STC单片机实验报告

接口实验报告题目：基于单片机的电压采集系统设计院（系）：电子工程与自动化学院专业：仪器仪表工程学生姓名：王明飞学号：10210406指导老师：李智职称：教授2011年7月10日一实验目的本实验的功能是利用单片机控制AD7862实现模拟的电压的采集，同时利用串口与PC 机进行通信对数据进行处理并显示结果。

通过应用Altium Designer 6软件掌握电路板的原理图绘制及PCB板的生成，通过Keil uVision2软件编写并调试单片机的下位机程序，利用Microsoft Visual C++ 6.0编写上位机界面以显示数据处理结果。

二电路的硬件电路设计1、原理框图实验原理结构框图如图1。

首先模拟电压信号经过AD7862进行模数转换，单片机按AD7862的时序读取转换结果，然后转换结果送入数据缓冲区通过串口线传送送到PC机，在PC机对接受到的数据进行处理，最终电压数值可以在上位机界面上显示。

图1 系统设计原理结构框图2、AD7862简介AD7862是AD公司推出的12位AD转换芯片，具有以下主要特点：a)4通道模拟输入，2路同时转换；b)4µs转换时间，250ksps采样速率；C)选择模拟量输入范围：±1OV(AD7862—10)；d)高速12位并行总线输出；e)内部提供+2.5V参考电压或者由外部提供参考电压：f)单一电源+5V图2 AD7862的引脚图图3 AD7862采样读取典型工作时序图3是其典型的转换时序图。

AD7862通过多路选择控制信号A0可以对输入模拟通道进行选择。

当A0=0时，AD7862将对A组两路信号VA1 、VA2同时进行模数转换；当A0=1时，对B组两路信号VB1、VB2同时转换。

结合CS和RD信号，AD7862可以有不同的输入和读取模式。

在C0NVST 下降沿脉冲下，跟踪／保持器同时保持两路输入信号，并且开始对2路信号同时进行模数转换，这时，BUSY脚电平抬高表示正在进行转换。

在经历4µs以后，转换完成，BUSY脚电平变低，数据存放在输出锁存器中。

在CS信号选通条件下，向RD引脚提供连续脉冲，就可以访问转换结果。

根据信号A0是低或高电平，模数转换后，第一个读脉冲将读取转换结果VAl或VB1，第二个读操作将读取转换结果VA2或VB2 。

数据结果将通过12位数据总线一次读出。

AD7862可以使用内部或外部参考电压。

在参考电压VREF端用0.1uf钽电容接至模拟信号地AGND端，AD7862内部将产生+2.5V的参考电压, 模拟量输入范围：±1OV。

3、INA129简介1) INA129是TI公司推出的仪器放大器芯片，通过改变1端与8端之间的电阻值来改变放大器的增益，具有以下主要特点：a)低偏置电压最大50μVb)低温度漂移c)低输入偏置电流最大5nAd)高共模抵制CMR 最小120dBe)输入保护至±40Vf)宽电源电压范围±2.25 至±18V2) 方框图如下图4 INA129的结构框图4、电路硬件设计原理图根据实验要求设计了如下所示的电路原理图。

单片机采用型号为STC89c52。

选用STC 系列单片机的好处是，该单片机可以利用STC-ISP V391这个软件通过串口直接向单片机下载程序，而不需要其他的外围电路，使用起来很方便。

如图5 所示电路电源为系统中各芯片提供5v的电压。

其中在电源和地之间并联了0.1µF 和10µF两个电容，其作用是分别滤除电源的高频与低频杂波，以提供比较稳定的电压。

如图6 所示为单片机的复位及晶振电路，复位方式采用上电复位方式，采用晶振频率大小为11.0592MHz 。

图5 供电电路图6 单片机复位及晶振电路如图7 所示为AD7862引脚连接电路。

其中AD7862芯片的CONVST引脚与单片机P3.4脚相连，CS引脚与单片机P3.5脚相连，RD引脚与单片机P3.6引脚相连，BUSY引脚与单片机P3.7脚既外部中断INT0相连。

图7 AD7862引脚连接电路如图8 所示为单片机各引脚连接电路。

其中单片机P0.4~P0.7与AD7862的D8~D11相连，用于获取模拟信号转换结果的高四位；P2.0~P2.7与AD7862的D0~D7相连，用于获取模拟信号转换结果的低八位。

