基于RS232数据采集系统设计整理版

2021-04-25 13:13:25本页面

基于RS232数据采集系统设计整理版


【正文】

吉林化工学院课程设计说明书 基于RS232的数据采集系统设计 BasedonRS232DataAcquistionSystemDesign 学生学号: 学生姓名: 专业班级 指导教师: 起止日期: 吉林化工学院 JilinInstituteofChemicalTechnology 吉林化工学院课程设计说明书 课程设计任务书 一、设计题目:基于RS232的数据采集系统设计 二、设计目的 1、掌握X5045看门狗电路、MAX232转换芯片、ADC0832转换器等电路的的工作原理; 2、掌握RS232串行接口基本工作原理及单片机与PC机之间通过RS232的通信的编程方法。

3、熟练掌握电路设计及软件编程方法; 4、熟练掌握硬件电路的焊接和利用软件仿真调试的方法。 三、设计任务及要求 设计并实现模拟量以及开关量的采集。使硬件电路调试后具有以下基本功能: 1、实现由CD4051和ADC8032组成的模拟量电路对8个模拟量的实时采集; 2、实现由DIP8为拨码开关和LED发光二级管组成的开关量电路对8个开关量的实时采集; 四、设计时间及进度安排 设计时间共三周(2012.4.16~2012.5.6),具体安排如下表: 周安排 设计内容 设计时间 第一周 了解各电路中、以及各器件的作用和工作原理,进行硬件电路设计。 2012.4.16~ 2012。

4.20 第二周 焊接电路板、进行调试、完成硬件作品。 2012.4.23~ 2012.4.27 第三周 编写硬件作品的说明书。 2012.4.30~ 2012.5.6 五、指导教师评语及学生成绩 指导教师评语: 年月日 成绩 指导教师(签字): I 目录 课程设计任务书 I 第1章概述 1 第2章单元电路原理 2 2.1X4051看门狗电路 2 2.1.1X4051引脚说明 2 2.1.2X4051工作原理 3 2.1.3X4051指令寄存器 3 2.1.4X4051状态寄存器 4 2.2MAX232转换芯片 4 2。

2.1MAX232引脚说明 4 2.2.2MAX232工作原理 5 2.2.3MAX232特性 5 2.3单片机8051 6 2.3.1单片机8051引脚说明 6 2.3.1单片机8051特点 7 2.4RS232串口 7 2.4.1RS232串口引脚说明 8 2.4.2RS232串口电气特性 8 2.4.3RS232连接器的机械特性 9 2.5ADC0832A/D转换器 9 2.5.1ADC0832的引脚说明 9 2.5.2ADC0832的特点 9 2.5.3单片机对ADC0832的控制原理 10 2.6CD4051开关器件 11 2.6.1CD4051的引脚说明 11 2。

6.2CD4051的参数 12 2.7开关量电路 12 2.8时钟电路 13 第3章焊机硬件作品及调试 14 3.1焊接硬件作品 14 3.2硬件作品的调试 14 第4章软件说明 15 4.1实验器材 15 4.2仿真软件说明 15 4.2.1仿真头 16 4.2.2仿真器 16 4.3程序流程图 17 4.4利用仿真进行上位机程序调试 17 第5章结论 19 参考文献 20 附录 21 21 第1章概述 数据采集是对一个或多个信号获取对象信息的过程,数据采集器是一种具有实验室或现场进行实时数据采集、自动存储记录、信号预处理、即时显示、即时状态分析、自动传输等功能的自动化设备。

数据采集是工、农业控制系统中至关重要的一环,在医药、化工、食品等领域生产过程中,往往需要随时检测各生产环节的温度、湿度、流量及压力等参数。同时,还要对某一检测点任意参数能够进行随机查询,将其在某一时间段内检测到的数据经过转换提取出来,以便进行比较,做出策略。 数据采集系统从严格意义来说,应该使用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测,并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息,供显示、记录、打印或描绘的系统。 由于RS232在微机通信接口中广泛应用,技术已相当成熟。在近端与远端通信过程中,采用串行RS232标准,实现PC机与单片机间的数据传输。 数据采集与通信控制采用了模块化的设计。

数据采集与通信控制采用了单片机8051来实现,硬件部分是以单片机为核心,还包括A/D模数转换模块,显示模块,和串行接口部分。该系统从机负责数据采集并应答主机的命令。8路被测电压通过模数转换器ADC0832进行模数转换,实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换,并将转换后的数据通过串行口传输到上位机,并用LED数码显示管来显示所采集的结果。 第2章单元电路原理 本硬件电路包括的单元电路有X5045看门狗电路、MAX232电平转换芯片、时钟电路、指示电路、开关量采集电路、模拟量采集电路以及ADC0832A/D转换电路。 2.1X4051看门狗电路 X5045具有上电复位、看门狗定时器、电源电压监控和512字节的块锁串行EPROM存储器四种常用功能。

为SPI总线、双列直插DIP8封装,引脚如图21所示: 图21 2.1.1X4051引脚说明 ——片选引脚:当芯片使能信号,当其为高电平时,芯片不被选择,SO脚为高阻态,除非一个内部的写操作正在进行,否则芯片处于待机模式;当引脚为低电平时,芯片处于活动模式,在上电后,在任何操作之前需要CS引脚的一个从高电平到低电平的跳变。 ——串行数据输出引脚:在一个读操作的过程中,数据从SO脚移位输出。在时钟的下降沿时数据改变。 ——串行数据输入引脚:所有的操作码、字节地址和数据从SI脚写入,在时钟的上升沿时数据被锁定。 ——串行时钟引脚:控制总线上数据输入和输出路。

