数据采集实习报告

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1、重庆科技学院学生实习（实训）总结报告学 院:电气与信息工程学院 专业班级:电自普1103学生姓名:学号:_实习（实训）地点：I512报告题目:单片机数据采集系统报告日期： 2013 年1月10日指导教师评语：成绩（五级记分制）:指导教师（签字）:一、实习目的意义和任务11.1实习目的意义21.2任务3二、实习任务的方案4三、系统硬件设计53.1单片机的最小系统设计63.2 显示电路设计 73.3按键电路设计83.4报警LED灯电路设计93.5电源电路设计103.6下载电路设计113.7蜂鸣器报警电路设计123.8pcf8591模数转换电路设计 13四、系统软件设计144.1主程序设计154.2

2、定时器中断函数子程序设计 164.3显示更新函数子程序设计174.4蜂鸣器报警子程序设计184.5 LED报警灯子程序设计194.6延时函数子程序设计204.7 pcf8591芯片启动函数子程序设计214.8报警上下限设定函数子程序设计22五、调试及性能分析245.1调试步骤245.2性能分析24六、心得体会24参考文献25附录1系统硬件电路图26附录2程序清单27摘要本设计以STC89C51单片机为核心，ADC0809, LED数码显示管，LED报警灯，发光 二极管等外围设备设计一个基于单片机的数据采集系统。该系统可以实时采集4路模拟 量。分别为一个4通道循环采集数据模式、4个指定单通道数据

3、采集模式、一个报警上 限设置模式和一个报警下限设置模式。该系统将采集到得数据实时发送到数码管上显 示，发光二极管闪烁报警，给客户对温度的控制提供帮助。该系统主要实现以下功能： 实时采集差压流量变送器输出的1-5V的电压信号；将采集的1-5V的电压信号为转 换为20-80 C的温度信号，并实时显示；可以轮流采集4路通道，或指定通道数据; 可以设定报警上下限，并报警。关键字：STC89C51 数据采集 ADC0809 LED一、实习目的意义及人物1.1实习目的及意义 更加熟练的使用KEIL和STC-ISP软件 掌握入。转换的原理和方法 了解单片机芯片的引脚应用和工作原理 利用单片机控制系统实现数据

4、采集 提高动手操作能力，培养独立思考，探索的思想。1.2任务要求设计的数据采集系统完成以下功能：1.2.1.基本功能 实时采集差压流量变送器输出的1-5V的电压信号； 将采集的1-5V的电压信号为转换为20-80 C的温度信号，并实时显示； 可以轮流采集8路通道，或指定通道数据； 可以设定报警上下限，并报警。1.2.2 .扩展功能自行扩展功能，如音乐铃声，通讯功能等。1.2.3 .设计参数温度变送器输入信号：20-80 C，输出信号的1-5V显示位数：4位按键设定采集方式：轮流显示，指定显示；报警上下限二、实习任务的方案 布置设计任务及要求，查资料，准备方案;北京时间程序编写，以及调试。（4天

5、） AD程序设计、调试（2天） 程序整体调试（2天） 设计验收、撰写报告。（2天）三、系统硬件设计3.1单片机的最小系统设计该电路以单片机为主，时钟电路、复位电路和中央控制器等外围电路组成。其中XT1 为晶振，将其连接到单片机的XI、X2两个引脚，给其提供时钟脉冲。在复位电路中， 如果按下按键，随即进行复位。图3.1单片机最小系统设计图3.2显示电路设计该电路主要由四个数码管构成。该四个数码管公用8位段暄信号，每只管子都由未 选信号控制点亮。数码管的位码是低电平有效，给数码管低电平时，数码管点亮。3.3按键电路设计该电路由四个独立按键构成。该按键的一端接地，另一端与单片机的引脚相连。当 按键按

6、下时，单片机将采集到低电平。图3.3按键电路设计图3.4报警LED灯设计该电路由一只发光二极管和电阻构成，由单片机控制点亮，当采集到得温度低于下 限或者高于上显示，该发光二极管点亮并且会闪烁。图3.4报警LED灯电路设计图3.5电压采集电路设计该电路主要包括一个滑动变阻器，一个ADC2接口，一个电阻。采集的电压值通过ADC2进入到pcf8591转换器中。3.6下载电路设计该电路包含了一个下载串口，一块MAX232芯片。图3.6下载电路设计图3.7阻容复位电路设计该电路主要由一个电容构成，一端与电源相连。图3.7阻容复位电路设计图3.8 ADC0809模数转换电路设计该电路主要有一个ADC080

