单片机原理及应用实践论文.doc

单片机原理及应用实践论文成员：李浩 08110113113倪丹军08110113119 徐倩08110113130实验一 I/O口测试程序将ledP04 和ledP05 分别定义给P0.4 和P0.5，用1和0分别表示灯的亮灭，通过程序改变灯的电平值变换再延时最终得到实验现象为P0.4和P0.5引脚连接的51RXD和51TXD交替闪烁。实验二 定时器与PCA（1）、程序中将定时器2的高低8位字节重定义成一个16位的变量，每50ms 产生一次中断，并使LED（P0.4 位）状态翻转，从而使得相应LED 灯每100ms 产生一次闪烁。改变程序，由定时器产生100ms重载，开启相应中断，使LED 每隔500ms 产生一次翻转，从而得到每1s产生一次闪烁。（2）、程序中通过设定PCA定时器/计数器参数,根据公式修改占空比，使得PWM占空比逐渐增大到100%，随后改变方向减小到0%，以此变化反复循环.实验现象是波形来回缩进放大往返。实验三 DAC与ADC的配置410的DAC0是电流模式的，需接上一个电阻（3K）使输出得到电压，然后就可以测量对应端口（P0.0口）的电压值。ADC0实验则是将DAC0实验的输出电压值通过杜邦线引到其输入脚（P0.1）进行测试，通过在keil中设断点观察测量值，再进行比较。实验四 SMBUS总线操作实验中采用虚拟时序完成IIC 总线操作，并对AT24C02 实现成功读写,实验现象是test_data输入8个字节,在keil的观察窗口中可以看到save_buf存入当页的8个字节, save_buf2存入前一页,当页及后一页24个字节。实验五 液晶显示程序中分字符显示和图片显示两个部分，其中图片是通过取模获取点阵，字符显示在显示位置是根据字符长度设置的。字符显示，我们可以在液晶屏幕上看到“臣亮言先帝创业未，半而中道崩殂今天，下三分益州疲敝此，诚危急存亡之秋也”四句话；图片显示，我们可以在液晶屏幕上看到一个樱桃小丸子的头像图案。另外，可以画出其他图形，再取模器上取模获得点阵，添加在程序中可以得到不同的图形。实验六 低频信号发生器设计与总结报告一、设计要求：设计制作低频信号发生器，要求利用单片机产生正弦波、方波及三角波三种波形。（1）产生正弦波，要求：用单片机实现正弦波的输出；输出波形有1Hz、10Hz、100Hz、100Hz、1KHz、10KHz5种可选频率；输出电压范围0-5V可调（峰-峰值）；能显示频率；频率误差1%。（2）产生方波，要求：频率范围：1Hz-10KHz；频率误差出波形有1Hz、10Hz、100Hz、100Hz、1KHz、10KHz5种可选频率；输出电压范围0-10V可调（峰-峰值）；能显示频率；频率误差0.1%。（3）产生三角波，要求：频率范围：1Hz-10KHz；失真率=3%；输出电压范围0-10V可调（峰-峰值）；能显示频率；频率误差0.1%。二、设计思路：本设计是基于信号发生芯片c8051f410的多功能波形发生器。由DA转换，运算放大器、LCD12864显示、c8051f410单片机以及其外围电路构成的多波形发生器。利用c8051f410单片机将数字模式的点阵通过D/A转换器得到正弦波、方波和三角波三种波形，可以有1Hz、10Hz、100Hz、100Hz、1KHz、10KHz5种可选频率；采用LF353N构成信号放大电路来处理输出波形以达到设计要求；用液晶模块LCD12864可实现实时显示波形的类型和频率功能；用示波器显示三种波形。本设计旨在整机具有波形清晰，频率和幅度相对稳定，没有明显的失真，采用键盘输入，LCD显示，操作显示界面简单直观，实现按步进进行调整。三、方案论证与比较: 产生方波的设计方案论证与选择方案一：同产生正弦波一样，采用将点阵输入到D/A转换器得到波形的方法，这种方法波形转换方便，实现简单，但得到的方波可调输出频率范围窄，只有1Hz-10KHz，不能达到设计要求。