单片机多通道数据采集系统.doc

目     录
3
2 方案设计 3
系统分析 3
器件选择 4
微处理器 4
显示器 4
按键 4
闹铃 4
3、硬件电路设计 5
最小系统设计 5
显示电路设计 6
按键电路设计 6
声音报警电路设计 7
7
4、软件设计 8
操作功能设计 8
8
主程序 9
5 程序调试 16
6 技术小结 17
7多通道数据采集系统的使用说明 18
8心得体会 19
9参考文献 20
附录1:电路原理图 21
附录2:程序参考清单 22
设计报告

利用单片机控制A/D转换器实现多通道数据采集系统。具有如下功能:

(1)采集的数据为0-5V电压信号;
(2)通过按键选择任意通道的数据显示或轮流显示;
(3)可以设定报警上下限。

自行扩展功能,如音乐铃声,通讯功能等。
2 方案设计
系统分析
根据系统功能要求,可将系统组成结构分成五大部分:单片机控制中心、按键接口、多通道数据采集、数码管显示和报警播放音乐,如下图为系统的组成结构图。其中,单片机控制中心是核心。MCU根据按键输入,可切换不同的模式或设置不同的参数,从而实现多通道数据的采集。报警播放音乐可设置最高或最低温度报警值。
图 系统总体结构图
器件选择
微处理器
市场上微处理器种类很多。这里,选取微处理器从多方面考:成本低、性能高、能够满足功能要求等等。
这里,选取STC89C52芯片。因为其功能与普通51芯片相同,其价格非常低廉、程序空间大、资源较丰富、在线下载非常方便。同时,使用该芯片,编程上亦可采用所熟悉的KEIL软件,使课程设计非常简单。
显示器
常见的显示器件LED数码管和LCD液晶器件。
LED数码管能够显示数字和部分字符,价格便宜,硬件电路、软件编程均非常简单,而且使用动态扫描技术可节省大量硬件成本。
LCD液晶显示器件,显示字迹清晰、能够显示数字、字符,本实验主要是用于显示所采集的电压与温度的显示。
系统显示主要还是数字,根据这两种显示器件的特性,选取LED数码管器件。由于系统要求显示所采集的通道数据,采用四位数码管显示即可。
按键
按键是用来变换显示模式以及设置传送上位机信息等功能的。这里采用普通按键即可,选用原则:以最少的按键,实现尽可能多的功能。所以这里,设置两个按键:模式键、传送键。
闹铃
选用最常见,亦最常用的声音提示方式——蜂鸣器,用于报警音乐定时播放。
3、硬件电路设计
最小系统设计
最小系统电路
显示电路设计
数码管显示电路
声音报警电路设计
蜂鸣器连接电路
按键电路设计
按键电路

PCF89C51多通道数据采集
4、软件设计
操作功能设计
根据系统功能描述,可以将功能大致分成四类:多通道数据播放采集功能、脉冲波形输出功能、报警温度设置功能和音乐功能,上位机信息传送功能。
系统设有四个数码管,四个按键。采用模式式人机对话,便于操作。所以可分成多种菜单,功能键切换模式,UP或DOWN键可以设置报警上下限温度值。
模式设计如下:
模式1:温度显示:显示格式为:(如:,)
模式2:电位电压显示:显示格式为:(,)
模式3:电压显示:显示格式为:(,)
模式4:输入电压显示:显示格式为:(,)
模式5:脉冲波形输出:显示格式为:(,为闹铃时间分钟设为34分)
模式6:调节警报下限:显示格式为:(),在此种模式下,UP键设为用来增加报警温度下限值、DOWN键用来减小报警温度下限值。
模式7:调节警报上限:显示格式为:(),在此种模式下,UP键设为用来增加报警温度上限值、DOWN键用来减小报警温度上限值。
模式8:播放音乐:使用蜂鸣器播放音乐。

数码管采用动态扫描原理。所以系统需使用单片机定时器资源。定时时间可设为5ms,即4位数码管,每5ms扫描一位数码管,20ms循环一次。
另一方面,按键接普通IO口