微生物燃料电池数据采集系统_设计与实现毕业论文(编辑修改稿)

微生物燃料电池数据采集系统_设计与实现毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

河北大学 2020届本科生毕业论文（设计 ） 7 STC89C52 一共有 40 个引脚，可以分为电源引脚、时钟引脚、输入 \输出引脚、控制引脚，其引脚图如图 42。 在本设计中 P0口用来为显示模块的数据线，传输数码管的字符信号， 作为显示模块的位选控制引脚，来控制数码管的显示位； P1口用做并行数据接口来接收ADC0809 转换后的 8 位二进制电压值； 、 、 、 、 分别接 ADC0809 的 EOC、ALE、 CLK 、 START、 OE 用作 ADC0809 的控制总线。 定时计时器 T0用来生成 ADC0809的时钟脉冲，它的初始值为 100。 定时计时器 T1用来生成串口通信的波特率，它的初始值为 0xfd。 单片机时钟电路 单片机的时钟信号的产生一般有两种方式：一种是内部时钟方式；另一种外部时钟方式。 内部时钟方式是在单片机的 XTAL1 和 XTAL2引脚接晶振，就能在单片机内部产生时钟信号，如图 43所示。 图 42 STC89C52引脚图 河北大学 2020届本科生毕业论文（设计 ） 8 单片机复位电路 当 单片机的 RET 引脚引入高电平并保持两个机器周期时，单片机内部就执行复位操作，复位电路图如图 44。 A\D 转换模块 ADC0809 简介 ADC0809 是美国国家半导体公司生产的 CMOS 工艺 8 通道， 8 位逐次逼近式 A/D 模数转换器。 其内部有一个 8 通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通 8 路模拟输入信号中的一个进行 A/D 转换。 它的特性如下： （ 1） 8路输入通道， 8位 A/D 转换器 ； 图 43 单片机时钟电路 C 152 0 p FC 162 0 p F晶振X T A L 2X T A L 1Y11 1 . 0 5 9 2 M H z图 44 单片机复位电路 河北大学 2020届本科生毕业论文（设计 ） 9 （ 2）具有转换起停控制端； （ 3） 转换时间为 100μs(时钟为 640kHz 时 )， 130μs（时钟为 500kHz 时） ； （ 4） 单个 +5V电源供电 ； （ 5） 模拟输入电压范围 0～ +5V，不需零点和满刻度校准； （ 6） 工作温度范围为 40～ +85 摄氏度 ； （ 7） 低功耗，约 15mW[4]。 ADC0809 内部结构 ADC0809 的内部结构如图 45 所示，它由 8 路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、 8 位开关树型 A/D 转换器。 其中 8路开关可选通 8个模拟通道，允许 8 路模拟量分时输入，共用一个 A/D 转换器进行转换，地址锁存与译码电路完成对 A、 B、 C 3 个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出 [4]。 ADC089 外部引脚 ADC0809 芯片有 28 条引脚，采用双列直插式封装，如图 46所示。 ADC0809 各引脚功能如下： （ 1） IN0IN7： 8路模拟量输入端； （ 2） D0D7： 8 位数字量输出端； （ 3） ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效； （ 4） START： A/D 转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少 100ns 宽）使其启动（脉冲上升沿使 0809 复位，下降沿启动 A/D转换）； （ 5） EOC： A/D转换结束信号，输出，当 A/D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）； （ 6） OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。 当 A/D 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量； （ 7） CLK：时钟脉冲输入端。 要求时钟频率不高于 640KHz； （ 8） REF（ +）、 REF（ ）：基准电压； （ 9） Vcc：电源，单一 +5V； （ 10） GND：地； （ 11） ADDA、 ADDB、 ADDC： 3位地址输入线，用于选通 8路模拟输入中的一路 通道选择表如表 41所示 [4]。 