课程设计任务书

单片机课程设计任务书（本科）
一、题目
8通道精密模拟量数据采集器
二、完成方式
一人一组，独立完成；严禁代工和抄袭，严禁拿往届同学或其他的作品来充当自己的作品，违者总评计0分。

贵重的元器件可以多人共用。

三、应完成的工作
（1）硬件电路设计与调试：自制PCB电路板，在电路板上用铺铜显示自己的班级、座号和姓名（不满足此条件者课程设计总评成绩计0分）；
（A）严禁自动布线，PCB板必须采用手工布线，否则以不合格论处；
（B）制作PCB板时请选用环氧树脂板基的PCB板，不要选用玻纤板基的PCB 板；
（C）考虑到PCB板为手工制作，因此布线时，走线尽量宽一些，线与线的间距适当加大，在空间允许的情况下，焊盘和过孔的尺寸加大一些。

有可能的
话，尽量采用贴片元器件，布单面板。

（2）软件设计与调试：建议采用C51语言设计程序，采用Small RTOS51或者uC/OS-II 操作系统者，总成绩加10分。

（3）提交一份按模板格式要求的课程设计报告。

四、时间进度安排
暑假：查找资料，购买元器件，用Altium Designer设计电路，绘制PCB板；
第1周：制作PCB板；
第2、3周：按照要求，完成软硬件设计，调试、测试系统；
第4周：完成设计任务，撰写设计报告
第5周：答辩。

五、任务描述
必做的主要技术指标：
（1）模拟量通道数：8；
（2）AD转换分辨率：12位；
（3）模拟量输入范围：0~5V；
（4）数据显示：用1602液晶同时显示8个通道的转换结果（采用12864液晶也行）。

如果用1602液晶，则一行显示4个通道，每个通道用3位16进制数显示，两
个通道的显示结果间间隔一个空字符（用其他显示方式也行，如每次显示4个
通道，延时一段时间后再显示另外4个通道）。

（5）数据通信：采集到的数据通过串口发送到上位计算机，由计算机显示数据。

计算机与数据采集系统（下位机）通信方式：串口通信，主从通信方式，上位机为主机，下位机为从机。

由上位机发起通信，下位机响应，将采集到的8
路数据一并发送到计算机中。

选做内容：
（1）加一个蜂鸣器，当预设的某个通道（例如第1通道）模拟电压超过预定值（如
3.00V）时，蜂鸣器报警。

【完成此项目者，总成绩加3分】
（2）加步进电机或者直流电机，当预设的某个通道（例如第1通道）模拟电压超过预定值（如3.00V）时，电机会转动；且超过的电压值越多，电机转速越快。

【完
成此项目者，总成绩加5分】
（3）加几个简易按键或红外接收头，用于设置报警的通道和门限电压；如果单片机带EEPROM存储器的话，将报警门限电压保存在EEPROM存储器里面，以使
得断电后再上电时，报警门限值还是上次改动的值。

【完成此项目者，总成绩加
5分】
（4）自行选做其他功能，视工作量酌情加分。

六、参考设计方案
参考设计方案如图1所示。

（a）方案一系统框图
（b）方案二系统框图
图1 参考设计方案
系统允许有8路模拟信号输入。

在单片机的控制下，任意时刻，多路模拟开关选通其中一路模拟信号送入AD转换器ICL7109。

ICL7109将模拟量转换成数字量，单片机读取数字量。

通过控制模拟开关，8路模拟信号依次接入AD转换器转换成数字量。

当8路模拟信号全部转换完毕，数据存放在单片机的RAM中，单片机将转换的数字量通过串口发送到计算中。

七、设计要点
（1）电路中所用电阻必须可以采用5环电阻，也可以采用贴片电阻；
（2）电路中的电容CAZ、CINT和CREF可以采用聚丙乙烯电容（CBB电容），也可以采用贴片电容；
图2 CBB电容外观
（3）电位器W1需用多圈电位器
图3 多圈电位器外观
（4）串口通信协议
9600波特，8位数据位，1位停止位，无校验方式，主从通信方式，计算机为主CH1(H)CH1(L)CH2(H)CH2(L)CH3(H)CH3(L)CH4(H)CH4(L)CH5(H)CH5(L)CH6(H)CH6(L)CH7(H)CH7(L)CH8(H)CH8(L)
图4 从机回复数据的格式
其中，CHX(H)为第X通道数据的高4位，CHX(L)为第X通道数据的低8位。

上位机的串口通信允许通过“串口调试助手”软件来完成。

【自行用VB或者其他软件设计PC端的接收程序者，总成绩加5分】
八、单片机软件设计应考虑的特殊问题
单片机应考虑在RAM中开辟两个数据区，一个数据区（假设为DATABLOCK1）用于即时存放转换过来的8个通道的数据，另一个数据区（假设为DATABLOCK2）
用于存放发送到上位计算机的数据。

为了保证数据的统一，当单片机将8个通道的模拟量全部转换完毕后（转换的数据已存放在DATABLOCK1），须先将串口中断关闭，然后将DATABLOCK1中的数据全部复制到DATABLOCK2，复制完毕后在打开串口中断。

这样保证返回到计算机中的数据是完整的数据。

注：以上所有加分部分，最多加至100分。

九、电路原理图参考设计
参考电路如图5和图6所示。

图5 参考电路1
图6 参考电路2。