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实验三 简易数字电压表设计

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12

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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0～2.4V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 kΩ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0~3.3V 的直流电压
信号,用一根杜邦实验线将J8 的0～3.3V 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0～2。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0～3.3V。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0～3。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

⑴ 内部振荡器初始化： OscInit()
⑵ I/O端口初始化： PortIoInit（）
⑶ 外部数据存储器接口初始化： XramInit(）
⑷ 定时器初始化： TimerInit（)
⑸ 中断系统初始化: Int0Init（)
⑹ ADC0初始化: void ADC_Init(）
⑺ 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++)
{
v[i］=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（v[3]+0x30）;
WriteData（0x2e）；
WriteData(v［2］+0x30）；
WriteData（v［1]+0x30）；
WriteData（v[0］+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0V～3。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 0xC00C

uchar 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 v[4]；
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P144
void 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10ms
time++;

}
if(time 〉=49)
{
time = 0；
AT=ADC0H＊256+ADC0L；
volt=AT＊0。003234;
voltage=volt＊1000；
for(i=0；i<4;i++)
｛

v［i]=voltage％10;
voltage=voltage/10；
}
WriteCom（0x8d）；
WriteData(v［3］+0x30);
WriteData（0x2e）；
WriteData（v［2]+0x30）；
WriteData（v[1]+0x30)；
WriteData（v[0]+0x30)；

TR0=1;
AD0BUSY=1；

｝

}

｝

void ReadKey() interrupt 0
｛
uchar 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）;
｝
else
{
c1=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=12MHz
CLKSEL=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。0
AMX0P=0x08; //负端接地
AMX0N=0x1F; //右对齐，转换时针为2MHZ
REF0CN=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；
EX01；
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UART
XBR1=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 = a［j]；
WriteData（dat)；
dat = a[j+1]；
WriteData(dat）;
｝
WriteData（0x3a）；
}
void DispShu( unsigned int a,uchar m)
｛
WriteCom(m)；
WriteData(a+0x30)；
｝