电子信息综合设计.docx

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电子信息综合设计

实验成绩：

专业综合实验报告

课程名称：

专业综合实验

学生姓名：

学号：

系、年级专业：

指导教师：

职称：

畐I」教授

2010年11月20日

2010电子信息工程专业综合实验

、计划安排:

专业综合实验计划安排

项目

项目名称

实验内容

课时

指导老师

1

数据采集系统的设计

1、数据采集系统课题讲解

2

2、数据米集系统方案设计

2

3、数据采集系统电路设计

2

4、数据采集系统程序设计

2

5、数据采集系统仿真

2

6数据采集系统设计指标分析

2

2

直流电机PWM调速系统的设计

1、直流电机PWM调速系统课题讲解

2、直流电机PWM调速系统方案设计

2

3、直流电机PWM调速系统电路设计

2

4、直流电机PWM调速系统程序设计

2

5、直流电机PWM调速系统仿真

2

6直流电机PWM调速系统性能指标分析

2

3

步进电机控制器的设计

1、步进电机控制器课题讲解

2

2、步进电机控制器方案设计

2

3、步进电机控制器单元电路设计

2

4、步进电机控制器控制程序设计

2

5、步进电机控制器系统仿真

2

6步进电机控制器指标分析

4

4

波形发生器的设计

1、波形发生器课题讲解

2

2、波形发生器方案设计

2

3、波形发生器单元电路设计

2

4、波形发生器程序设计

2

5、波形发生器系统仿真

4

6波形发生器性能指标分析

4

、要求:

1.实验报告中的“实验原理、程序、测试数据、实验结论”用手写

2.实验电路、实验仿真结果，粘贴在WORD文档，用打印稿。

三、评分标准

1、按优、良、中、及格、不有格五档进行评分。

2、优：

方案正确（有创新），电路、程序经过仿真，且仿真结果正确。

3、良：

方案正确，电路、程序经过仿真，且仿真结果正确，实验报告规范。

4、中：

方案正确，电路、程序基本上能通过仿真，且仿真结果正确，实验报告较规范

5、及格：

方案基本正确、电路、程序能通过仿真，实验报告基本符合要求。

6、不及格：

方案问题较多，电路、程序不能通过仿真，思验报告不规范。

数据采集系统的设计

实验成绩

一、实验目的

1综合运用所学相关课程的基础理论和基本知识，完成数据采集系统的设计。

2、学会PROTEUS电子设计软件使用。

3、掌握电子电路的测试方法，熟练应用电子工程领域相关仪器、仪表和设备对电路的技术指标进行测试。

二、实验内容

1在PROTEUS电子设计平台，综合应用模拟电子技术、数字电子技术、单片机技术，完成数据采集系统电路设计与仿真。

2、在电子综合实训平台，选择电路模块，实现硬件验证。

3、在电子测试平台上，对主要技术参数进行测试。

三、主要仪器设备

1电子综合实训系统。

2、PROTEUS电子设计软件。

3、万用表。

四、数据采集系统设计

1、数据采集系统方案

图1硬件设计总体框图

A\D转换后的值，进而改变现

方案说明：

数据采集系统即通过改变输入模拟信号来改变实模块的显示值。

2、电路设计

在PROTUES中选用的就要元件有AT89C51、ADC0809、7SEG-MPX4-CC-BLUE、CAP、CAP-ELEC、CRYSTAL>POT-HG、RES、RESPACK-8。

BEVEH-MPX4-CC^-BLUE

图2数据采集系统设计原理图

电位信号是模拟信号通过模数转换器ADC089转换成数字信号，输送到AT89C51

单片机中，通过单片机的分析处理后经过数码显示出来，我们可以得到确切的信号数据。

调用数据采集

与启动A/D转换

数据处理子程序

显示A/D转换结果

图3数据采集系统设计流程图

源程序如下：

LED_O

EQU

30H;存放三个数码管的段码

LED_1

EQU

31H

LED_2

EQU

32H

ADC

EQU

35H；存放转换后的数据

ST

BITP3.2

OE

BITP3.0

EOC

BIT

P3.1

ORG

OOH

START:

