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计算机控制系统课程设计 1.题目背景及意义 本课程设计以《计算机控制系统》课程理论为基础，以其他电子类、计算机及接口类相关课程内容为辅助，在实践中锻炼学生的系统设计能力、理论应用能力、总结归纳能力以及自我学习能力，提高其实践能力、创新意识与创业精神。 2.设计题目介绍 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、性价比等原则性要求。 本单片机系统硬件部分由STC89C51八位微控制器组成；AD部分采用ADC0832八位串行模数转换器；DA部分采用DAC0808八位数字模拟转换器。为了便于观察程序实现，加入LCD1602液晶显示器和三个独立按键。同时，由于软件模式二的需要，从单片机P3.7口引出控制蜂鸣器。与上位机通信采用RS-232通信标准，实现芯片为美信公司生产的MAX232专用芯片。 软件部分，当单片机运行时，首先由两个独立按键选择模式1\模式2。模式1为电压测控系统；模式2为音乐播放系统。按键3为软件复位。 3.系统总体框架 图1 系统总体框架图 4.系统硬件设计 4.1控制电路设计 4.1.1芯片选择 采用STC公司的STC89C51八位数字控制器。89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中89C系列单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 ?与MCS-51 兼容 ?4K字节可编程闪烁存储器 ?寿命：1000写/擦循环 ?数据保留时间：10年 ?全静态工作：0Hz-24Hz ?三级程序存储器锁定 ?128*8位内部RAM ?32可编程I/O线 ?两个16位定时器/计数器 ?4个中断源 ?可 编程串行通道 ?低功耗的闲置和掉电模式 ?片内振荡器和时钟电路 4.1.3最小系统 为保证单片机正常工作，单片机需要有复位和振荡电路构成的最小系统。由于本设计需要通过串口将电压信号发送到上位机，故选择晶振频率为11.0592MHz。滤波电容选择30pF。由10uF电容和10k电阻构成RC延时电路为单片机提供上电复位。图2为单片机最小系统电路。 图2 单片机最小系统原理图 4.2 A/D转换设计 4.2.1芯片选择 ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。由于它体积小，兼容性，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。 ADC0832 为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。 4.2.2芯片特性 ·8位分辨率； ·双通道A/D转换； 　 ·输入输出电平与TTL/CMOS相兼容； ·5V电源供电时输入电压在0~5V之间； 　 · 工作频率为250KHZ，转换时间为32μS； ·一般功耗仅为15mW； 　 ·8P、14P—DIP（双列直插）、PICC 多种封装； 4.2.3引脚说明 如图3为该芯片引脚图。 图3 AD0832引脚图 · CS：片选使能，低电平芯片使能。 · CH0：模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。 　 · CH1：模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。 　 · GND：芯片参考0 电位（地）。 　 · DI：数据信号输入，选择通道控制。 · DO：数据信号输出，转换数据输出。 　 · CLK：芯片时钟输入。 　　 · VCC/REF：电源输入及参考电压输入（复用）。 4.2.4操作时序 如图4为该芯片手册给出的操作时序图。 图4 AD0832操作时序图 4.3 D/A转换设计 4.3.1芯片选择 采用美国国家半导体公司生产的DAC0808 数字/模拟量转换芯片。DAC0808是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。 4.3