AD和DA功能的信号测控装置计算机控制系统设计范文

1目录目录.............................................................................................................11题目背景与意义....................................................................................22设计题目介绍........................................................................................32.1设计目的........................................................................................32.2设计意义........................................................................................43系统总体框架........................................................................................44系统硬件设计........................................................................................54.1单片机选型....................................................................................54.1.180C51功能介绍：................................................................54.1.2晶振电路...............................................................................64.1.3复位电路...............................................................................74.2A/D转换电路.................................................................................84.2.1ADC0809功能介绍：..........................................................94.2.2A/D转换电路图..................................................................104.3D/A转换电路...............................................................................104.3.1DAC0832功能....................................................................114.3.2D/A转换电路图.................................................................124.4稳压电源.....................................................................................124.5调理电路......................................................................................134.6报警指示灯电路.........................................................................1424.7键盘、显示控制电路.................................................................144.7.1键盘电路.............................................................................144.7.274LS138...............................................................................154.7.374LS47.................................................................................164.7.4显示电路.............................................................................185系统软件设计......................................................................................205.1主程序框图.................................................................................205.2数据程序框图..............................................................................215.3键盘程序框图.............................................................................225.4显示程序框图..............................................................................246总结.......................................................................................................25参考资料.....................................................................错误!未定义书签。附录总体设计电路原理图....................................................................271题目背景与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3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，通过完成一个涉及MCS-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目标板的设计与编程应用，使我们不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，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。使学生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。2设计题目介绍2.1设计目的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4则性要求。标准电压/电流信号定为：0～5V/4～20mA(0～20mA)2.2设计意义通过设计此信号测控装置，加深对控制系统的理解，全面掌握所学的知识并灵活运用起来。3系统总体框架8051稳压电源显示模块模数转换模块键盘模块声光报警数模转换模块模拟量输出模拟量输入5图1系统总体框架图4系统硬件设计4.1单片机选型由于80C51单片机采用的是CHMOS工艺，高速度、高密度、低功耗，具有价格便宜、易上手、抗干扰能力强、稳定性好等优点，且满足我所设计的系统要求的条件，所以此次设计选用80C51单片机作为处理核心。其结构如图2所示：XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115U1180C51图280C51结构4.1.180C51功能介绍：Vss(20脚):接地VCC（40脚）:主电源+5VXTAL1（19脚）:接外部晶体的一端。在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。对于CHMOS单片机，此引脚作为驱动端。6XTAL2（18脚）:接外部晶体的另一端。在片内它是一个振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率是晶体振荡频率。对于CHMOS单片机，此引脚应悬浮。RST（9脚）:单片机刚接上电源时，其内部各寄存器处于随机状态，在该脚输入24个时钟周期宽度以上的高电平将使单片机复位（RESET）PSEN（29脚）:外ROM读选通信号ALE/PROG（30脚）:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲EA/VPP（31脚）:当EA端输入高电平时，CPU从片内程序存储器地址0000H单元开始执行程序。当地址超出4KB时，将自动执行片外程序存储器的程序。当EA输入低电平时，CPU仅访问片外程序存储器。输入/输出引脚：（1）P0.0—P0.7(39脚—32脚)作为数据总线（2）P1.0—P1.7（1脚—8脚）（3）P2.0—P2.7（26脚—21脚）（4）P3.0—P3.7（10脚—17脚）具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号，属控制总线。4.1.2晶振电路单片机是一种时序电路，必须供给脉冲信号才能正常工作，所以在XTAL1XTAL2引脚接入一个振荡电路，电路如图3所示：7图3晶振电路4.1.3复位电路单片机系统中需要一个硬件复位电路，用于用户的手动复位，80C51是高电平复位有效。最简单的复位电路由一个电阻、一个电解电容、一个按钮形成，电路如图4所示：图4复位电路8图58051单片机最小系统4.2A/D转换电路为了完成A/D转换功能，我选择的是A/D0809转换器，它具有易于和微处理器接口或独立使用，可满量程工作，可用地址逻辑多路器选通各输入通道，单5V供电，输入范围为0~5V，输入和输出与TTL、CMOS电平兼容等优点。ADC0809是8通道8位CMOS逐次逼近式A/D转换芯片，可以和单片机