實(shí)驗(yàn)三簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)

1、電子系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)三 簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)題目 采用C8051F360單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)一簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表，實(shí)現(xiàn)對(duì)02.4V直流電壓的測(cè)量，原理框圖如圖1所示。模擬輸入電壓通過(guò)一只1 k電位器產(chǎn)生，采用C8051F360 單片機(jī)內(nèi)部的A/D 轉(zhuǎn)換器將模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后換算成電壓值，用十進(jìn)制的形式在LCD上顯示。A/D 轉(zhuǎn)換的輸入模擬信號(hào)由實(shí)驗(yàn)板PR3 電位器產(chǎn)生的03.3V 的直流電壓信號(hào)，用一根杜邦實(shí)驗(yàn)線(xiàn)將J8 的03.3V 輸出插針與J7 口的P2.0 插針相連。注意A/D 轉(zhuǎn)換器模擬輸入電壓的范圍取決于其所選擇的參考電壓，如果A/D 轉(zhuǎn)換器選擇內(nèi)部參考電壓源，其模擬電壓的范

2、圍為02.4V，如果選擇外部電源作為參考電壓，則其模擬輸入電壓范圍為03.3V。測(cè)試時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換器的模擬輸入信號(hào)可通過(guò)一個(gè)電位器產(chǎn)生。圖1 簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表實(shí)驗(yàn)示意框圖二設(shè)計(jì)方案（1） 簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)程序流程圖如圖2所示。 圖2 簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)程序中A/D轉(zhuǎn)換和計(jì)時(shí)流程圖（2） 簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表實(shí)驗(yàn)板連接圖如圖3所示。此外，還需用一根杜邦實(shí)驗(yàn)線(xiàn)將J8 的03.3V 輸出插針與J7 口的P2.0 插針相連。 圖3簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)板接線(xiàn)圖3、 詳細(xì)設(shè)計(jì)1.簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)相應(yīng)C8051F360和LCD初始化程序 內(nèi)部振蕩器初始化： OscInit() I/O端口初始化： PortIo

3、Init() 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口初始化： XramInit() 定時(shí)器初始化： TimerInit() 中斷系統(tǒng)初始化： Int0Init() ADC0初始化： void ADC_Init() PCA初始化： Int0Init()2. 電壓轉(zhuǎn)換方式 將電壓轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制：AT=ADC0H*256+ADC0L;volt=AT*3.31/1024;voltage=volt*1000;for(i=0;i<4;i+)vi=voltage%10;voltage=voltage/10;3. LCD顯示接口的設(shè)計(jì)當(dāng)時(shí)間到達(dá)設(shè)定值，即0.5s后，執(zhí)行以下程序?qū)⑺鶞y(cè)的電壓值在LCD屏幕上第三排顯示出來(lái)。Wr

4、iteCom(0x8C);WriteData(v3+0x30);WriteData(0x2e);WriteData(v2+0x30);WriteData(v1+0x30);WriteData(v0+0x30);4.實(shí)驗(yàn)中AD轉(zhuǎn)換方式選用逐次逼近型，A/D轉(zhuǎn)換完成后得到10位數(shù)據(jù)分為高低字節(jié)存放在寄存器ADCOH和ADC0L中，此處選擇右對(duì)齊，轉(zhuǎn)換時(shí)針為2MHZ。5.選擇內(nèi)部參考電壓2.4伏為基準(zhǔn)（在實(shí)際單片機(jī)調(diào)試中改為3.311伏），正端接P2.0，負(fù)端接地。四、測(cè)試結(jié)果 在0V3.3V中取十組測(cè)試數(shù)據(jù)，每組間隔約為0.3V左右，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4-1所示V實(shí)際 （V） V顯示 （V） 相對(duì)誤差（

5、%） 簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由表1可知，10組數(shù)據(jù)中最大誤差的一組是：其余的誤差都不超過(guò) ，并且大部分?jǐn)?shù)據(jù)誤差都只有 左右，滿(mǎn)足小于0.01V的設(shè)計(jì)誤差要求，即本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)可以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求。五、心得體會(huì) 通過(guò)這次對(duì)簡(jiǎn)易電壓表的設(shè)計(jì)，我對(duì)單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)有了新的理解，對(duì)于硬件和軟件的配合也更熟練了。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中LCD顯示模塊的CPLD部分由FPGA充當(dāng)，芯片本身自帶程序，因而這個(gè)部分不需要再通過(guò)QUARTUS 軟件進(jìn)行編程。在參考電壓選擇過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，單片機(jī)實(shí)際最大電壓并不是2.4v而是3.3v，則在轉(zhuǎn)換中將3.3V替換2.4V即可。六代碼附錄/*簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表*/#include <

6、;C8051F360.H>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define WCOMADDR 0xC008 /寫(xiě)命令寄存器的地址#define WDATADDR 0xC009 /寫(xiě)數(shù)據(jù)寄存器的地址#define RCOMADDR 0xC00A /讀命令寄存器的地址#define RDATADDR 0xC00B /讀數(shù)據(jù)寄存器的地址#define KEYCS 0xC00Cuchar code hanzi = "簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表"uchar code keynum="鍵值"uchar

7、code keyc="次數(shù)"uint time=0;float volt;uint v4;uint AT,voltage;uchar keyn,keycode;void OscInit(); /內(nèi)部振蕩器初始化void PortIoInit(); /I/O端口初始化void XramInit(); /外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口初始化void PcaInit(); /PCA初始化（設(shè)置看門(mén)狗定時(shí)器的工作狀態(tài)）void InitDevice(); /內(nèi)部資源初始化void CheckLcd();/檢查L(zhǎng)CD是否空閑子程序void WriteCom(uchar n);/Lcd寫(xiě)指令子程序

