实验三 简易数字电压表设计.docx
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实验三简易数字电压表设计
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1kΩ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
3、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：
voidADC_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++）
{
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
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineWCOMADDR0xC008//写命令寄存器的地址
#defineWDATADDR0xC009//写数据寄存器的地址
#defineRCOMADDR0xC00A//读命令寄存器的地址
#defineRDATADDR0xC00B//读数据寄存器的地址
#defineKEYCS0xC00C
ucharcodehanzi[]="简易数字电压表";
ucharcodekeynum[]="键值";
ucharcodekeyc[]="次数";
uinttime=0;
floatvolt;
uintv[4];
uintAT,voltage;
ucharkeyn,keycode;
voidOscInit（）;//内部振荡器初始化
voidPortIoInit（）;//I/O端口初始化
voidXramInit（）;//外部数据存储器接口初始化
voidPcaInit（）;//PCA初始化（设置看门狗定时器的工作状态）
voidInitDevice（）;//内部资源初始化
voidCheckLcd（）;//检查LCD是否空闲子程序
voidWriteCom（ucharn）;//Lcd写指令子程序
voidWriteData（ucharm）;//Lcd写数据子程序
voidInsitiLcd（）;//Lcd初始化子程序
voidDispHan（ucharcode*a,ucharm,uchark）;//显示汉字子程序
voidTimerInit（）;//定时器初始化
voidInterruptsInit（）;//中断系统初始化
voidADC_init（）;//ADC0初始化详见书本P144
voidInt0Init（）;//外部中断初始化
voidmain（）
{
uchari;
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;
}
}
}
voidReadKey（）interrupt0
{
ucharxdata*addr;
ucharc1,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）;
}
voidInt0Init（）
{
EA=1;
IT01CF=0x05;
EX0=1;
IT0=1;
}
voidOscInit（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;
}
voidADC_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
}
voidTimerInit（）
{
TMOD=0x01;
TH0=0xd8;
TL0=0xf0;
TR0=1;
}
voidInterruptsInit（void）
{
EA=1;
ET0=1;
EX0=1;
PX0=1;
IE0=0;
}
voidPortIoInit（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;
}
voidXramInit（void）//外部数据储存器初始化
{
SFRPAGE=0x0f;
EMI0CF=0x07;//引脚复用方式
SFRPAGE=0x00;
return;
}
voidPcaInit（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;
}
voidInitDevice（void）
{
OscInit（）;
PortIoInit（）;
XramInit（）;
//SmbInit（）;
//UartInit（）;
ADC_init（）;
TimerInit（）;
InterruptsInit（）;
Int0Init（）;
PcaInit（）;
return;
}
voidCheckLcd（）
{
uchartemp=0x00;
ucharxdata*addr;
while
（1）
{
addr=RCOMADDR;
temp=*addr;
temp&=0x80;
if（temp==0x00）
break;
}
}
voidWriteCom（ucharn）
{
ucharxdata*addr;
CheckLcd（）;
addr=WCOMADDR;
*addr=n;
}
voidWriteData（ucharm）
{
ucharxdata*addr;
CheckLcd（）;
addr=WDATADDR;
*addr=m;
}
voidInsitiLcd（）
{
WriteCom（0x30）;//设为基本指令集
WriteCom（0x01）;//清屏
WriteCom（0x0c）;//开整体显示
}
voidDispHan（ucharcode*a,ucharm,uchark）//书本177页有详细解释
{
uchardat,i,j,length;
length=k/2;
WriteCom（m）;
for（i=0;i{
j=2*i;
dat=a[j];
WriteData（dat）;
dat=a[j+1];
WriteData（dat）;
}
WriteData（0x3a）;
}
voidDispShu（unsignedinta,ucharm）
{
WriteCom（m）;
WriteData（a+0x30）;
}
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