基于单片机的数据采集系统new

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1、单片机课程设计4数据采集系统的设计张浩然韩建民数理与信息工程学院2005年6月目录第一章计算机硬件系统概述11．1计算机硬件系统的组成及结构11．2I/O系统概述21．3计算机硬件系统的设计内容51．4计算机硬件系统的设计原则5第二章数据采集技术概述62．1数据采集系统的结构原理62．1．1数据采集系统的分类62．1．2数据采集系统的基本功能62．1．3数据采集系统的结构形式62．2数据采集系统设计的基本原则72．2．1硬件设计的基本原则72．2．2软件设计的基本原则7第三章数据采集系统的硬件设计83．1系统结构框图83．2系统工作原理83．2．1CPU处理核心模块9

2、3．2．2ADC模数转换103．2．3液晶显示流程133．2．4完整的PCB版图15第四章数据采集系统的软件设计174．1汇编和keilc174．2KeilC51vsANSIC(标准C)174．2．1内存区域(MemoryAreas)：184．2．2变量或数据类型184．2．3存储类型声明和存储模式194．2．4KeilC51指针214．2．5KeilC51函数214．2．6中断服务224．3使用KeilC时应做的和应该避免的234．3．1采用短变量244．3．2使用无符号类型244．3．3避免使用浮点指针244．3．4使用位变量244．3．5用局部变量代替全局变量2

3、44．3．6为变量分配内部存储区254．3．7使用特定指针25II4．3．8使用调令254．3．9使用宏替代函数254．4C51的编程规范254．5keilc软件使用方法274．6系统整体程序流程364．7各模块软件程序流程374．7．1ADC模数转换流程374．7．2液晶显示模块384．7．3键盘处理模块394．7．4定时器中断响应处理程序39II第一章计算机硬件系统概述计算机硬件是在指令的控制下自动对数字进行操作，并将数字信息与其他形式信息进行相互转换的机器系统，是一个高度复杂的由多种电子线路、精密机械装置等构成的能自动并高速完成数据计算的装置或者工具。本章将介绍

4、计算机硬件系统的基本组成和设计过程。1．1计算机硬件系统的组成及结构原始的冯·诺依曼计算机在结构上是以运算器为中心的，而发展到现在，已转向以存储器为中心，图1-1为计算机最基本的组成框图。输入设备辅助存储器输出设备主存储器运算器控制器外设主机CPU图1-1计算机的组成框图(1)输入设备输入设备的任务是把人们编好的程序和原始数据送到计算机中去，并且将它们转换成计算机内部所能识别和接受的信息方式。按输入信息的形态分为字符输入、图形输入。图像输入及语音输入等。目前，常见的输入设备有：键盘、鼠标、扫描仪等。辅助存储器（磁盘、磁带）也可以看作输入设备。另外，自动控制和检测系统中

5、使用的模数（A/D）装置也是一种输入设备。（2）输出设备输出设备的任务是将计算机的处理结果以人或其他设备所能接受的形式送出计算机。目前最常用的输入设备是打印机和显示器。辅助存储器也可以看作输出设备。另外，数模（D/A）转换装置也是一种输出设备。（3）存储器存储器是用来存放程序和数据的部件，它是一个记忆装置，也是计算机能够实现“存储程序控制”的基础。39在计算机系统中，规模较大的存储器往往分成若干级，称为存储系统。如图1-2所示的是常见的三级存储系统。主存储器可由CPU直接访问，存储速度快但容量较小，一般用来存放当前正在执行的程序和数据。辅助存储器设置在主机外部，它的存

6、储容量大，价格低，但存取速度较慢，一般用来存放暂时不参与运行的程序和数据，这些程序和数据在需要时可传送到主存，因此它是主存的补充和后援。当CPU速度很高时，为了使访问存储器的速度能与CPU的速度相匹配，又在主存和CPU间增设了一级Cache（高速缓冲存储器）。Cache的存取速度比主存更快，但容量更小，用来存放当前最急需处理的程序和数据，以便快度地向CPU提供指令和数据。（4）运算器运算器使对信息进行处理和运算的部件。经常进行的运算使算术运算和逻辑运算，所以运算器又称算术逻辑运算部件（ArighmeticandLogicalUnit,ALU）。运算器的核心是加法器。运

7、算器中还有若干个通用寄存器或累加寄存器。用来暂存操作数，并存放运算结果。寄存器的存取速度比存储器的存取速度快的多。（5）控制器控制器是整个计算机的指挥中心，它的主要功能是按照人们预选取确定的操作步骤，控制整个计算机的各部件有条不紊的自动工作。控制器存主存中逐条地取出指令进行分析，根据指令的不同来安排操作顺序，向各部件发出相应的操作信号，控制他们执行指令所规定的任务。将前述的各大基本部件，按某种方式连接起来就构成了计算机的硬件系统。目前许多计算机的基本部件之间是用总线连接起来的。计算机的总线按其逻辑结构来看，可以分为单总线和多总线结构。1．2I/O系统