8、void WriteData(uchar m);/Lcd寫(xiě)數(shù)據(jù)子程序void InsitiLcd();/Lcd初始化子程序void DispHan( uchar code *a,uchar m,uchar k);/顯示漢字子程序void TimerInit(); /定時(shí)器初始化void InterruptsInit(); /中斷系統(tǒng)初始化void ADC_init(); /ADC0初始化 詳見(jiàn)書(shū)本P144void Int0Init(); /外部中斷初始化void main() uchar i;InitDevice();/F360初始化 InsitiLcd();/LCD模塊初始化ADC_init

9、();DispHan(hanzi,0x90,0x0e);/顯示“鍵盤(pán)顯示測(cè)試程序”AD0BUSY=1; while(1)if(TF0=1)TF0=0;TL0=0xf0;TH0=0xd8; /重置時(shí)間常數(shù)10mstime+;if(time >=49)time = 0;AT=ADC0H*256+ADC0L;volt=AT*0.003234;voltage=volt*1000;for(i=0;i<4;i+)vi=voltage%10;voltage=voltage/10;WriteCom(0x8d);WriteData(v3+0x30);WriteData(0x2e);WriteData

10、(v2+0x30);WriteData(v1+0x30);WriteData(v0+0x30);TR0=1;AD0BUSY=1; void ReadKey() interrupt 0uchar xdata *addr;uchar c1,c2;addr=KEYCS;keycode=*addr;keycode&=0x0F;keyn+;DispHan(keynum,0x88,0x04);WriteCom(0x8b);if(keycode<10)WriteData(0x30);WriteData(keycode+0x30);elsec1=keycode%10;c2=keycode/=10

11、;WriteData(c2+0x30);WriteData(c1+0x30);DispHan(keyc,0x98,0x04);WriteCom(0x9b);if(keyn=10)keyn=0;WriteData(keyn+0x30);void Int0Init()EA=1;IT01CF=0x05;EX0=1;IT0=1;void OscInit(void)/內(nèi)部振蕩器初始化SFRPAGE=0x0f;/選擇特殊功能寄存器頁(yè)地址OSCICL=OSCICL+4;OSCICN=0xc2;/允許內(nèi)部振蕩器,頻率除2作為SYSCLK=12MHzCLKSEL=0x00;/選擇內(nèi)部振蕩器SFRPAGE=0x0

12、0;void ADC_init()ADC0CF=0x28; / 選擇內(nèi)部參考電壓2.4V為基準(zhǔn)ADC0CN=0x80; /正端接P2.0AMX0P=0x08; /負(fù)端接地AMX0N=0x1F; /右對(duì)齊，轉(zhuǎn)換時(shí)針為2MHZREF0CN=0x08; /寫(xiě)AD0BUSY啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器void TimerInit()TMOD=0x01;TH0=0xd8;TL0=0xf0;TR0=1;void InterruptsInit(void)EA=1;ET0=1;EX0=1;PX0=1;IE0=0;void PortIoInit(void)/I/O口初始化 SFRPAGE=0x0f;P0MDIN=0xe7;

13、/P0.3、P0.4模擬量輸入P0MDOUT=0x83;/P0.0、P0.1、P0.7推拉式輸出P0SKIP=0xf9;/P0.1、P0.2被交叉開(kāi)關(guān)跳過(guò)P1MDIN=0xff;/P1設(shè)置為數(shù)字量輸入P1MDOUT=0xff;/P1設(shè)置為推拉式輸出P1SKIP=0xff;/P1被交叉開(kāi)關(guān)跳過(guò)/P2MDIN=0xff;/P2設(shè)置為數(shù)字量輸入/P2MDOUT=0xff;/P2設(shè)置為推拉式輸出/P2SKIP=0xff;P3MDIN=0xff;/P3設(shè)置為數(shù)字量輸入P3MDOUT=0xff;/P3設(shè)置為推拉式輸出P3SKIP=0xff;P4MDOUT=0xff;/P4.5設(shè)為OC輸出，其余推拉式輸出X

14、BR0=0x01;/使能UARTXBR1=0xC0;/禁止弱上拉，交叉開(kāi)關(guān)允許SFRPAGE=0x00;return;void XramInit(void)/外部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器初始化SFRPAGE=0x0f;EMI0CF=0x07;/引腳復(fù)用方式SFRPAGE=0x00;return;void PcaInit(void)/PCA初始化PCA0CN=0x40;/允許PCA計(jì)數(shù)器/定時(shí)器PCA0MD=0x00;/禁止看門(mén)狗定時(shí)器return;void InitDevice(void)OscInit();PortIoInit();XramInit();/SmbInit();/UartInit();ADC

15、_init();TimerInit();InterruptsInit();Int0Init();PcaInit();return;void CheckLcd() uchar temp = 0x00; uchar xdata *addr; while (1) addr=RCOMADDR;temp=*addr;temp &= 0x80; if(temp = 0x00)break; void WriteCom(uchar n) uchar xdata *addr;CheckLcd();addr=WCOMADDR;*addr=n; void WriteData(uchar m) uchar xdata *addr;CheckLcd();addr=WDATADDR;*addr = m; void InsitiLcd() WriteCom(0x30); /設(shè)為基本指令集WriteCom(0x01); /清屏 WriteCom(0x0c); /開(kāi)整體顯示 void DispHan( uchar code *a,uchar