基于单片机的多路数据采集系统设计--毕业设计

基于单片机的多路数据采集系统设计--毕业设计内容摘要：

OE 端。 ADC0809 的 EOC 经反相后接到 8051 的 （ INT1）。 键盘 键盘在单片机系统中是 一 个重要部件。 为了输入数据，查询和控制系统的工作状态，都要用到键盘，键盘是人工干预计算机的主要手段。 多 路 数 据 采 集 与 传 输 系 统 毕业设计 在单片机控制系统中广泛使用的是机械键盘。 按键的动作不是立刻就完成的，抖动是表现在输入电压信号上。 在理想的状态下按键引脚电平的变化如下图（ a）曲线，但是在实际中按键在按下或放开的瞬间，由于机械触点存在弹跳现象，结果实际按键电压波形如图（ b）曲线，即机械按键在按下和释放瞬间存在抖动现象，抖动时间的长短与按键的机械特性有关，一般在 515ms 之间而按键稳定闭合期长短与操 作者按键的时间有关，从数百毫秒到数秒之间，为了保证按键由“按下”到“松手”之间仅视为一次输入或数据次输入，（对于具有重复输入功能的按键），必须在硬件或软件上 增加 去抖动措施，以避免一次按键输入一串数码。 图 22（ a） 按键按下的输出电平 在消除抖动的不良后果有俩种方法：一种是硬件实现，一种是软件实现。 （ 1） 硬件消抖是采用硬件电路的方法对键盘按下及释放抖动进 行消抖，经过消抖电路使按键电路的输出电平信号只有两种稳定。 状态，可以利用阻容滤波消抖电路，单稳态电路或触发器消除抖 动现象。 多 路 数 据 采 集 与 传 输 系 统 毕业设计 （ 2） 软件上实现 ，可以用软件延迟的方式来解决抖动的问题。 在我设计的基于单片机的多路数据采集系统中，将采用软件 延迟的方法来解决抖动问题，这样可以降低硬件成本。 图 22（ b）键盘硬件电路连接 单片机与 PC 机间的互连电路 串口通讯 RS232C 介绍 目前 串行通信接口标准 都是在 RS232标准的基础上经过改进而形成的。 RS323C 标准是美国 EIA(电子工业联合会）与 BELL 等公司一起开发的 1969 年公布的通信协议。 它适合于数据传输速率在 0～20200b/s 范围内的通信。 这个标准对串行通信接口 如信号线 功能、电器特性都作了明确规定。 由于通行设备厂商都生产与 RS232C 制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。 EIARS232C 对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。 多 路 数 据 采 集 与 传 输 系 统 毕业设计 在 TxD 和 RxD 上 ： 逻辑 1(MARK)=3V～ 15V 逻辑 0(SPACE)=+3～＋ 15V 在 RTS、 CTS、 DSR、 DTR 和 DCD 等控制线上： 信号有效（接通， ON 状态，正电压）＝ +3V～ +15V 信号无效（断开， OFF 状态，负电压） =3V～ 15V 以 上规定说明了 RS323C 标准对逻辑电平的定义。 对于数据（信息码）：逻辑 “1” （传号）的电平低于 3V，逻辑 “0” （空号）的电平告语 +3V；对于控制信号；接通状态（ ON）即信号有效的电平高于 +3V，断开状态 (OFF)即信号无效的电平低于 3V，也就是当传输电平的绝对值大于 3V 时，电路可以有效地检查出来，介于 3～ +3V之间的电压无意义，低于 15V 或高于 +15V 的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在 177。 (3 ～ 15)V 之间。 EIARS232C 与 TTL 转换： EIARS232C 是用正负电压来表示逻辑状态，与 TTL 以高低电平表示逻辑状态的规定不同。 因此，为了能够同计算机接口或终端的 TTL 器件连接，必须在 EIARS232C与 TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。 实现这种变换的方法可用 分立 元件，也可用集成电路芯片。 DB9 连接器 DB9 连接器 作为提供多功能I/O卡或主板上 COM1和 COM2两个串行接口的连接器。 它只提供异步通信的 9 个信号。 DB9型连接器的引脚分配与 DB25型引脚信号完全不同。 因此，若 图 231（ a） 与配接 DB25 型连接器的 DCE 设备 连接，必须使用专门的电缆线。 多 路 数 据 采 集 与 传 输 系 统 毕业设计 电缆长度：在通信速率低于 20kb/s 时， RS232C 所直接连接的最大物理距离为 15m（ 50 英尺）。 最大直接传输距离说明： RS232C 标准规定，若不使用MODEM，在码元畸变小于 4%的情况下， DTE 和 DCE 之间最大传输距离为 15m（ 50 英尺）。 可见这个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的。 