河北大学 2020届本科生毕业论文（设计 ） 10 图 45 ADC0809内部结构 图 46 ADC0809引脚图 河北大学 2020届本科生毕业论文（设计 ） 11 ADC0809 工作原理 首先获取三 位地址，并将 ALE 置 1， ADC0809 将 获取 地址锁 存到 地址锁存器中。 这个地址通过 译码选通 8 路模拟输入中的一路 到比较器。 当 START 上升沿 到来时自动 将逐次逼近寄存器复位。 下降沿 到来后 启动 模数转换， EOC 输出信号置 0，指示 正在进行 模数转换。 当模数 转换完成 后 ， EOC 信号 变为高电平， 表 示 A模数 转换结束， 并且转换结果已存入锁存器。 当 OE 置 1 时，输出三态门导通，转换结果 输出到数据总线上。 模数 转换 完毕 后 ，得到的数字量 应及时传送给单片机进行处理。 数据传送可使 用 以下三种方式： （ 1） 定时传送方式 对于一中已知的 转换 元件其来说，转换时间作为一项技术参数是 固定的 和已知的。 可参考转换时间调用 延时子程序， 模数转换启动后调用延时子 程序， 到达 延迟时间 后系统进行数据传送。 （ 2） 查询方式 转换芯片有 指示 转换 是否 完成的 EOC 端状态信号，因此可以使用 查询 的方式来 测试EOC 的状态，就可以判断 转换是否完成 ，若完成则传送信号。 （ 3） 中断方式 把指示 转换完成的状态信号（ EOC）作为 单片机的 中断请求信号，以中断 的方式传送数据 [3]。 ADC0809 的时序如图 47。 本设计将 ADDA、 ADDB、 ADDC3 条地址输入线接地，选择通道 IN0 采集数据； D0D7连接单片机的 P1 口，作为数字信号的传输通道。 ADC0808由单片机的 ，采用查询传送方式，监测 OE 信号是否为高电平。 当 OE 为高电平时，把转换数据送上数据总线，供单片机接收。 C B A 选择的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 表 41 通道选择表 河北大学 2020届本科生毕业论文（设计 ） 12 串口通信模块 RS232 串口简介 RS232 是美国电子工业协会 EIA（ Electronic Industry Association） 制定的一种串行物理接口标准。 RS232 是一种在低速串行通讯中增大 通讯距离的单端标准。 RS232 采取不平衡传输方式，即 单端通讯。 RS232 的标准定义是 一个 25针的端口，在较早的计算机上普遍 使用，但 随着科学技术的发展， 在 AT 机以后的机型上，大多使用 了 9 针的简化版本 ，现在 我们所提到 的 232通讯都是指 9针的串 口。 9针接口的引脚如图 48 所示。 各引脚的功能如下： （ 1） CD:载波检测； （ 2） RXD:接收数据； （ 3） TXD:发送数据； （ 4） DTR:数据终端准备好； （ 5） SG:信号地； （ 6） DSR:数据准备好； （ 7） RTS:请求发送； 图 47 ADC0809时序图 河北大学 2020届本科生毕业论文（设计 ） 13 （ 8） CTS： 清除发送； （ 9） RI:振铃提示。 在实际应用中，设计人员在设计计算机与外围设备的通信时，并不是使用接口的全部引脚，而是在 9 针的基础再进行简化，只用 5三个引脚进行通信。 这三个引脚分别是 RXD、 TXD 和 SG，即可满足大部分通讯的要求，计算机和外部设备的接线方法如图 49。 MAX232 简介 MAX232 芯片是美信（ MAXIM） 公司专为 RS232 标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用 +5V单电源供电。 MAX232 是用来做电平转换的 ， 标准 RS232 的 电平很高， 最高能 达 到 正负 15V。 常用的 TTL 电平最高 为 5V。 如果 RS232 和 TTL器件 相互连接的话，必须 要 进行 电平转换。 由于电脑串口输出电压高达 12V， 直接与单片机连接会烧坏芯片 ，所以本设计中用 MAX232 芯片转换 [5]。 MAX232 内部结构基本可分三个部分： 图 48 9针接口引脚图 图 49 计算机和外部设备接线图 河北大学 2020届本科生毕业论文（设计 ） 14 第一部分是电荷泵电路。 它 由 引脚 6 和 4 个电解电容构成 ， 主要是提供 RS232 串口的电平。 第二部分是信号传送 通道。 它内部有两个信号通道：第一信号通道由 13 脚（ R1IN）、 12 脚（ R1OUT）、 11 脚（ T1IN）、 14 脚（ T1OUT）组成；第二信号通道由 8脚（ R2IN）、 9脚（ R2OUT）、 10脚（ T2IN）、 7脚（ T2OUT）组成。 TTL/CMOS数据从 T1IN、 T2IN 输入转换成 RS232。