以2再乘以98%除以100得百位ad_data2=(ad_0809*200/255)%100)/10; /读得数据乘以2再乘以98%再分出十位ad_data3=(ad_0809*200/255)%100)%10); /读得数据乘以2再乘以98%再分出个位for(a=0;a10;a+)P0=tabad_data3;/个位显示P

18、2=0x07;/选通第一个数码管delaynms(3);P0=tabad_data2;/十位显示P2=0x0b;/选通第二个数码管delaynms(3);P0=tabad_data1;/百位显示P0_7=0;/点亮第三个数码管P2=0x0d;/选通第三个数码管delaynms(3);P0=tabnumber;/送通道号显示P2=0x0e;delaynms(3);void ad0809()uchar i,m=1;for(i=0;i=8)number=0;/八通道void set()/*选择显示通道*/void mode1(void)uchar count=1; if(P34=0)delaynms

19、(20);/延时去抖count-;if(count=0)count=0; if(P36=0)delaynms(20);/延时去抖count+;if(count=9)count=1; number=count; /改变通道 desplay();/显示通道/*设置最大值*/void mode2(void) cahr bit3=max/100; cahr bit2=max%100/10; cahr bit1=max%10; /初始最大温度 uchar count=1; char count2=1; if(P37=0)/位数设置delaynms(20);/延时去抖count+;if(count=4)c

20、ount=1;switch(count)case 3: if(P34=0)/设置最高位delaynms(20);/延时去抖count2-;if(count2=-1)count2=9; if(P36=0)delaynms(20);/延时去抖count2+;if(count2=10)count2=0;count2=bit3count2=0;case 2: if(P34=0)/设置2高位delaynms(20);/延时去抖count2-;if(coun2=-1)count2=9; if(P36=0)delaynms(20);/延时去抖count2+;if(count2=10)coun2t=0;cou

21、nt2=bit2count2=0;case 1: if(P34=0)/设置最低位delaynms(20);/延时去抖count2-;if(count2=-1)count2=9; if(P36=0)delaynms(20);/延时去抖count2+;if(count2=10)count2=0;count2=bit2;count2=0;max=100*bit3+100*bit2+bit1;/*设置最小值*/void mode3(void) char bit3=min/100; char bit2=min%100/10; char bit1=min%10; /初始最小温度 uchar count=1

22、; char count2=1; if(P37=0)/位数设置delaynms(20);/延时去抖count+;if(count=4)count=1;switch(count)case 3: if(P34=0)/设置最高位delaynms(20);/延时去抖count2-;if(count2=-1)count2=9; if(P36=0)delaynms(20);/延时去抖count2+;if(count2=10)count2=0;count2=bit3count2=0;case 2: if(P34=0)/设置2高位delaynms(20);/延时去抖count2-;if(coun2=-1)co

23、unt2=9; if(P36=0)delaynms(20);/延时去抖count2+;if(count2=10)coun2t=0;count2=bit2count2=0;case 1: if(P34=0)/设置最低位delaynms(20);/延时去抖count2-;if(count2=-1)count2=9; if(P36=0)delaynms(20);/延时去抖count2+;if(count2=10)count2=0;count2=bit2;count2=0;min=100*bit3+100*bit2+bit1;/*中断选择模式*/void mode(void) interrupt 2

24、uchar L1=0,H1=0,L2=0,H2=0,mode=0; uchar first_press_flag=0; while(P34&P36) ; /等待第一次按键if(P34=0)delaynms(20);/延时去抖if(P34=0)L1=0;first_press_flag=2;else if(P36=0)delaynms(20);/延时去抖if(P36=0)H1=1;first_press_flag=2; while(P34&P36) ; /等待第二次按键if(P34=0)delaynms(20);/延时去抖if(P34=0)L2=0;else if(P36=0)delaynms(

25、20);/延时去抖if(P36=0)H2=1;mode=first_press_flag*(L1+H1)+(L2+H2);/计算模式switch(mode)case 0:mode1();/模式一处理函数 break;case 1:mode2();/模式二处理函数 break;case 2:mode3();/模式三处理函数 break;case 3:nop();/退出 break;void deal() if (minad_0809) P2.5=0;elseP2.5=!P2.4;main()number=0;P1=0x00;while(1)void set();ad0809();/调AD0809

26、启动子程序void tongdao();/通道号ad_0809=xnumber;/把相关通道数据给ad_0809display();deal();六、附录元件清单表:名称数量1At89S511块2ADC08091片3SUN74741片4LED84S1个512M晶振1个6常用电阻若干7常用电容若干8导线若干9按钮5个10三极管4个11蜂鸣器1个参考文献:电子技术基础 数字部分(第五版) 康华光单片机原理及工程应用 杨居义现代控制技术于海生七、心得体会通过本次设计，我们在课程上所学计算机控制技术理论知识很好运用到实际工程当中，在具体设计中，真正做到了学以致用，并使自己实际工程能力得到了很大提高。在设计中，我基本掌握计算机控制系统分析与设计基本方法，同时在制图方面，我们熟悉了CAD制图专用软件，加强了WORD等常用软件掌握。总之，此次课程设计完成给我们带来了很大收获，为以后学习与工作打下了扎实基础。本次课程设计所设计系统，主要作用在于巡回检测8路输入模拟量及报警，我们主要对单片机机型与外围电路及器件进行了讨论并确定，经过安装及调试，到达了预期指标与任务，成功地研制出一套微机型监测报警系统。