7、9芯片和两个74LS74译码器组成，将采集到的电压信号转 换成为数字信号。四、系统软件设计4.1主程序设计主程序设计的设计思想是在一个无限循环中，单片机不断循环执行各子模块程序， 即温度读取模块、AD转换模块、数码管显示模块和报警模块。主程序软件流程图如图4-1所示：开始结束While (1)是否启动 pcf8591数码管显示数据报警模块读数据初始化数码管显示通道选择该函数为一中断函数，当中断被允许时，一有中断请求CPU就会转去执行中断服务 程序。该程序主要用于控制数码管的显示，对数码管进行动态扫描，每隔固定一段时间 就会得到CPU资源。该定时器中断函数的流程图如下:图4.2定时器中断函数流程

8、图4.3显示更新函数子程序显示更新函数主要负责数码管的更新工作，当AD转换完一次后，就由该函数更新 数码管的显示内容。该函数为定时器所调用，随着pcf8591对相应通道的数据采集而开始更新。数码管 更新完成后要关闭更新标志，然后允许定时器中断，函数返回调用继续执行。其流程图 如下图所示：/准备关闭定时器中断更新数码管显示I 结束 I图4.3显示更新函数流程图4.4发光二极管报警灯子程序此函数类似于蜂鸣器报警子程序。报警的条件与蜂鸣器的报警条件同步，当温度低 于报警下限或者高于报警下限的时候，LED灯点亮，反之熄灭。其程序流程图如下图所小：4.7 pcf8591芯片启动函数子程序该函数主要实现启

9、动pcf8591的功能，程序比较简单，流程图比较简洁。再改函数 中首先要屏蔽定时器，然后其效率有所提高。AD的启动主要靠给三个引脚相应的电平，启动后就等待转换结束。当转换结束第 EOC输出低电平，通过判断EOC引脚就可以实现对AD工作状态的识别。待转换结束后， 同样是对RS进行操作，读出数据。在最后给一个2毫秒的延时，让AD在2毫秒后由主 函数控制再次工作，最后函数返回调用地方继续执行。其流程图如下图所示：图4.7 pcf8591启动函数流程图4.8报警上下限设定函数子程序该函数定义一个报警函数，在主函数中调用，当温度高于50度或者温度低于30度 的时候，进入报警程序，发光二极管闪烁报警。其程

10、序流程图如下图所示：五、调试及性能分析5.1调试步骤在该系统的设定过程中，遇到了不少问题，但在老师的细心指导和队员的团结互助 下，最后都一一排除，实现了数据采集系统的几个基本功能。在程序调试过程中，主要有以下几个步骤：1、根据所需要的元器件画出电路原理图。2、打开keil软件，新建工程，写入数据采集系统相关的程序，调试、运行。3、打开STC-ISP软件下载程序到单片机系统。4、查看运行结果。5、根据设计的基本要求调节系统，观察系统是否能实现要求的基本功能。5.2性能分析在该设计中，以STC89C52单片机为核心，LED数码管，LED灯，pcf8591，发光二 极管，按键作为外围设备构成一个具有

11、使用价值的数据采集系统。5.2.1、在硬件方面：STC89C52单片机在系统中主要作为一个中央控制器，对各个功能部件实现统一管 理，对于数据的采集，读入与输出的实现进行管理。以提高系统的稳定性，提高工作效 率。LED数码管在该系统中主要负责显示功能。当其占用CPU的时候，能显示出指定的 数值供工作人员参考及控制。发光二极管主要实现报警功能。当有报警信号产生时，LED灯占用CPU，LED灯闪烁， 提示操作人员当前数据通道已超出限定范围，让其尽快采取措施。pcf8591在该系统中占据比较重要的地位。其主要负责采集数据，并将其转换为利 于PC机处理的数字信号。将其初始化后，给制定引脚下降沿就能启动。