从而使RESET引脚有效。该信号可避免系统的时序。 ——写保护引脚:当WP引脚为低时,芯片禁止写入,但是其他的功能正常。当WP引脚为高电平时,所有的功能都正常。当CS为低时,WP变为低可以中断对芯片的写操作。但是如果内部的写周期已经被初始化后,WP变为低不会对写操作造成影响。 RESET——复位输出端 VCC——电源端。 VSS——接地端。 2.1.2X4051工作原理 X5045是一种集上电复位、看门狗、电压监控和串行EEPROM四种功能于一身的可编程控制电路,它有助于简化应用系统的设计,减少电路板的占用面积,提高可靠性。 1、上电复位 X5045加电时会激活其内部的上电复位电路。

从而使RESET引脚有效。该信号可避免系统微处理器在电压不足或振荡器未稳定的情况下工作。当VCC超过器件的Vtrip门限值时,电路将在200ms(典型)延时后释放RESET以允许系统开始工作。 2、低电压检测 工作时,X5045对VCC电平进行监测,若电源电压跌落至预置的最小Vtrip以下时,系统即确认RESET,从而避免微处理器在电源失效或断开的情况下工作。当RESET被确认后,该RESET信号将一直保持有效,直到电压跌到低于1V。而当VCC返回并超过Vtrip达200ms时,系统重 新开始工作。 3、看门狗电路 看门狗定时器的作用是通过监视WDI输入来监视微处理器是否激活。由于微处理器必须周期性的触发CS/WDI引脚以避免RESET信号激活而使电路复位。

所以CS/WDI引脚必须在看门狗超时时间终止之前受到由高至低信号的触发。 4、SPI串行存储器 该芯片内的串行EEPROM是具有Xicor公司块保护的CMOS串行EEPROM,它被组织成8位的结构,由一个四线构成的SPI总线方式进行操作,其擦写周期至少1000000次,并且写好的数据能够保持100年。 2.1.3X4051指令寄存器 X5045主要是通过一个8位的指令寄存器来控制器件的工作,其指令代码通过SI输入端写入寄存器。当CS变低以后,SI线上的输入数据在SCK的第一个上升沿时被锁存。而SO线上的数据则由SCK的下降沿输出。用户可以停止时钟,然后再启动它,以便在它停止的地方恢复操作在整个工作期间。

CS必须为低。芯片控制的指令被组织成一个字节8bit,这些命令中有两条只要将指令代码写入芯片即可,有两条读指令用于初始化输出数据,其它的指令还需要一个8位的地址以及相关的数据,所有指令见于表21。它们都是通过SPI总线写入芯片的,所以指令、地址数据都是MSB先写。 表21X5045编程指令 指令名称 指令格式 完成的操作 WREN 00000110 写允许 WRDI 00000100 写禁止 RSDI 00000101 读状态寄存器 WRSR 00000001 写状态寄存器看门狗和块锁定 READ 0000As011 从选定的开始地址单元中读数据 WRITE 0000As011 向选定的开始单元地址单元写入数据116字节 2。

1.4X4051状态寄存器 X5045的状态寄存器包含四个非易失性状态位和两个易失性状态位。控制位用于设置看门狗定时器的操作和存储器的块锁保护。状态寄存器的格式如表22缺省值为(00H): 表22状态寄存器格式 7 6 5 4 3 2 1 0 0 0 WD1 WD0 BL1 BL0 WEL WIP WIP是一个易失性的只读位,在片内编程,它指示器件“忙”。这一位可以用RDSR指令读出,当读出这一位是“1”则表示内部正在进行写操作,如果是“0”表示没有进行写操作。 WEL是一个易失性位,当该位为“1”时表示芯片处于写允许状态,而该位是“0”则代表芯片处于写禁止状态。

WEL也是一个只读位,指令WREN将使WEL变为“1”。而指令WRDI则是将这位变为“0”。 块锁定位BL0和BL1用于设置块保护的层次。这个非易失性的位通过WRSR指令来编程,通过这两位的设置,可以使存储器的1/4、1/2全部都处于写保护状态,当然也可以全部都不出于写保护状态。 看门狗定时器控制位:WD0和WD1,用于选择看门狗定时器的溢出时间。具体情况见表格。这两个非易失性位通过WRSR指令进行编程。 2.2MAX232转换芯片 MAX232是一种双组驱动器/接收器,片内含有一个电容性电压发生器以便在单5V电源供电时提供EIA/TIA232E电平。每个接收器将EIA/TIA232E电平输入转换为5VTTL/CMOS电平。

这些收器具有1.3V的典型门限值及0.5V的典型迟滞,而且可以接收30V的输入。每个驱动器将TTL/CMOS输入电平转换为TMEIA/TIA232E电平。所有的驱动器、接收器及电压发生器都可在德州仪器公司的LinASIC元件库中得到标准单元。 2.2.1MAX232引脚说明 MAX232为双列直插DIP16封装,其引脚如图22所示: 1、电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和12v两个电源,提供给RS232串口电平的需要。 2、数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。 其中13脚(R1IN)、12脚(R1OUT)、11脚(T1IN)、14脚(T1OUT)为第一数据通道。

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