单片机控制系统课程设计03V电压测量表.docx
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单片机控制系统课程设计03V电压测量表
目录
第1章概述1
1.1本设计研究的背景及意义1
1.2本课题研究的主要内容1
1.3各部分元件介绍1
第2章硬件设计3
2.1设计的方案3
2.2基本原理3
第三章软件设计5
3.1程序的主程序流程图5
3.2实验步骤5
第4章调试结果及分析7
心得与体会8
参考文献9
附录10
第1章概述
1.1本设计研究的背景及意义
在广泛的自动控制领域中，需要有类似微型计算机功能的支持，但常常又不能把微型计算机安装在设备里面。
因此，微型控制器的一个重要分支（单片机）应运而生。
SPCE061A单片机的CPU内核是一个通用核结构，除此之外的其他功能模块均为可选结构，借助这种通用结构附加可选结构的积木式的构成，便可形成各种不同系统派生产品，以适应不同的应用场合。
本次课题所选用的就为LCD显示模组模块。
LCD就是指数码相机的液晶显示屏（LCD，全称为LiquidCrystalDisplay），LCD的特点包括低压微功耗，平板型结构，被动显示型，显示信息量大，易于彩色化，无电磁辐射，长寿命等。
1.2本课题研究的主要内容
本次设计要求完成基于单片机的电压测量系统的设计。
系统包括数据采集A/D转换模块，单片机控制模块和驱动显示模块。
主程序利用C语言编写，中断服务程序利用汇编语言编写，实现一个模拟电压表的功能，要求电压表能够测量电压值，在液晶显示器上显示并播报测量电压值。
在开机运行后，显示一个图片MM.bmp，显示并播放当前电位所在位置的电压；变化R22电位器，显示并播报R22电位器变化后的电压，即只要R22电位器改变，系统就能自动测量出R22电位器的电压，并把测量的到的电压值播报并显示出来。
1.3各部分元件介绍
SPCE061A提供了位控制结构的I/O端口，每一位都可以被单独定义用于输入或输出数据。
通常，对某一位的设定包括以下3个基本项：
数据向量Data、属性向量Attribution和方向控制向量Direction。
3个端口内每个对应的位组合在一起，形成一个控制字，用来定义相应I/O口位的输入输出状态和方式。
SPCE061A有32个可编程I/O端口，分为两组：
IOA0~15口和IOB0~15口，其中每一个端口都可以被单独设置为输入或者输出口。
SPLC501液晶显示模组采用的驱动控制芯片为凌阳科技的SPLC501A芯片，SPLC501A为液晶显示控制驱动器，SPLC501A单芯片液晶驱动，可以直接与其他微控制器接口总线相连。
微控制器可以将显示数据通过8位数据总线或者串行接口写到SPLC501A的显存中。
SACM_S480语音播放也有自动和手动两种方式，无论利用自动方式还是手动方式进行播放，都要通过语音播放初始化，即初始化为自动方式或者手动方式，取数据，填充语音队列，译码播放的过程。
在自动方式里，取语音数据，填充语音队列，对语音资源进行解码，以及输出队列的过程只需通过SACM_S480_ServiceLoop（）一条语音就可以实现。
第2章硬件设计
2.1设计的方案
硬件连接图如图2-1。
IOA8~IOA15连接SPLC501液晶显示模块的D0~D7，IOB4连接AO，IOB5连接RWP，IOB6连接EP，RE连接/RES，IOB9连接/CS，VR、C86和PS跳线都与V3短接，把SPLC501液晶显示模组的时序选择为6800时序，即把JP6中所有左右两排的引针用跳线短接；两路音频输出J8和J13中靠左边的两个引针用跳线短接；IOA0连接R22电位器，即用排线把J26的第0号引针和J17（双0~3V的直流电平输入电路其中之一）中任一引针连接起来。
本实验中，通过SPCE061A内部ADC采集数据，如图2-1。
实验箱上V3为3.3V，当滑动头变化时，IOA0口输入的电压就随着变化；当已经通过[P_ADC_MUX_Ctrl]启动转换，通过[P_ADC_MUX_Ctrl]设置从LINE_IN1输入时，因为LINE_IN1也就是IOA0，所以IOA0口输入的电压变化时，就会送入A/D转换器变化的值，A/D转换器采集转换；通过读取[P_ADC_MUX_Data]转换得到数据，并把这些数据计算成电压值，计算出电压值的个位、小数点后第一位、小数点后第二位、小数点后第三位、小数点后第四位。
