实验三 简易数字电压表设计.docx
电子系统实验报告 实验三 简易数字电压表设计 姓 名 张巧玲 指导教师 贾立新 课 程 电子系统设计与实践 专业班级 自动化1004班 学 院 信息工程学院 一、设计题目 采用C8051F360单片机最小系统设计一简易数字电压表，实现对02.4V直流电压的测量，原理框图如图1所示。模拟输入电压通过一只1 k电位器产生，采用C8051F360 单片机内部的A/D 转换器将模拟电压转换成数字量后换算成电压值，用十进制的形式在LCD上显示。A/D 转换的输入模拟信号由实验板PR3 电位器产生的03.3V 的直流电压信号，用一根杜邦实验线将J8 的03.3V 输出插针与J7 口的P2.0 插针相连。注意A/D 转换器模拟输入电压的范围取决于其所选择的参考电压，如果A/D 转换器选择内部参考电压源，其模拟电压的范围为02.4V，如果选择外部电源作为参考电压，则其模拟输入电压范围为03.3V。测试时，A/D转换器的模拟输入信号可通过一个电位器产生。图1 简易数字电压表实验示意框图二设计方案（1） 简易数字电压表设计程序流程图如图2所示。 图2 简易数字电压表设计程序中A/D转换和计时流程图（2） 简易数字电压表实验板连接图如图3所示。此外，还需用一根杜邦实验线将J8 的03.3V 输出插针与J7 口的P2.0 插针相连。 图3简易数字电压表设计实验板接线图三、 详细设计1.简易数字电压表设计相应C8051F360和LCD初始化程序 内部振荡器初始化： OscInit() I/O端口初始化： PortIoInit() 外部数据存储器接口初始化： XramInit() 定时器初始化： TimerInit() 中断系统初始化： Int0Init() ADC0初始化： void ADC_Init() PCA初始化： Int0Init()2. 电压转换方式 将电压转换成十进制：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显示接口的设计当时间到达设定值，即0.5s后，执行以下程序将所测的电压值在LCD屏幕上第三排显示出来。WriteCom(0x8C);WriteData(v3+0x30);WriteData(0x2e);WriteData(v2+0x30);WriteData(v1+0x30);WriteData(v0+0x30);4.实验中AD转换方式选用逐次逼近型，A/D转换完成后得到10位数据分为高低字节存放在寄存器ADCOH和ADC0L中，此处选择右对齐，转换时针为2MHZ。5.选择内部参考电压2.4伏为基准（在实际单片机调试中改为3.311伏），正端接P2.0，负端接地。四、测试结果 在0V3.3V中取十组测试数据，每组间隔约为0.3V左右，实验数据如表4-1所示V实际 （V） V显示 （V） 相对误差（%） 简易数字电压表设计实验数据由表1可知，10组数据中最大误差的一组是：其余的误差都不超过 ，并且大部分数据误差都只有 左右，满足小于0.01V的设计误差要求，即本实验的设计可以满足实验要求。五、心得体会 通过这次对简易电压表的设计，我对单片机的最小系统设计有了新的理解，对于硬件和软件的配合也更熟练了。在这个实验中LCD显示模块的CPLD部分由FPGA充当，芯片本身自带程序，因而这个部分不需要再通过QUARTUS 软件进行编程。在参考电压选择过程中发现，单片机实际最大电压并不是2.4v而是3.3v，则在转换中将3.3V替换2.4V即可。六代码附录/*简易数字电压表*/#include <C8051F360.H>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define WCOMADDR 0xC008 /写命令寄存器的地址#define WDATADDR 0xC009 /写数据寄存器的地址#define RCOMADDR 0xC00A /读命令寄存器的地址#define RDATADDR 0xC00B /读数据寄存器的地址#define KEYCS 0xC00Cuchar code hanzi = "简易数字电压表"uchar code keynum="键值"uchar code keyc="次数"uint time=0;float volt;uint v4;uint AT,voltage;uchar keyn,keycode;void OscInit(); /内部振荡器初始化void PortIoInit(); /I/O端口初始化void XramInit(); /外部数据存储器接口初始化void PcaInit(); /PCA初始化（设置看门狗定时器的工作状态）void InitDevice(); /内部资源初始化void CheckLcd();/检查LCD是否空闲子程序void WriteCom(uchar n);/Lcd写指令子程序void WriteData(uchar m);/Lcd写数据子程序void InsitiLcd();/Lcd初始化子程序void DispHan( uchar code *a,uchar m,uchar k);/显示汉字子程序void TimerInit(); /定时器初始化void InterruptsInit(); /中断系统初始化void ADC_init(); /ADC0初始化 详见书本P144void Int0Init(); /外部中断初始化void main()uchar i;InitDevice();/F360初始化 InsitiLcd();/LCD模块初始化ADC_init();DispHan(hanzi,0x90,0x0e);/显示“键盘显示测试程序”AD0BUSY=1; while(1)if(TF0=1)TF0=0;TL0=0xf0;TH0=0xd8; /重置时间常数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(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;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)/内部振荡器初始化SFRPAGE=0x0f;/选择特殊功能寄存器页地址OSCICL=OSCICL+4;OSCICN=0xc2;/允许内部振荡器,频率除2作为SYSCLK=12MHzCLKSEL=0x00;/选择内部振荡器SFRPAGE=0x00;void ADC_init()ADC0CF=0x28; / 选择内部参考电压2.4V为基准ADC0CN=0x80; /正端接P2.0AMX0P=0x08; /负端接地AMX0N=0x1F; /右对齐，转换时针为2MHZREF0CN=0x08; /写AD0BUSY启动A/D转换器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;/P0.3、P0.4模拟量输入P0MDOUT=0x83;/P0.0、P0.1、P0.7推拉式输出P0SKIP=0xf9;/P0.1、P0.2被交叉开关跳过P1MDIN=0xff;/P1设置为数字量输入P1MDOUT=0xff;/P1设置为推拉式输出P1SKIP=0xff;/P1被交叉开关跳过/P2MDIN=0xff;/P2设置为数字量输入/P2MDOUT=0xff;/P2设置为推拉式输出/P2SKIP=0xff;P3MDIN=0xff;/P3设置为数字量输入P3MDOUT=0xff;/P3设置为推拉式输出P3SKIP=0xff;P4MDOUT=0xff;/P4.5设为OC输出，其余推拉式输出XBR0=0x01;/使能UARTXBR1=0xC0;/禁止弱上拉，交叉开关允许SFRPAGE=0x00;return;void XramInit(void)/外部数据储存器初始化SFRPAGE=0x0f;EMI0CF=0x07;/引脚复用方式SFRPAGE=0x00;return;void PcaInit(void)/PCA初始化PCA0CN=0x40;/允许PCA计数器/定时器PCA0MD=0x00;/禁止看门狗定时器return;void InitDevice(void)OscInit();PortIoInit();XramInit();/SmbInit();/UartInit();ADC_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); /设为基本指令集WriteCom(0x01); /清屏 WriteCom(0x0c); /开整体显示void DispHan( uchar code *a,uchar m,uchar k)/书本177页有详细解释 uchar dat, i, j, length; length = k/2; WriteCom(m); for (i=0;i < length;i+)j = 2*i;dat = aj;WriteData(dat);dat = aj+1;WriteData(dat);WriteData(0x3a);void DispShu( unsigned int a,uchar m)WriteCom(m);WriteData(a+0x30);
