计算机控制系统课程设计报告
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课程设计报告
学生姓
名:邱博学号:2
学院:自动化工程学院
班级:自动133
题目:计算机控制系统
指导教师:赵波,姜文娟职称: 副教授
2016年6月27日
目录
1 题目背景及意义 (1)
2 设计题目介绍 (2)
2.1 设计要求 (2)
2.2设计意义 (2)
3 系统总体框架 (2)
3.1 系统设计思路 (2)
3.2 系统框架 (2)
4 系统硬件设计 (3)
4.1单片机部分 (3)
4.1.1单片机引脚介绍 (3)
4.1.2单片机的最小实现 (4)
4.2 A/D转换电路 (5)
4.2.1 芯片选择 (5)
4.2.2 电路连接 (6)
4.3 D/A转换电路 (6)
4.4 模拟信号输入通道 (9)
4.5 键盘模块 (10)
4.6 数码管显示电路 (11)
4.6 报警电路 (12)
5 系统软件设计 (13)
5.1主程序框图 (13)
5.2键盘控制程序框图 (13)
5.3数据转换程序框图 (14)
5.4 显示程序框图 (15)
5 结论 (17)
参考文献 (18)
1 题目背景及意义
在自动控制系统的实际工程中,经常需要检测被测对象的一些物理参数,如温度、流量、压力、速度等,这些参数都是模拟信号的形式。它们要由传感器转换成电压信号,再经A/D转换器变换成计算机能够处理的信号。同样,计算机控制外设,如电动调节阀、模拟调速系统时,就需要将计算机输出的数字信号经过D/A转换器变换成外设能接受的模拟信号。本次《计算机控制系统》课程设计的目的就是让同学们在理论学习的基础上,通过完成一个基于51单片机,A/D和D/A多种资源应用并具有综合功能的小系统的设计及编程应用,使我们不但能够将课堂上学到的理论知识及实际应用结合起来,而且能够对电子电路、电子元器件、等方面的知识进一步加深认识,同时在系统设计、软件编程、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。帮助同学们增进对单片机的感性认识,加深对单片机理论方面的理解,从而更好的掌握单片机的内部功能模块的应用以及A/D和D/A功能的实现。
2 设计题目介绍
2.1 设计要求
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/电流信号定为:0~5V/4~20mA (0~20mA)。
2.2设计意义
了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现,为以后设计和实现单片机应用系统打下良好基础。
3 系统总体框架
3.1 系统设计思路
根据题目要求寻找满足设计要求的芯片,定下具体框架,从题目可知其主要由三部分构成。首先是输入通道由A/D转换装置,其次为单片机部分,第三部分是输出通道即D/A转换装置。除主要部分外为了让装置具有更完善的功能,选用键盘显示报警等。
3.2 系统框架
系统框架如图1所示。
图1
4 系统硬件设计
4.1单片机部分
本次课设选取AT89C51为主控制器,AT89C51是一种带4K 字节FLASH 存储器(FPEROM —Flash Programmable and Erasable Read Only Memory )的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造,及工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高并且价廉的方案。
4.1.1单片机引脚介绍
1、P0口 有三个功能:
(1)外部扩充存储器时,当作数据总线(D0-D7)。
(2)外部扩充存储器时,当作地址总线(A1-A7)。
(3)不扩充时,可做一般I/O 口使用,但内部没有上拉电阻,作为输入或输出 时应在外部接上拉电阻。
2、P1口 只做I/O 口使用,其内部有上拉电阻。
3、P2口 有两个功能:
模拟量输出 模拟量输入
(1)扩充外部存储器时,当作地址总线(A8-A15)使用。
(2)做一般I/O口使用,其内部有上拉电阻。
4、P3.0-P3.7统称为P3口。除作为准双向I/O口使用外,还可以将每一位用于第二功能,而且P3口的每一条引脚均可以独立定义为第一功能的输入输出或第三功能。
P3.0……RXD(串行输入口)
P3.1……TXD(串行输出口)
P3.2……/INT0(外部中断)
P3.3……/INT1(外部中断)
P3.4……T0(TIMER0的外部输入脚)
P3.5……T1(TIMER1的外部输入脚)
P3.6……/WR(外部数据存储器的写入控制信号)
P3.7……/RD(外部数据存储器的读取控制信号)
5、EA/VPP
(1)接高电平时:
a、CPU读取内部程序存储器(ROM)。
b、扩充外部ROM:当读取内部程序存储器超过某一值时,自动读取外部ROM。
(2)接低电平时:CPU读取外部程序存储器(ROM)。
4.1.2单片机的最小实现
1)单片机最小系统复位电路的极性电容C2的大小直接影响单片机的复位时间,一般采用10~30uF,51单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。
2)51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度,频率越大处理速度越快。