电工综合设计

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电工电子综合设计实验论文开关量模拟量数据采集姓名:李姝逸学号:20104382班级:电气工程学院2010级1班电话:18716437015电工电子综合设计实验论文一开关量模拟量数据采集概述单片机C51语言是由C语言继承而来的。和C语言不同的是,C51语言运行 于 单片机平台,而C语言则运行于普通的桌面平台。C51语言具有C语言结构 清晰的优点,便于学习,同时具有汇编语言的硬件操作能力。对于具有C语言编 程基础的读考,能够轻松地掌握单片机C51语言的程序设计。单片机C51语言兼 备高级语言与低级语言的优点。语法结构和标准C语言基本一致,语言简洁,便 于学习。运行于单片机平台,支持的微处理器种类繁多,可移植性好。对于兼容 的8051系列单片机,只耍将一个硬件型号下的程序稍加修改,甚至不加改变, 就可移植到另一个不同型号的单片机屮运行。本设计摘要:本系统以51单片机为核心,采用ZYI2864D点阵液晶显示模块、TLC549 8位串行A D转换器及蜂鸣器,设计J??个开关虽、数据以数据采集模块并通过 液品显示,同时具有越限报警与时间显示功能o关键词:51单片机;ZY12864D液晶模块;TLC549A/D转换器一、设计目的和功能要求?设计目的1、 熟悉ZY12864图形点阵液晶显示器的结构以及各种指令。2、 掌握各种字符、汉子、字符串等在液品屏幕上的显示原理及方法,通过实验 达到能够在指定位置上将其显示出來的目的。3、 学习开关量、模拟量的数据采集和简单处理,了解串行模数转换芯片的工作原理,通过 实验,达到能够采集实验板上某些接口的数字信号和某些元件产生的模拟信号,并通过转换 将其显示出来的H的。?功能要求1、 将汉字和相关字符显示在液晶屏幕上。2、 编写程序,分别定时完成开关量利模拟量的数据采集;3、 利用前而液晶显示程序将开关量模拟量状态显示出来,利用蜂鸣器发出模拟量的越限警 告。二、设备硬件结构、工作原理?设备硬件结构幣体原理如下图1所示A/D转换拨动开关128*64点阵液晶模块蜂鸣器报警 图1模拟信号由模拟通道输入,在适当条件卜起动TLC549串行A/D转换器,进行转换,将 转换好的数据发向10数据线。当10数据线上的数据有效时,数据存储到单片机系统中,将 采集到的电压值与设置的上限电压值比较,判断是否启动蜂鸣器报警,并通过液晶显示实时 采集到的电压值。同时,通过采集开关量的状态,在液晶上显示对应的方块。1、开关量模拟量数据采集摘抄书p24 [2]下图是TLC549串行A/D电路图和蜂鸣器部分电路。串行部分电路图VLC 蜂鸣器部分电路图BUZZ为控制信号输入端,将采集到的模拟量(即电压值)与设置的上限值比较,若超过上 限值,则启动蜂鸣器进行报警。2、图形点阵液晶显示图形点阵液晶显示模块硬件结构图VEEDB7 ??口EOE. R/W. DZ 1 csn 匚SA员压IC1为行驱动器」C2, IC3为列驱动器,外部的CPU通过13根线对模块进行控制。其 屮DB7~DB0为8位并行数据总线,E、R/W、D均为控制信号线,CSA、CSB则为选 屏信号分别控制左右半屏。?工作原理1、开关量、模拟量数据的采集开关信号用二进制的逻辑“I”和“0”来表达,模拟量是指连续变化的物 理量,但是计算机只能处理数字量,这就需要有一个装置把模拟量转变成 数字量,各种A/D芯片就是用来完成此类转换的。IE共八位,分别为EA, 空,空,ES,ET1, EXI, ETO, EXO。EA为中断总开关,若ET1 = 1,则允 许定时计数器T1中断,若EX1=1,则允许外部中断1,对于ETO, EXO类似。定时计数器的原理:16位的定时/计数器分别由两个8位专用寄存 器组成,B|J: TO由THO和TLO构成;T1由TH1和TL1构成。这些寄存 器是用于存放定时或计数初值的。此外,其内部还有一个8位的定时器方 式寄存器TMOD和一个8位的定时控制寄存器TCONo这些寄存器之间 是通过内部总线和控制逻辑电路连接起来的。TMOD主要是用于选定定 时器的工作方式;TCON主要是用于控制定时器的启动停止,此外TCON 还可以保存TO、T1的溢出和中断标志。当定时器工作在计数方式时,外 部事件通过引脚TO (P3.4)和T1 (P3.5)输入。若要延氏定时时间,则 需要改变定时器的初值,并更适当选择定时器的长度(如8位、13位、 16位等)。当cpum软件给定时器设置了某种工作方式Z后,定时器就 会按设定的工作方式独立运行,不再占用CPU的操作时间,除非定时器 计满溢出,才可能中断CPU当前操作。CPU也可以重新设置定时器工作 方式,以改变定时器的操作。由此可见,定时器是单片机中效率高而且工 作灵活的部件。综上所述,我们已知定时器/计数器是一?种可编程部件, 所以在定时器/计数器开始工作之前,CPU必须将一些命令(称为控制字) 写入定时/计数器。将控制字写入定时/计数器的过程叫定时黠/计数器初始 化。在初始化过程屮,耍将T作方式控制字写入方式寄存器,工作状态字 (或相关位)写入控制寄存器,赋定时/计数初值。2、 图形点阵液晶显示在数字电路中,所有的数据都是以0和1保存的,对LCD控制器进行不 同的数据操作,可以得到不同的结果。对于显示英文操作,曲于英文字母 种类很少,只需要8位(一字节)即可。而对于中文,常用却有6000以 上,于是我们的DOS前辈想了一个办法,就是将ASCII表的髙128个很 少用到的数值以两个为一组来表示汉字,即汉字的内码。而剩下的低128 位则留给英文字符使用,即英文的内码。那么,得到了汉字的内码后,还 仅是一组数字,那又如何在屏幕上去显示呢?这就涉及到文字的字模,字 模虽然也是一组数字,但它的意义却与数字的意义有了根木的变化,它是 用数字的各位信息来记载英文或汉字的形状。通过将所要显示字符或汉字 的字模送上去,再加上描述所要显示位置的页地址和列地址就可以控制某 些部分的LCD点亮,继而在指定的位置显示出字符或者汉字。早在1888 年,人们就发现液晶这一呈液体状的化学物质,象磁场屮的金属一样,当 受到外界电场影响时,其分子会产生精确的有序排列。如果对分子的排列 加以适当的控制,液晶分子将会允许光线穿越。无论是笔记本电脑还是桌 面系统,采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。位于最后 面的一层是出荧光物质组成的可以发射光线的背光层。背光层发出的光线 在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶 层中的水晶液滴都被包含在细小的单元格结构中,一个或多个单元格构成 屏幕上的一个像素。当LCD中的电极产生电场时,液晶分子就会产生扭 曲,从而将穿越其屮的光线进行有规则的折射,然后经过第二层过滤层的 过滤在屏幕上显示出来。液晶显示部分的外部接口如下图管脚名称电平管脚功能描述1VSSOV电源地2VDD+5V正电源3V
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