图8 单片机连接电路图9 RS232串行接口电路在PC机和单片机的串口通信电路中加入了电平转换电路MAX232芯片。

这种芯片可以实现TTL电平和RS-232C电平之间的转换。

采用MAX232接口的硬件接口电路如图9所示。

RS-232逻辑电0电平规定为+5~+15V之间，逻辑1电平为-5~-15V之间，传输速率达到20Kb/s，最大传输距离为15m。

三、系统上位机软件设计系统上位机设计采用软件为VC++，其设计操作界面如图10所示。

图10 基于单片机的电压采集系统上位机控制界面上位机功能介绍：(1) 通信端口设置。

其中端口号下拉框可供选择有COM1、COM2、COM3、COM4等四个端口。

打开串口与关闭串口按钮控件分别对应其功能。

通信参数设置信息提示编辑框用来显示当前的端口打开或关闭串口的状态，当前选择的端口号以及通信的参数设值。

例如“当前通信端口设置为COM1 串口已打开通信参数为19200,n,8,1”。

(2) 数据的处理。

对数据的处理，程序设计中是在接收到到100个数据的时候触发OnComm 接收事件。

因为AD采集的数据一个电压点为12位的，下位机向上位机传送数据的时候分为高四位和低八位，即接受到100个数据相当于采集到的50个电压点。

对应的数据处理代码如下：Const int Num=50;double data[Num]={0};int CONT=0;int ReceiveData[100];int ResultData[50];//数据的处理过程case 2: //comEvReceiv事件，有数据到达{ V ARIANT variant_inp;COleSafeArray safearray_inp;LONG len,k;BYTE rxdata[1500]; //设置BYTE数组An 8-bit integerthat is not signed.variant_inp=m_MSCOMM1.GetInput(); //读缓冲区safearray_inp=variant_inp; //V ARIANT型变量转换为ColeSafeArray型变量len=safearray_inp.GetOneDimSize(); //得到有效数据长度for(k=0;k<len;k++){safearray_inp.GetElement(&k, rxdata + k);//转换为BYTE型数组}for(CONT=0;CONT<Num;CONT++){if(CONT==0)m_max1=m_min1=result;if((rxdata[2*CONT]&0x0f)==0x0f)//判断标志位，高四位{ rxdata[2*CONT]=rxdata[2*CONT]>>4;ReceiveData[2*CONT] = rxdata[2*CONT];//高四位ReceiveData[2*CONT+1] = rxdata[2*CONT+1];//低8位ResultData[CONT]=ReceiveData[2*CONT]*256+ReceiveData[2*CONT+1];if(ResultData[CONT]> 0x0800){ResultData[CONT] = ResultData[CONT] - 4096;}data[CONT]= float(ResultData[CONT]) * 20/4096;if(temp==1){ data[CONT]=data[CONT]/20.036;result=data[CONT];}//20是放大倍数}else if(temp==2)result=data[CONT];m_result=result;if(result>m_max1){m_max1=(float)result;}else if(result<m_min1){m_min1=(float)result;}m_pp=m_max1-m_min1;UpdateData(FALSE);}} UpdateData(FALSE);} } }(3) 通道选择设置。

图10所示设置了“V A”，“VB”，2个通道选择按钮。

当按下通道选择按钮时，上位机会发送一个已经定义的数据给下位机，当下位机接收到数据后会判断接收到的数据，并根据接收到的数据选择相应的AD转换通道进行数据转换并将数据传送给上位机。

例如：当按下“V A”按钮时，上位机会发送数据0X01给下位机，下位机接收到数据后，判断为0X01将选择转换通道V A，并将V A通道转换后的数据传送给上位机进行数据处理，然后界面中图形和电压显示控件将显示V A通道的电压。

其对应代码如下：void CMyDlg::OnVa(){if(m_MSCOMM1.GetPortOpen()){CString V A;V A=0x01;temp=1;flag=1;UpdateData(FALSE);//把变量的值传递给控件。

m_MSCOMM1.SetOutput(COleVariant(V A));}UpdateData(FALSE);}采样频率的选择设定也是通过类似的方式实现的，例如：当选择5KHZ时，上位机会发送数据0X10给下位机。

(4) 电压波形的显示。

图10右上角部位为图形显示区域，显示电压的范围为+10V~-10V。

“开始显示”与“停止显示”两按钮用于控制波形的显示与停止。

其中开始显示中参数设置为SetTimer(1,200,NULL)；其中用于绘制波形的主要代码对应如下：CClientDC mydc(this);//利用DC绘图COLORREF color = mydc.GetBkColor();CRect rect(200,20,760,320);//矩形CBrush bkBrush(RGB(150,150,150));//灰色画刷mydc.SetBkColor(color);//背景色mydc.FillRect(rect,&bkBrush);//显示填充区域的矩形mydc.SelectObject(&bkBrush);int nwidth=rect.Width();//The width of CRect.560int nheigh=rect.Height(); //300CPen pen1(PS_DASH,1,RGB(0,0,255));//蓝色画笔CPoint aPoint[Num];for(int i=0;i<Num;i++){ aPoint[i].x=(((i)*nwidth*flag1))/Num+200;//flag1变快、变慢aPoint[i].y=(nheigh/2)-((nheigh*flag/2)*(data[i]))/10+20+sy+xy;//flag幅度大小}mydc.Polyline(aPoint,Num);//利用折线近似曲线(5) 频率的计算。