用MCS-98系列单片机设计智能仪表主控电路毕业论文.doc

引言
仪器仪表所采用的电子器件经历了真空管、晶体管和集成电路三个时代;从组成结构、工作原理和功能特点等方面考察,仪器仪表经历了模拟式、数字式和智能化三个发展阶段,智能仪器是在数字化的基础上发展起来的,是计算机技术与仪器仪表相结合的产物。计算机是智能仪器的核心,微处理器在智能仪器中的作用主要体现在对测试过程的控制和对测试数据的处理两个方面:对测试过程的控制表现在微处理器可接受来自键盘或通讯接口的命令,解释并执行这些命令,从而控制仪器仪表各部分的工作过程,同时对工作状态进行监测;对测试数据的处理则表现为硬件电路只须具备最基本的测试能力,向微型计算机提供原始数据。对数据的进一步加工处理,如信号滤波、数据的组装、运算、确定小数点位置和工程单位、将最终结果转换成七段码或显示器显示,或按规定格式从通讯接口输出等工作均可由专门的软件来完成。因为具有数字存储、运算、逻辑判断能力,可根据被测参数的变化自动选择量程,具有自动校正、自动补偿、自寻故障等功能,可以完成需要人类的智慧才能胜任的工作,即具备了一定的“智能”,故称之为智能仪器。
在计算机技术和微电子技术迅猛发展的推动下,测量技术与仪器仪表技术不断进步,相继诞生了PC仪器、虚拟仪器等微机化仪器及其自动测试系统。计算机与现代仪器设备间的界限日渐模糊,测量领域和范围不断拓宽。由于仪器仪表对微计算机技术的依赖日益加剧,出现了“计算机就是仪器”和“软件就是仪器”的提法。智能仪器由于功能强大、性能优越、体积小、操作方便等,在传统的测量领域得到了广泛应用,并涌现出诸如频谱分析仪、医疗监护仪、在线检测仪、在线分析仪等众多的新型仪器。
PC仪器、自动测试系统、虚拟仪器、现场总线仪器、智能传感器系统和近年来出现的网络化仪器等,大大扩展了智能仪器的内涵和应用领域。随着人类文明的进步和科学技术日新月异的发展,新型的智能仪器还会不断产生,应用领域还将继续扩大,智能仪器的发展前景光明灿烂。
通过此次在用8098单片机设计智能仪表主控电路中,使我们对智能仪器仪表结构有了一个了解,为我们以后的工作和生活奠定了坚实基础。
第一章单片机概述
1. 什么叫单片机
所谓单片机就是将中央处理器(CPU)﹑随机存储器(RAM)﹑只读存储器(ROM/EPROM)﹑定时器/计数器和一些输入/输出(I/O)接口电路集成在一块芯片上的微型计算机,又可称之为微控制器(Microcontroller)。
2. 单片机的特点
单片机的共有特点:①控制功能强;②体积小;③功耗小;④成本低。由于上述优越性能,单片机已在工业工程领域得到广泛应用。特别是,随着数字技术的发展,它在很大程度上改变了传统的设计方法,在软件和扩展接口支持下,单片机可以代替以往由模拟和数字电路实现的系统,可使原来许多电路设计问题转化为程序设计问题。
3. 单片机的发展过程
单片机的发展非常迅速。70年代中期,Intel公司推出8位单片机MCS-48系列,80年代初又推出高档8位单片机MCS-51系列。这之后,Intel公司于1983年推出MCS-96系列单片机,使单片机的发展进入了一个新阶段。MCS-96系列单片机采用最新的工艺技术,将12万只以上的晶体管制作在一块约4CM2的集成电路芯片上,构成一种高性能的16位单片微型计算机。它包括如下一些部件:一个16位的中央处理器CPU、256字节的片内随机数据存储器(RAM)、2个16位定时器/计数器、数字型I/O接口、全双工串行通行接口、监视跟踪定时器(WATCH DOG)、高速输入/输出(I/O)、中断控制逻辑电路、脉宽调制器(PWM)以及时钟信号发生器与反偏压发生器等。
MCS-96系列单片机有三种分类方式:一种是按片内有无ROM进行分类;第二种是按片内是否有A/D分类;第三种是按管脚数目分类(可为48/68)。其中48引脚采用双列直插式结构,陶瓷或塑料封装;68引脚采用格栅阵列和扁平式结构,陶瓷或塑料封装。
16位8096单片机虽在性能上高于51系列,但是由于价格昂贵,与目前广泛使用的8位I/O接口芯片匹配较为复杂,故使其普及及应用受到很大限制。1988年底Intel公司又推出了具有16位机性能、8位机价格的8098单片机,8098单片机采用内部数据总线16位,外部数据总线8位的准16位CPU结构,从而使8096系列单片机的应用有了飞跃性的突破。
第二章 8098单片机的硬件基础
Intel公司推出的8X98单片机统称为8098,典型产品包括8398、8795BH和8098,其三者的不同之处在于:8398具有片内掩膜ROM;8795BH具有8K字节EPROM;8098片内无ROM(EPROM)。其中最为实用的是8098。
8098单片机的特点
(1)16位中央处理器
8098中央处理