单片机原理及应用——数据采集系统设计

数据采集系统设计 姓名： 学号： 班级： 实验时间： 姓名： 学号： 班级： 实验地点： 一、实验目的 1. 掌握单片机片内 ADC 及温度传感器的使用及应用程序设计 二、实验内容 应用单片机片内 ADC 实现数据的采集，使用片内温度传感器实现温度的测量。要求： 1. 应用 C8051F020 单片机片内温度传感器实现温度的测量，并用数码管显示实测温度值，显示精度为 0.1oC。 2. 应用 C8051F020 单片机内 ADC 实现两路数据的采集，要求对外部输入 0-2V 的直流电压进行数据采集，测 量精度为 5mV，显示精度为 0.001V。 3. 两种采集功能可以用按键进行切换，可以用按键控制数据采集的通路。 三、实验说明 通过本实验，掌握单片机片内 ADC 使用方法，掌握基于单片机的数据采集系统的工作原理与设计方法。 必须用模块化方法进行 C 语言程序设计。 四、实验仪器和设备 PC 机、 Keil uVision2 软件， C8051F020 单片机，EC3 在线仿真器。 五、实验原理 1:ADC0 的使用方法 （1）：初始化： a:输入模式：单端 or 双端； b:选定模拟输入通道； c:确定 PGA 增益； d:确定 ADC0 转换时钟； e:选定基准电压 VREF； f:选定启动转换的方式； 2 定时器溢出方式：选择定时器（定时器初始化） g:确定查询方式还是中断方式 中断方式：需进行中断初始化 (2)：开启 ADC0：AD0EN=1 (3)：启动 ADC0： (4) 读取转换结果。 2:温度传感器的传输函数示于图 6.2。当温度传感器被选中（用 AMX0SL 中的 AMX0AD3-0） 时，其输出电压（VTEMP）是 PGA 的输入；PGA 对该电压的放大倍数由用户编程的 PGA 设置 值决定。 而关于电压的公式为： 4096refadVX= 为基准电压，经测量， 。refV2.1refV 六、程序流程图 宁波大学信息学院 2013（2） “单片机原理及应用 1”实验报告 3 4 开 始 关 闭 看 门 狗开 启 中 断 设 置 系 统 时 钟选 用 外 部 时 钟 12M 交 叉 开 关 初 始 化 ADC初 始 化 外 部 中 断 7初 始 化 ZLG芯 片 初 始 化 数 码 管 显 示 初 始 化 按 键 值 ？ 1 选 择 通 道 AID0 选 择 通 道 AID1选 择 温 度 传 感 器 20 启 动 AD转 化 按 键 值 ？ 0 计 算返 回 温 度 值 1或 2 计 算返 回 电 压 值 显 示 宁波大学信息学院 2013（2） “单片机原理及应用 1”实验报告 5 七、实验结果与分析 1、测温度： 经过测量，温度显示为 26.5 2、测电压： 通过 AID0 的得的数据如下表 1 所示 输入电压 U 理 /V 实测电压 U 实 /V 绝对误差|U 理 U 实 | /mV 0.30 0.298 2 0.50 0.497 3 0.80 0.799 1 1.30 1.299 1 1.50 1.488 2 1.80 1.799 1 2.00 1.999 1 表 1 通过 AID1 的得的数据如下表 2 所示 输入电压 U 理 /V 实测电压 U 实 /V 绝对误差|U 理 U 实 | /mV 0.30 0.297 3 0.50 0.497 3 0.80 0.798 2 1.30 1.299 1 1.50 1.489 1 1.80 1.797 3 2.00 1.998 2 表 2 结果分析： 通过实验，利用单片机内置的温度传感器测出了单片机的温度，但是所测的温度是单片机芯片的温度，并 非室温，由于工作状态的单片机会产热，所以此温度会比实际的室温高，通过查询资料得知大概高 1.4。单 片机显示的温度减去 1.4的值会更接近室温。 实验利用 ADC 测出了电压值，通过表 1 和表 2 的数据可知，在 02V 的范围内，测得的温度精确度很高， 绝对误差小于 5mV，而且还利用了两个通道测电压。其实这只是单测一次的电压值，从实验的习惯来讲是不太 好的，实验次数太少偶然误差比较大，所以将来测电压时，应该多测几次，取平均值，当然此步骤可以在程序 内部执行，不必自己测多组再取平均值。 八、源代码 源代码必须有必要的注释，且要与流程图的逻辑关系对应。 主代码： #include #include #include #include unsigned char key=0xff; void display(unsigned long number)/频率显示函数 6 unsigned char T1,T2,T3,T4; T1=number%10; T2=(number/10)%10; T3=(number/100)%10; T4=number/1000; if(AMX0SL=0X00|AMX0SL=0X01) /测电压时的显示 ZLG7289_Download(1,7,0,T1); ZLG7289_Download(1,6,0,T2); ZLG7289_Download(1,5,0,T3); ZLG7289_Download(1,4,1,T4); else if(AMX0SL=0X0f) /测温度时的显示 ZLG7289_Download(1,7,0,0); ZLG7289_Download(1,6,0,T2); ZLG7289_Download(1,5,1,T3); ZLG7289_Download(1,4,0,T4); void rest() /初始化 P3MDOUT=0XFF; /使能 P3 口，运来运转 ZLG7289 XBR2=0X40; /使能交叉开关 AMX0CF=0X00;/单端输入 ADC0CF=0x48;/ SAR=1.2mhz ADC0CN=0x80;/使能 ADC0； EA=0; EIE2=0X20; /开启外部中断 7，并设置其优先级为最高 EIP2=0x20; EA=1; REF0CN=0x07; /ADC0 电压基准取自 VREF0 引脚。 void keyduqu() interrupt 19 /读取键值 key=ZLG7289_Key(); P3IF=0x00; void main() unsigned char i; unsigned long num=0; bdwtd(); sysc(); rest(); delay(100); ZLG7289_Init(40); 宁波大学信息学院 2013（2） “单片机原理及应用 1”实验报告 7 for(i=0;i8;i+) /数码管清 0 ZLG7289_Download(1,i,0,0); while(1) if(key=0) AMX0SL=0X0F;/温度传感器 else if(key=1) AMX0SL=0x00; /选择通道 AID0 else if(key=2) AMX0SL=0x01; /选择通道 AID1 if(key=0 | key=1 | key=2) AD0INT=0; AD0BUSY=1; /启动转换 while(AD0INT=0)/等待转换结束 ; if(key=1 | key=2) num=(2.44*(ADC0H*256+ADC0L)/4096)*1000; /电压值 else num=(2.44*(ADC0H*256+ADC0L)/4096-0.776)*100/0.00286; /温度 delay(1000); display(num); delay(1000); 相关头文件： 延时函数： #ifndef _delay_H_ #define _delay_H_ 8 void delay(unsigned char x) unsigned int i,j; for(i=0;ix;i+) for(j=0;j1000;j+); #endif 时钟函数： #ifndef _sysc_h_ #define _sysc_h_ void sysc(void) in