方案二：利用定时器溢出中断，调用函数，取反DA数据寄存器，更新其值，取反时用到延时程序，通过改变延时时间来改变输出频率的方法产生方波，这种方法要求编写的程序复杂，三角波的选择也遵从以上选择，这样可以实现频率统调，按键统一，只是频率范围受到局限，因采用的时钟频率也选择同一定时器。综合以上二种方案，由于方案二调试方便，结果明显，各波形实现效果统一，故选方案一。四、硬件系统组成：键盘LCD12864液晶显示电路单片机（内含D/A转换电路）输出信号放大系统组成框图（1）、单片机D/A转换电路波形产生电路模块C8051f410芯片内部含有D/A转换电路C8051f410芯片电路（2）、LCD12864显示电路设计采用带字库的点阵图形液晶模块LCD12864，可以显示汉字、字符和图形等，且功耗很低，显示效果美观。LCD12864显示电路设计（3）、输出信号放大模块采用LF353N芯片构成运算放大电路，电路有两部分组成：电压跟随器和反相滤波放大电路。电压跟随其可以保证前后两集电路不互相干扰，而反相滤波放大电路可以根据集成运放的虚短虚断的特点，得到输出电压为：R=-R2*V/R。只需改变R2的电阻就可以改变增益，但是由于运放不理想，所以达不到理想值。滤波电容的选择根据原则阻抗越小越好即：|1/jC|越小越好。则应根据最小的频率来选则适当的电容。五、系统软件设计与分析主体程序流程图开 始初 始 化LCD液晶显示延时去抖动D/A转换键盘 读取功 能频率调制波形选择选择5个频段之一选择三种波形之一显示波形类型和频率示波器观察波形（1）、波形产生部分分别写出正弦波、方波和三角波的点阵，通过D/A转换电路变成模拟信号，输出波形。（2）、液晶显示部分首先用汉字定义出三种输出波形名称和五种输出频率，再根据字符长度来设置显示位置及延时时间。（3）、D/A转换部分利用时钟的溢出控制DAC的更新。具体，定时器T3溢出中断，进入中断服务程序，清中断标志，调用函数Set_DAC0。同理，定时器T2溢出中断,调用函数Set_DAC1。六、设计总结心得（1）、设计总结本实验能产生正弦波、方波和三角波三种周期波形，输出波形的频率范围为1Hz-10KHz，并且通过键盘控制能准确输出1Hz、10Hz、100Hz、100Hz、1KHz、10KHz5种频率；输出波形幅度范围为60mV-5.26V（峰-峰值），可由电位器调整。LCD12864具有同时显示输出波形的类型和频率的功能。（2）、设计心得在这整个信号发生器的实验设计中，我们明确分工为，程序编写，硬件设计，报告撰写三项工作。在编写程序过程，即使是0个错误，0个警告，也足以让人头疼半天。很多逻辑错误难以发现。整个模块的设计不能一次规划完，功能的实现不能一次满足要求，变量的定义，时不时地牵一发而动全身。在结合硬件电路的基础上，要考虑单片机的配置，时不时地修改。但比起硬件，软件的偶然误差较少，基本编译无错误就只会是逻辑上的问题，硬件电路还会有偶然的焊接问题等等。总体来说，做软件还是挺激动人心的。虽然偶尔一个不易发现的BUG会让人找不着头脑，但解开它的心情绝对是十分美妙。还要好好学C啊，一些基本错误也会搞得结果达不到要求的。这些似乎就是收获了吧。在实现电压放大的功能电路时，一开始没有加电压跟随器，两部分电路的相互干扰相当大，加了之后就会好很多，增益变大时，正弦波以及三角波比较容易失真，方波相对稳定，所以其可以实现的电压放大也比较多。关于滤波，电容器的选择十分重要，要根据其频率来选，高频的与低频的电路实现时要选择不同大小的电容，频率越小时波形不失真则要求大电容，开始不知道，选择的电容比较小，高频时可以，但是低频的时候就失真了，所以后来就又并上了几个略大的电容，使得电容变大，所以一定要根据最小的频率来选择适当的电容。在写总结报告时，必须对软件编写和硬件设计方面都要有一定的了解，根据程序的运行过程、组成部分画出软件框图，硬件组成及各个部分功能画出硬件流程设计框图并分析其电路功能，最后做出实验总结。前面五个实验报告中，看懂各个程序，学