智能仪器实验封面

1、吉林大学仪器科学与电气工程学院实验报告书 课程名称： 智能仪器 课程编码： ab08265022 学生专业： 测控技术与仪器 学生学号： 65110329 学生姓名： 陈鑫 20132014学年 第 2 学期 2014年 6 月 15 日 控制器驱动方向速度显示操作工艺报告书此表由实验老师填写 目录一、 实验目的：1二、实验内容：12.1方案的选择12.1.1控制器：12.1.2显示：22.1.3采集系统：22.1.4 KEIL软件32.2、方案设计：32.2.1人机接口：3 2.2.1.1主控部分：3 2.2.1.2显示部分：4 2.2.1.3软件流程图：42.2.2数据采集、滤波及串口通信

2、：4 2.2.2.1主控部分：5 2.2.2.2显示部分：5 2.2.2.3软件流程图：7三、实验结果：7四、 系统调试：7五、 误差分析：81、 实验目的：1、熟悉智能仪器平台硬件电路图，查阅有关芯片的数据手册；2、熟悉智能仪器实验平台使用方法。3、了解掌握SST单片机的在线仿真设置方法，在线仿真与程序下载状态的切换操作；4、熟悉keil软件，进行编译及仿真，熟悉每个窗口；读懂C语言编写的程序。5、熟悉Proteus软件进行仿真。6、了解单片机的中断方式，优化设计程序； 7、了解对人机接口的控制程序；8、熟悉平台的数据处理原理，查看主要芯片管脚的输出波形； 9、了解滤波及数据采集过程；10、

3、了解软件方式的信号滤波系统；11、了解软件的抗干扰设计；12、了解数字滤波技术。二、实验内容： 2.1方案的选择 2.1.1控制器： SST89E564RD: 该模块包括单片机、大容量RAM 数据存储和RS-232 串行数据通信接口。实验系统的控制以SST89V564RD 单片机为核心。美国SST 公司生产的SST89 系列单片机是一款非常有特色的以8051 内核为核心的新型8 位单片机。它具有独特的FLASH 技术和小扇区结构设计，其最大的特点是采用在应用可编程和在系统可编程技术，在不占用用户资源和无须改动硬件的情况下，可直接通过串口在系统仿真，在线实现远程升级，无须专用仿真器和编程器。SS

4、T89 系列单片机还在其他功能上较之传统的51 单片机有了长足的改进和进步，如片内含有大容量的RAM 数据存储器，其独特的DPTR 数据指针结构使得在进行查表寻址运算时更加方便。正是因为SST89 系列单片机所具有的优点，而且价格低廉，因此在仿真器和下载仪中得到广泛的应用。根据本系统实际需要选用SST 公司的3.3V 供电的SST89V564RD 单片机。为满足因高速采集和大量数据计算所需要的大容量存储器，该模块包含了一片存储容量为128KB 的高速RAM 存储器，单片机利用分页方式对其访问。另外，该模块上还包含了单片机与PC 机通信的RS-232 芯片。 2.1.2显示： 显示部分选用160

5、21602是字符型液晶显示模块，是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD。1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别。LCD1602主要技术参数：显示容量:16×2个字符，芯片工作电压:4.55.5V工作电流:2.0mA(5.0V)，模块最佳工作电压:5.0V，字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。 2.1.3采集系统：该模块以CPLD 为控制处理核心，利用CPLD 的I/O 与单片机的总线连接，通过单片机总线将控制字写入CPLD 内部的存储器，而CPLD 则通

6、过读取存储器控制字的方式按单片机的要求工作。由于该方式使用非常灵活，如果CPLD 不是挂接在单片机总线而是其它的控制总线，则只要控制字能够满足要求，该模块同样可以进行工作。CPLD 根据控制字的要求可以控制该模块实现以下功能：输入信号的程控放大及滤波，数据采集频率及采集点数，实现对模块自带RAM 的读写以及产生简单的信号源供测试使用。该模块共有两个输入通道和一个信号源输出通道。采集模块的结构如图1 所示。 图1为提高实验平台的性能，本模块选用性能先进的A/D 转换器，转换精度16 位，最高采样频率为500KHz，能够满足很多数据采集的需要。2.1.4 KEIL软件 单片机软件开发采用目前比较通

7、用的Keil51 开发软件完成，该软件有很多详细的应用文档，在此不再赘述。如果不使用硬件仿真器，多数通用单片机都无法实现在线仿真功能。而本实验平台所用单片机SST89V564RD 可以实现在线仿真以及程序下载功能，两者皆可以通过PC 机的标准RS-232 串口与Keil51 软件通信实现，其连接示意图如图5 所示。本节主要介绍如何在现有Keil51 软件基础上实现上述功能。针对在线仿真功能，SST 公司为方便用户使用单片机调试程序而开发了调试工具SoftICE（Software In Circuit Emulator，在电路软件模拟），该调试工具可实现下述功能：1、 下载INTEL HEX 文

8、件2、 在线调试及设置断点，支持汇编语言和C51 语言3、 反汇编代码区到8051 助记符4、 读写代码/数据存储器、FSR 特殊功能寄存器及PORT 端口5、IAP（In Application Programming，应用中再编程）功能6、 软件重启动2.2、方案设计：2.2.1人机接口：2.2.1.1主控部分：如图2 图22.2.1.2显示部分： 采用1602，在1602上显示学号和姓名。如图3Xuehao: 65110329Xingming: chenxin 图3软件流程图：如图4 开始 显示关闭显示清屏 写入字符 显示 结束 图42.2.2数据采集、滤波及串口通信：滤波方式：中值滤波

9、是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术，中值滤波的基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替，让周围的像素值接近的真实值，从而消除孤立的噪声点。噪声来源：指系统的内部电子电路的各种干扰，如元器件的老化引起的参数变化，以及电阻的热噪声，晶体管、场效应管等器件内部分配噪声和闪烁噪声，放大电路正反馈引起的自激振荡等。 采集方式：取最大值，先取出最大值，然后在取出相邻的最大值，这两个相邻的最大值之间就是采集信号的周期，然后按照该周期，连续取样，取出最大值。取出最大值（即峰值）之后，按照公式计算均值和有效值。串口通信：串口按位（bit）发送和接收字节。

10、尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总常不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配：本实验中规定输入一个非零数字返

11、回一个峰值。2.2.2.1主控部分： 采用SST89E564RD芯片，该芯片的抗干扰性和稳定性都很好。如图5 图52.2.2.2显示部分：实验采用1602显示采集的数据：峰值如图6 MAX:201.56 图6 串口部分显示：使用串口调试小助手。如图7 图7波形显示：一倍增益一通道：如图8 一倍增益二通道：如图9 图8 图9 十倍增益：如图10 图102.2.2.3软件流程图：如图11 开始 判断是否是最大值采集数据 初始化否是 开中断 结束 显示 通信 数据处理 图11 三、实验结果：经过实际测试，本系统基本达到了预期的要求。可以完成流水灯的闪烁。AD的转换，数据的采集，滤波，以及串口通信且电路工作稳定。4、 系统调试： 实验中发现流水灯闪烁不定，发现问题是延时过短。另实验中常常出现，原调整波形的幅值，而采集的数据则不变化，经过实验检查，发现数据的采集时间较短，使得数据不变，