图2-1硬件连接图
2.2基本原理
本课题用到的实验箱硬件模块为：
SPCE061A核心及周边电路模块（包含32个I/O口），LCD显示模组模块，双0~3.3V直流电平输入电路模块，两路音频输出电路模块。
图2-20~3.3V直流电平输入电路
图2-3硬件原理图
第3章软件设计
3.1程序的主程序流程图
主程序流程图如图3-1，初始化LCD后，显示开机图片MM；进入电压测量循环：
启动转换，采集20个转换数据并取平均值，主要是为了减少误差；计算电压值；如果和上次电压值之差小于±0.1V，则电压没有变化，返回继续采集数据；如果和上次电压值之差大于±0.1V，表示有电压变化，计算电压各位（包括个位到小数点后四位）的数；清屏，显示图片MM；播报并显示电压值。
图3-1程序流程图
3.2实验步骤
1.新建一个工程ex10_VoltageMeasureFrom0To3，新建一个C语言程序main.c。
（根据编程需要，读者可自行新建其他文件）。
2.拷贝支持sacmv26e.lib的汇编语言文件hardware.asm和头文件hardware.h、hardware.inc以及头文件SPCE061A.h和SPCE061A.inc到ex10_VoltageMeasureFrom0To3工程文件夹。
3.拷贝语音播放库sacmv26e.lib和头文件s480.h、s480.inc到ex10_VoltageMeasureFrom0To3工程文件夹。
4.拷贝语音资源到当前工程的文件夹中，并将语音资源加载到工程中；语音资源可在IDE的安装路径\SPCE061A\example\IntExa\ex10_VoltageMeasureFrom0To3\voice文件夹中找到。
5.拷贝SPLC501液晶显示DataOSforLCD.asm、SPLC501Driver_IO.asm、SPLC501Driver_IO.inc、SPLC501User.c和SPLC501User.h五个LCD驱动程序到ex10_VoltageMeasureFrom0To3工程文件夹。
6.在IDE集成开发环境的Project?
?
Setting?
?
link中链接sacmv26e.lib库到工程中。
7.添加hardware.asm、DataOSforLCD.asm、SPLC501Driver_IO.asm和SPLC501User.c到工程文件的“SourceFiles”，添加s480.h、s480.inc、hardware.h、hardware.inc、SPLC501Driver_IO.inc、SPLC501User.h六个头文件到“HeadFiles”。
8.按照程序流程图编写程序。
9.RebuildAll。
10.按照硬件连接图连接硬件。
注意把J17的任一引脚和J26中的第0号引脚连接，把JP3和JP7的所有跳线全部拔掉，以免对I/O口的数据造成影响。
11.下载程序，运行。
12.调节R22电位器（双0~3.3V直流电平输入电路模块中下面一个电位器），观察LCD显示数据和实验箱播报的数据，分析是不是和实验要求相统一。
第4章调试结果及分析
实现一个模拟电压表的功能，要求电压表能够测量电压值，在液晶显示器上显示并播报测量电压值.开机（运行）后，显示一个图片，显示并播放当前电位器所在位置的电压；变化R22电位器，显示并播报R22电位器变化后的电压；即只要R22电位器改变，系统就能自动测量出R22电位器的电压，并把测量得到的电压值播报并显示出来。
图4-1实验结果
心得与体会
通过这次课程设计使我更进一步掌握了SPCE061A内部ADC的使用方法，同时熟悉了凌阳单片机试验箱LCD显示模块的使用方法，熟悉了SACM-S480格式的语音播放方式。
通过对单片机资料的查阅和应用，更进一步增加了对单片机知识的理解和运用能力。
本文列出了系统具体的硬件原理图,硬件连接方案，软件流程图和具体汇编语言程序设计与调试等方面。
在这次课程设计的过程中学会了凌阳十六位单片机的基本使用，感受到了熟练掌握它对于自动化专业的同学的重要性。
总体来说这次的科研实践很成功，达到了预想的目的，学到了知识，提高了能力，完成了任务。
在此感谢指导老师的悉心教导，改正了很多不曾发现的问题，为即将的毕业设计打下了基础。
参考文献
[1]杜刚.16位单片机原理及应用学习与实验指导[M]．北京：
中国电力出版社，2008.12.