MOV

LED_0,#00H

MOV

LED_1,#00H

MOV

LED_2,#00H

MOV

DPTR,#TABLE;送段码表首地址

SETB

P3.4

SETB

P3.5

CLR

P3.6选择ADC0808的通道3

WAIT:

CLR

ST

SETB

ST

CLR

ST

;启动转换

JNB

EOC,$

;等待转换结束

SETB

OE

;允许输出

MOV

ADC,P1

;暂存转换结果

CLR

OE

;关闭输出

MOV

A,ADC

;将AD转换结果转换成BCD码

MOV

B,#100

DIV

AB

MOV

LED_2,A

MOV

A,B

MOV

B,#10

DIV

AB

MOV

LED_0,B

LCALL

DISP

;显示AD转换结杲

SJMP

WAIT

DISP:

MOV

A,LED_0;数码显示子程序

MOVC

A,@A+DPTR

CLR

P2.3

MOV

P0,A

LCALL

DELAY

SETB

P2.3

MOV

A,LED_1

MOVC

A,@A+DPTR

CLR

P2.2

MOV

P0,A

LCALL

DELAY

SETB

P2.2

MOV

A,LED_2

MOVC

A,@A+DPTR

CLR

P2.1

MOV

P0,A

LCALL

DELAY

SETB

P2.1

RET

DELAY:

MOV

R6,#10

D1:

MOV

R7,#250

DJNZ

R7,$

DJNZ

R6,D1

RET

TABLE:

DB

3FH,06H,5BH,4FH,66H

DB

6DH,7DH,07H,7FH,6FH

;延时5毫秒

END

六、系统仿真与分析

J—Ci：

:

T□一

CHV5T/M-•

C3

i2J—□orr-~■^EDCT^.

:

A

B

^EFQ

R2.Q/#8PJl/Mpj7/Ainri冲pjPiP2

询-

-S

■

HI.I.0/4UUPO.i/WjiRD2/4Sro.D/«u

P0.6/«MPO血心po7/«ir

.JZA1I.amis.了曲1廿辭皿

i/r＞：

D

蚩：

LJ

P3囂Hi™fjj/Ttrn

P3.4/TD

图4数据采集系统设计仿真图

!

■-:

■

U3

■Nn

INI

RH2IN?

IN-4ihB

INB

芻5罷踩鷲urwCEEODODDOOO

仿真分析：

通过调节滑动变阻器改变A\D模块的输出值，从而改变采集到的信息，进而

改变现实的数字

七、硬件验证

1、选用模块

2、连接方法

3、测试的结果

八、实验结论

直流电机PWM调速系统的设计

实验成绩

一、实验目的

1、了解直流电机结构，综合运用所学相关课程的基础理论和基本知识，完成直流电机PWM调速系统的设计。

2、熟练应用PROTEUS电子设计软件，进行电子电路的设计。

3、掌握电子电路的测试方法，熟练应用电子工程领域相关仪器、仪表和设备对电路的技术指标进行测试。

二、实验内容

1、在PROTEUS电子设计平台，综合应用模拟电子技术、单片机技术，完成直流电机PWM调速系统的设计与仿真。

2、在电子综合实训平台，选择电路模块，实现硬件验证。

3、在电子测试平台上，对主要技术参数进行测试。

三、主要仪器设备

1、电子综合实训系统。

2、PROTEUS电子设计软件。

3、万用表、存储示波器。

四、直流电机PWM调速器设计

1、直流电机PWM调速系统方案

方案说明：

PW是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。

在PWM区动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。

通过改变直流电机电枢上电压的“占空比”来改变平均电压的大小，从而控制电动机的

转速。

因此，PWM又被称为“开关驱动装置”。

2、电路设计

在PROTUES中选用的就要元件主要有AT89C51、BUTTON、CRYSTAL、0P07、

MOTOR-SERVO等。

图2直流电机PW碉速系统原理图

通过改变电位器的值而改变电压，进而通过电压的改变来调节电机的速度

五、程序设计流程图如下：

图3直流电机PW碉速系统流程图

源程序如下：

ADCEQU

35H

CLOCK

BIT

P2.4

ST

BIT

P2.5

EOC

BIT

P2.6

OE

BIT

P2.7

PWM

BIT

P3.7

ORG

00H

SJMP

START

ORG

0BH

LJMP

INTT0

;定义ADC0808时钟位

START:

MOVTMOD,#02H

MOV

TH0,#20

MOV

TL0,#00H

MOV

IE,#82H

SETB

TR0

WAIT:

CLR

ST

SETB

ST

CLR

ST

;启动AD转换

JNB

EOC,$

;等待转换结束

SETB

OE

MOV

ADC,P1

;读取AD转换结果

CLR

OE

SETB

PWM

;PWM输出

MOV

A,ADC

LCALL

DELAY

CLR

PWM

MOV

A,#255

SUBB

A,ADC

LCALL

DELAY

SJMP

WAIT

INT_T0:

CPL

CLOCK

提供ADC0808时钟信-

RETI

DELAY:

MOVR6,#1

D1:

DJNZR6,D1

DJNZACC,D1

RET

END

六、系统仿真与分析

DUT

XTAi-l

R«T

■nn^*nn-g牡皿Q■nk■中豆g

fr£l-4HAM-.口.MDfl.口fl^AWPOPAE

gdQ

R*X.1/AHR3N皿阿N.Mhers去旦en趣MR3IHfA'HkP2了3记rajQ/KKE*-■p-3-.^^T.-Dl«U.X/aN'IEl■KKiVklT-3

fT3.^VrEl-ma

^||yOUTPUT

^.L'D4赳口口HAC'Da

Vr_^onoDnon

■IL'

■占

giwC"5■

■ihic^F■■

图4直流电机控制器设计仿真图

分析：

在proteus软件中进行仿真，通过调节滑动变阻器从而调节输入A\D转换模块,

进而达到调节电机转动速度的目的。

七、硬件验证

1、选用模块

2、连接方法

3、测试的结果

八、实验结论

步进电机控制器的设计

实验成绩

一、实验目的

1、了解步进电机的结构，综合运用所学相关课程的基础理论和基本知识，完成步进电机控制器的设计。

2、熟练应用PROTEUS电子设计软件，进行电子电路的设计和仿真。

3、掌握电子电路的测试方法，熟练应用电子工程领域相关仪器、仪表和设备对电路的技术指标进行测试。

二、实验内容

1、在PROTEUS电子设计平台，综合应用模拟电子技术、单片机技术，完成步进电机控制器的设计与仿真。

2、在电子综合实训平台，选择电路模块，实现硬件验证。

3、在电子测试平台上，对主要技术参数进行测试。

三、主要仪器设备

1、电子综合实训系统。

2、PROTEUS电子设计软件。

3、存储示波器。

四、步进电机控制器的设计

1、步进电机控制器的设计方案

图1硬件设计总体框图

方案说明：

通过改变步进电机的输入脉冲顺序，从而改变电机的转动方向

2、电路设计

在PROTUES中选用的就要元件主要有AT89C51、BUTTON、CRYSTAL、MOTOR、

ULN2003A等。

流程图如下:

图3步进电机控制器设计流程图

源程序如下：

ORG00H

START:

MOV

DPTR,#TAB1

MOV

R0,#03

MOV

R4,#0

MOV

P1,#3

WAIT:

MOV

P1,R0

；初始角度,0度

MOV

P0,#0FFH

JNB

P0.0,POS

;判断键盘状态

JNB

P0.1,NEG

SJMP

WAIT

JUST:

JB

P0.1,NEG

；首次按键处理

POS:

MOV

A,R4

；正转9度

MOVC

A,@A+DPTR

MOV

P1,A

ACALL

DELAY

INC

R4

AJMP

KEY

NEG:

MOV

R4,#6

仮转9度

MOV

A,R4

MOVC

A,@A+DPTR

MOV

P1,A

ACALL

DELAY

AJMP

KEY

KEY:

MOV

P0,#03H

；读键盘情况

MOV

A,P1

JB

P0.0,FZ1

CJNE

R4,#8,LOOPZ;是结束标志

MOV

R4,#0

LOOPZ:

MOV

A,R4

MOVC

A,@A+DPTR

MOV

P1,A

输出控制脉冲

ACALL

DELAY

;程序延时

INC

R4

;地址加1

AJMP

KEY

FZ1:

JB

P0.1,KEY

CJNE

R4,#255,LOOPF

;是结束标志

MOV

R4,#7

LOOPF:

DEC

R4

MOV

A,R4

MOVC

A,@A+DPTR

MOV

P1,A

；输岀控制脉冲

ACALL

DELAY

；程序延时

AJMP

KEY

DELAY:

MOVR6,#5

DD1:

MOVR5,#080H

DD2:

MOVR7,#0

DD3:

DJNZR7,DD3

DJNZR5,DD2

RET

TAB1:

DB02H,06H,04H,0CH

DB08H,09H,01H,03H;正转模型资料

END

六、系统仿真与分析

图4步进电机控制器设计仿真图

分析：

在PROTUESISIS编译环境进行仿真，分别按下正转和反转键控制正反转。

七、硬件验证

1、选用模块

2、连接方法

3、测试的结果

八、实验结论

波形发生器的设计

实验成绩

一、实验目的

1综合运用所学相关课程的基础理论和基本知识，设计波开发生器。

2、熟练应用PROTEUS电子设计，进行电子电路的设计、仿真与分析。

3、掌握电子电路的测试方法，熟练应用电子工程领域相关仪器、仪表和设备对电路的技术指标进行测试。

二、实验内容

1在PROTEUS电子设计平台，综合应用模拟电子技术、单片机技术，完成波形发生器的设计与仿真。

要求具有三种以上不同的波形，并可实现自动切换。

2、在电子综合实训平台，选择电路模块，实现硬件验证。

3、在电子测试平台上，对主要技术参数进行测试。

三、主要仪器设备

1电子综合实训系统。

2、PROTEUS电子设计软件。

3、万用表。

四、波形发生器的设计

1、波形发生器方案

图1硬件设计总体框图

方案说明：

本方案采用DAC0809乍为D\A转换模块，通过三个按钮控制三种波形的输出。

2、电路设计

在PROTUES中选用的就要元件主要有AT89C51、DAC0832、OPAMP、DIPSW-8、

RESPACK-8、BUTTON等。

图2波形发生器的设计原理图

本设计采用的系统方案是以AT89C51为核心，系统在程序控制下，数据由P1口输

输出波形有正弦波、方波、锯齿波三种。

出，经D/A转换，放大输出

五、程序设计

流程图如下：

开始、初始化

扫描键盘

W有按键按下吗

调用相应子程序

其他按键按下吗

调用相应子程序

图3波形发生器的设计流程图

源程序如下:

ORG

0000H

LJMPMAIN

ORG

0100H

MAIN:

JNB

P1.0,P10;判断K1

JNB

P1.1,P11;判断K2

JNB

P1.2,P12;判断K3

LJMPMAIN

;子程序跳转

P10:

MOVR7,#00H

LCALL

SQU

;跳转到方波子程序

LJMP

MAIN

P11:

MOV

R7,#01H

LCALL

TRI

;跳转到三角波子程序

LJMP

MAIN

P12:

MOV

R7,#02H

LCALL

SIN

;跳转到正弦波子程序

LJMP

MAIN

;方波子程序

SQU:

JNB

P1.1,N1

JNB

P1.2,N2

LJMPSSQU

N1:

MOV

R7,#01H

LJMPTC0

N2:

MOV

R7,#02H

LJMPTC0

;判断其他键是否按下，从方波转到其他波形

SSQU:

CJNER7,#00H,TC0

MOV

R0,#00H

K00:

MOV

P0,#0FFH

;送P0口FFH，即送FFH到模数转换器

MOV

P2,#0FFH

MOV

A,P2

CPL

A

MOV

R3,A

L00:

DEC

R3

CJNER3,#255,L00

;通过P2口控制循环次数，以调整延时

INC

R0

INC

R0

CJNER0,#254,K00

;不断将FFH送入模数转换器

MOV

R0,#00H

K01:

MOV

P0,#00H

;送00H到模数转换器

MOVP2,#0FFH

MOVA,P2

CPLA

MOVR3,A

L01:

DECR3

CJNER3,#255,L01

INCR0

INCR0

;不断送00H到模数转换器

CJNER0,#254,K01

LJMPSQU

TC0:

RET

;三角波子程序

TRI:

JNBP1.0,N3

JNBP1.2,N4

LJMPTTRI

N3:

MOVR7,#00H

LJMPTC2

N4:

MOVR7,#02H

LJMPTC2;判断其他键是否按下，从三角波转换到其他波形

TTRI:

CJNER7,#01H,TC2

INCR0

INCR0

;R0内容加2

CJNER0,#254,K20

;实现将00H不断加2，然后送入模数转换器

MOVP2,#0FFH

MOVA,P2

CPLA

MOVR3,A

L21:

DECR3

CJNER3,#255,L21

DECR0

DECR0;R0内容减2

CJNER0,#0,K21;实现将FEH不断减2，然后送入模数转换器

LJMPTRI

TC2:

RET

;正弦波产生子程序

SIN:

JNBP1.0,N5

JNBP1.1,N6

LJMPSSIN

N5:

MOVR7,#00H

LJMPTC3

N6:

MOVR7,#01H

LJMPTC3;判断是否有其他键按下，以从正弦波跳转到其他波形

SSIN:

CJNER7,#02H,TC3

MOVR0,#00H

K30:

MOVA,R0

;将TAB的地址送入DPTR

;从TAB中取出数据，放入A中

;将A中数据送入模数转换器

MOVDPTR,#TAB

MOVCA,@A+DPTR

MOVP0,A

INCR0

MOVP2,#0FFH

MOVA,P2

CPLA

MOVR3,A

L30:

DECR3

CJNER3,#255,L30;K2口控制延时

CJNER0,#255,K30

LJMPSIN

TC3:

RET

TAB:

DB

80H,82H,84H,86H,88H,8AH,8CH,8EH,90H,92H,94H,96H,98H,9AH,9CH,9EH

DB

0A0H,0A2H,0A4H,0A6H,0A8H,0AAH,0ABH,0ADH,0AFH,0B1H,0B2H,

0B4H,0B6H,0B7H,0B9H,0BAH

DB

0BCH,0BDH,0BFH,0C0H,0C1H,0C3H,0C4H,0C5H,0C6H,0C8H,0C9H,

0CAH,0CBH,0CCH,0CDH,0CEH

DB

0CEH,0CFH,0D0H,0D1H,0D1H,0D2H,0D2H,0D3H,0D3H,0D4H,0D4H,

0D4H,0D4H,0D5H,0D5H,0D5H

DB

0D5H,0D5H,0D5H,0D5H,0D4H,0D4H,0D4H,0D4H,0D3H,0D3H,0D2H,

0D2H,0D1H,0D1H,0D0H,0CFH

DB

0CEH,0CEH,0CDH,0CCH,0CBH,0CAH,0C9H,0C8H,0C6H,0C5H,0C4H,

0C3H,0C1H,0C0H,0BFH,0BDH

DB

0BCH,0BAH,0B9H,0B7H,0B6H,0B4H,0B2H,0B1H,0AFH,0ADH,0ABH,

0AAH,0A8H,0A6H,0A4H,0A2H

DB

0A0H,9EH,9CH,9AH,98H,96H,94H,92H,90H,8EH,8CH,8AH,88H,86H,84H,82H

DB

80H,7DH,7BH,79H,77H,75H,73H,71H,6FH,6DH,6BH,69H,67H,65H,63H,61H

DB

5FH,5DH,5BH,59H,57H,55H,54H,52H,50H,4EH,4DH,4BH,49H,48H,46H,45H

DB

43H,42H,40H,3FH,3EH,3CH,3BH,3AH,39H,37H,36H,35H,34H,3