为了保证码元畸变小于 4%的要求，接口标准在电气特性中规定，驱动器的负载电容应小于 2500pF 最简单连接 图 231（ b） 单片机与 MAX232 的连接 MAX232 是一种双组驱动器 /接收器 MAX232 芯片可完成TTL←→EIA 双向电平转换 ，片内含有一个电容性电压发生器以便在单 +5 伏电压供电时，提供 EIA/TIA232E 电平。 每个接收器将EIA/TIA232E 电平转换为 5 伏 TTL/CMOS 电平。 这些接收器具有 伏的典型门限值及 伏的典型迟滞，而且可以接收  30 伏输入。 每个驱动器将 TTL/CMOS 输入电平转换为 EIA/TIA232E 电平。 所有的驱动器，接收器及电压发生器都可以在德州仪器公司的元件库中得到标准单元。 MAX232 的工作温度范围为 0 度至 70 度。 图 232 为 MAX232 芯片的工作电路图。 在实际应用中，器件对电源的噪声很敏感。 四个电容取同样数值的电解电容 ，用以提高抗干扰能力。 多 路 数 据 采 集 与 传 输 系 统 毕业设计 在本设计中，可从 MAX232 芯片中两路发送接收器中选用一路作为接口，应注意发送与接收的对应。 图 232 MAX232的工作电路图 单片机复位电路设计 图（ A）上电复位电路 图（ B）带手动复位的电路 图 24 单片机复位电路 单片机的复位只要保证 RST 端为高电平有效时间大于 24 个振荡周期，单片机就能可靠复位。 分析 : (A) 二极管 D1 的作用在于停电后 ,给电容 提供迅速的放电通道 , 保证再次上电时 RST 为高电平 ,使单片机可靠复位 ,正常工作多 路 数 据 采 集 与 传 输 系 统 毕业设计 时 ,二极管 D1 反偏 ,对电路没有影响 ,而断电后 ,U逐渐下降 ,当 U=0 时 ,相当于 U端与地等电位 ,这时电容 C通过 D1 迅速放电 ,放电通路为 C正极 电源 U(与地等电位 )二极管 D1 正极 二极管负极 C负极 ,保证再上电时 , RST 为高电平 (B)增加了手动复位按钮，避免死机时通过关机复位，复位按钮按下时，电容 C 通过 R2 放电，当电容 C 放电结束后， RST 端的电位由 R2, R1 分压比决定 ,由于 R2 R1,因此 RST 为高电平 ,单片机进入复位状态 ,松手后 ,电容 C充电 , RST 端电位下降 ,单片机脱离复位状态 , R2 的作用在于限制按钮按 下瞬间电容 C 的放电电 流 ,避免产生火花 ,以保护按钮的处点。 数据显示部分 LCD 介绍 LCD 可以分为两种类型，一种是文字式 LCD，一种是绘图模式LCD。 市面上有各个不同品牌的文字显示型 LCD，但决大多都是采用日立公司编号为 HD44780A 的驱动器。 在本设计中采用 SDEC 的2A16DRG。 ★ LCD 的内部内存 （ 1）固定字型 ROM，称为 CG ROM CG ROM 内存储 192 个 5*7 点阵的字型，这些字型均以固定。 （ 2）数据显示 RAM，称为 DD RAM DD RAM 中用来存储写至 LCD 内部的字符 ， DD RAM 的地址分布为 00H 到 67H，分别代表的各列位置，例如：要将 “A”写入第 2行的第 1 个位置，就先设置 DD RAM 地址为 40H，而后写入 41H 至即可。 多 路 数 据 采 集 与 传 输 系 统 毕业设计 （ 3）用户自定义字型 RAM，称为 CG RAM 此区域只有 64 字节，可将用户自行设计的字型写入 LCD 中，一个字的大小为 5*7 点阵，共可以存储 8 个字型，其显示码为 00 H 到07 H。 ★ LCD 的控制方式 通过来控制 LCD 模块，方式十分简单， LCD 其内部可以看成有两组寄存器，一个为指令寄存器，一个为数据寄存器，由 RS 引脚来控制，所有对指令寄存器或数据寄存器的存取 均需检查 LCD 内部的忙碌标志，此标志用来告知 LCD 内部正在工作，并不允许接收任何的控制命令。 而此位的检查可以令 RS=0 时，读取 7 位来加以判断 ，当此位为 0 时，才可以写入指令寄存器或数据寄存器。 LCD 接口设计 LCD 接口设计可以分为 8 位及 4 位控制方式，传统的控制方式是用 8 位 D0～ D7 数据线来传送控制命令及数据，而使用 4 位控制方式是使用 D4～ D7 数据线来传送控制命令及数据，如此一来单芯片的 I／ O 控制线便可以减少了，省下来的控制线可以做其他硬件的设计。 使用 4 位数据线做控制时需分两次来传送，先送出高 4 位 数据，再送出低 4 位数据。 本 系统 中有关 LCD 的控制是使用这种方式来设计，以最少的控制线来驱动 LCD 接口。 图 252 为 4 位控制电路，以 8051 P0 的 4 条 与 P2 的 2 条 输出控制线来实现控制， P0 还接有提升电阻以增加其驱动能力，控制信号说明如下： (1)R／ W LCD 读写控制线 直接接地，由于 R／ W=0 时， LCD 执行写入的动作， R／ W=I时则执行读取的动作。 因 此简 化设计后，则无法对 LCD 实现读取的多 路 数 据 采 集 与 传 输 系 统。