[2]罗亚飞.凌阳16位单片机应用基础[M]．北京：
北京航空航天大学出版社，2003.12.
[3]李晓白.凌阳16位单片机C语言开发[M]．北京：
北京航空航天大学出版社，2006.7.
[4]李朝青.单片机原理及接口技术（修订版）[M]．北京：
北京航空航天大学出版社，1998.5.
附录总程序
//=====================================================================================================
//工程名称：
0~3V电压测量表
//功能描述:
//0~3V电压测量表
//采集电压经LCD显示出来，并语音提示电压值
//涉及的库：
CMacro1016.lib
//SacmV26e.lib
//组成文件:
main.c/SPLC501User.c
//ISR.asm/hardware.asm/SPLC501Driver_IO.asm/DataOSforLCD.asm
//480.h/480.inc/hardware.h/hardware.inc
//SPLC501Driver_IO.inc/SPLC501User.h/SPCE061A.h/SPCE061A.inc
//硬件连接：
选择IOA0口为AD输入
//LCD数据IOA8-IOA15，AOP:
IOB4,R/W:
IOB5,EP:
IOB6，片选由IOB9提供
//注意：
拔掉usb的数据线
//维护记录:
2005-10-17
//====================================================================================================
//========================================================================
//文件名称：
main.c
//功能描述：
采集电压经LCD显示出来，并语音提示电压值
//维护记录：
2005-10-17v1.0
//========================================================================
#include"VolMeasure.h"//定义了一个结构体
#include"MM.h"
#include"SPLC501User.h"
#include"SPCE061A.h"
unsignedintAD_Read（void）;
voidPlayS480（intResult）;
//========================================================================
//语法格式：
intmain（void）
//实现功能：
主程序
//参数：
无
//返回值：
int无意义
//========================================================================
intmain（void）
{
inti=0,j=0,k=0,m;
floatfVolVal;
intuiVolFlag=0,uiVolFlagOne=0;
longintuiVolFlagHow=0;
unsignedintuiData;
longintliDataVol;
structST_VolValudeVolValude;//0-3。
3V电压表服务结构
VolValude.VolTureValudeB=7;//初始化电压采集值
LCD501_Init（0x00）;//初始化LCD
LCD501_SetPaintMode（4）;//设置LCD显示图象模式为取反叠加模式
LCD501_ClrScreen（0）;//清屏
LCD501_Bitmap（0,0,（unsignedint*）encoding_00）;//显示开机图片
fVolVal=0.0;
while
（1）//主循环
{
*P_DAC_Ctrl=0;
*P_ADC_Ctrl=C_ADCE+C_MIC_DIS+C_AGCN+C_DAC_OUT3mA+C_VEXTREF_DIS+C_V2VREFB_DIS;
uiData=*P_ADC_LINEIN_Data;
while（（*P_ADC_MUX_Ctrl&0x8000）!