12、5.2.2、在软件方面：在本设计的主程序中，直接将三个通道接地，即本设计只能实现对通道0数据的采 集，不能循环采集8个通道的数据。主函数主要用了 while（1）循环，是函数能够实现 数码光更新显示功能、报警功能和报警上下限设定功能。在软件调试中，主要通过按键控制报警上下限，通过数码管显示功能和发光二极管 以及LED灯查看预测程序是否得到了执行等操作。六、小结实训过程中，对单片机的操作得到了很大提高。特别是在利用单片机定时器控制数 码管动态扫描部分的编程技术更加熟练。用定时器控制数码管显示，解决了程序的冗余 问题。在单片机的中断方面也有了更深的认识，对STC89C52芯片的引脚功能有了更深 的

13、了解和认识。硬件方面，学会了 pcf8591的控制，对模数转换也有了进一步的理解与掌握，同时， 还学会了通过按键来设置报警的上下限。软件方面，了解了关于编程语言的更多知识，更加清楚了自己的知识结构以及在学 习存在的不足点，巩固了书本中学到的知识。七、软件使用说明1、打开kell软件，将工程建立好之后将程序在工程中打开，运行，调试，看程序 是否正确。2、读程序，降温表table以及I2C总线加入。3、根据程序中的注释解析程序，实现程序功能。七、参考文献1. 单片机原理与应用系统设计【m】。成都：西南交通大学出版社（张金敏）2. 单片机系统实训教程。重庆：重庆大学出版社（胡文金）3. 自动检测技术

14、及应用。北京：机械工业出版社（梁森）4. 智能仪器。机械工业出版社（程德福）附录1、系统硬件电路图J18765432TINO26IN127IN228IN3 1IN4 2IN5 3CON8IN6 42 CLK3 ALEU4ADCO8O9IN-OIN-1IN-2IN-3IN-4IN-5IN-6IN-7ref(-)ref(+)msb222-.22-.22-7lsb2?0p06 19PO5 T8PO4 8 PO3- 15PO2-8ENA电 START6-CLO：CK0CLKVCCDdSCLKdU5A11Tclki74LS74J14TP3 ADC2RV12 RV诚电压采集1UKDdSCLKdU5B|FC

15、LKICLk74LS7474LS021 2 3 4 5 6 7 8 9 1( 1112 13 14 15 16 1P1O /P11 P12 ,P13 P14 ；P15 )P16 :P17 RES txd :txd P32 /P33 /P34 )P35 /P36 /P37 JX2 P101.P112P123P13 4P145P156P167P178120X1gndCONC1411.05915pmode附录2、程序清单VCRArr5他RW PO3 -.P15R51Oro6 -RaAPzi8 Rl PO7 P24U1 STC89C51P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17S1

16、ASPO151OP0 0P01P0 2P0 3P0 4P0 5P0 6P0 739P00 ,38P01 37P02 36P03 35P04 34P05 33P06 32P07%IQ，.P3313P3212P3515P3414X1 19X2 182RES9CP3717P3616INT1INT0T1T0EA/VPP2 0P21P2 2P2 3P2 4P2 5P2 6P2 721P20 22P21 23P22 云P2327P2628P27X1X2RESETrdWR,P1O11 P11 7 L.P12 4 P13 2 L1 ,P15 1OP16T P17*2712ImEEJ4四位共阴数码管显示N2L报

17、警灯模块2K2VCCPOOPO1PO2PO3.PO4PO5PO6JPO7VCCALEJPSEN-.P27P26JP25P24P23P22J.、P21P2Od10RXD TXDhtxd: attD30ALE ALE/P29PSEN 十sEn29PSEN路 电 位 复 容 阻J1512345678910111213141516171819-20-CON16Vcc VccC18 1OuF灯 R2示 1OK指 源电J8C1 + V+ C1- C2+ C2V-CCVCGNDT1OsR1INR1OUTT1%T2OUTT2INR2OUTTR2INMAX232J6CON4SW-SPSTSVCC VCC3k SVCCTitle单.Size-BCi6|CAP 915_ ut14 TTXD U13 RRXD 甚西 打txd TODB9下电模块SVCC电电路才机及测控赢统实RE用8Number13/11/02纸Date: 26、-Dec-2O13.RevisionM4IN-V8.of