=0x8000）;
*P_ADC_MUX_Ctrl=C_ADC_CH1;
//播放语音后会改变P_ADC_Ctrl的设置
uiData=AD_Read（）;//丢掉第一个数
j=0;
for（i=0;i<20;i++）//采20个数据到VolValude.VolValudeA[j]
{
*P_Watchdog_Clear=C_WDTCLR;
uiData=AD_Read（）;
VolValude.VolValudeA[j]=uiData;
j++;
}
uiVolFlagOne=0xff;
uiVolFlag=0;
j=0;
uiData=0;
liDataVol=0;
for（i=0;i<20;i++）
{
liDataVol=liDataVol+VolValude.VolValudeA[j];
j++;
}
uiData=liDataVol/20;//取20个数据的平均值，以减少误差
VolValude.VolTureValudeA=（float）uiData*3.3/0xffc0;
//得到电压值
fVolVal=VolValude.VolTureValudeB-VolValude.VolTureValudeA;
if（fVolVal<0.1&&fVolVal>（-0.1））//和前一次数据比较，有变化更新显示和语音提示
{
if（k==0）
{
k++;
}
elsek++;
}
else
{
k=0;//取得要在LCD上显示的数据，存入VolValude.LCD[j]
VolValude.VolTureValudeB=VolValude.VolTureValudeA;
uiVolFlagHow=VolValude.VolTureValudeA*10000;
VolValude.LCD[0]=uiVolFlagHow/10000%10;
VolValude.LCD[1]=uiVolFlagHow/1000%10;
VolValude.LCD[2]=uiVolFlagHow/100%10;
VolValude.LCD[3]=uiVolFlagHow/10%10;
VolValude.LCD[4]=uiVolFlagHow%10;
//LCD数据更新
m=LCD501_GetPaintMode（）;//获取当前图象叠加模式
LCD501_SetPaintMode
（2）;//设置为清除模式
LCD501_Rectangle（68,40,127,56,PAINT_SOLID）;//清除数据显示区
LCD501_SetPaintMode（m）;//图象叠加模式恢复
//////////////////////////////////////////////////显示AD转换数值以及语音播报结果
LCD501_PutChar（68,40,（'0'+VolValude.LCD[0]））;
LCD501_PutChar（76,40,'.'）;
PlayS480（VolValude.LCD[0]）;
PlayS480（10）;
LCD501_PutChar（78,40,（'0'+VolValude.LCD[1]））;
PlayS480（VolValude.LCD[1]）;
LCD501_PutChar（88,40,（'0'+VolValude.LCD[2]））;
PlayS480（VolValude.LCD[2]）;
LCD501_PutChar（98,40,（'0'+VolValude.LCD[3]））;
PlayS480（VolValude.LCD[3]）;
LCD501_PutChar（108,40,（'0'+VolValude.LCD[4]））;
PlayS480（VolValude.LCD[4]）;
LCD501_PutChar（116,40,'V'）;
}
}
}
//=============================================================
//语法格式:
voidAD（）;
//实现功能:
数据采集
//参数:
无
//返回值:
bData-采得的数据
//=============================================================
unsignedintAD_Read（void）
{
unsignedintbData;
while（!
（*P_ADC_MUX_Ctrl&0x8000））;//等待采样完成
bData=*P_ADC_LINEIN_Data;
bData=bData&0xffc0;
returnbData;
}
//=============================================================
//语法格式:
voidPlayS480（intResult）;
//实现功能:
语音播放
//参数:
intResult-要播放的段
//返回值:
无
//=============================================================
voidPlayS480（intResult）
{
SACM_S480_Initial
（1）;//播放初始化，来自于SacmV26e.lib
SACM_S480_InitQueue（）;
SACM_S480_Play（Result,3,3）;
while（（SACM_S480_Status（）&0x0001）!
=0）//填充队列播放，来自于SacmV26e.lib
{
SACM_S480_ServiceLoop（）;
*P_Watchdog_Clear=C_WDTCLR;
}
SACM_S480_Stop（）;//停止播放，来自于SacmV26e.lib
__asm（"FIQOFF"）;
}
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