单片机数据采集、处理及显示程序设计

1、单片机数据采集、处理及显示程序设计.总体设计方案：LED 初始显示为 0,采用查询的方式进行键盘扫描，以确定是否有输入，不停地扫描直到有输入为止：输入为 1 时，按键无效，继续扫描直到再次有输入，输入为 0 时，则开始进行数据的采集；采集一个周期，将采集后的数据进行滤波，再求出 0、1/2Vmax、Vmax,送到 LED 显示，结束后进行键盘扫描，确定是否有按键 1 输入，有则停止，无则继续进行数据采集，如此循环。.硬件逻辑图：1.下图为硬件逻辑图：2.单片机及各外设参数选择：A,单片机为 8031/8051;B.采用外部时钟，振荡频率为 12MHz,则机器周期为 1us；C.由于本实验只需

2、0、1 两个按键就能实现控制（0 实现启动，1 实现关闭），所以采用简单的 1X2非编码键盘；D.由于已知输入信号为幅值 5V 的正弦信号，并要求 A/D 转换的误差小于 0.02V,因此,选用ADC0809,其能处理的信号为 05V,不需要进行信号放大；其分辨率为 8 位,转换的误差为0.0196V,能满足要求；其转换时间大约为 100us；E.为了保证转换精度，在信号源与 ADC 之间还需加一 S/H,采用 LF398,保持电容选择为 1000PF;F.由于要显示 3 个数据，且小数点后保留两位有效数据，所以需要 3X4=12 个 LED,本实验选用 7 段 LED;且从左到右，依次显示

3、0、1/2Vmax、Vmax;G.由于要求利用串行口扩展接口来显示数据，所以需连接一寄存器，本实验采用串行输入、并行输出的移位寄存器：74LS164.软件编写：I:流程图如下：本实验采用查询的方式来实现键盘的控制；在采集的过程中由于可能会有随机干扰，信号本身会在某一数值范围附近上下波动，所以采用算术平均滤波的方式进行滤波；由于输入信号最大频率为 0.2Hz,选择采样周期为 2Hz,即采样周期为 500ms。2.采用汇编进行编程，具体的代码及其说明如下:ORG0000HLJMPSTARTORG0300HSTART:ACALLDSP1；初始化显示 0.00、0.00、0.00SCAN:ACALLK

4、EXAM;判断是否有按键JNZSCAN;没按键就继续 SCANACALLD10ms;去抖ACALLKEXAMJNZSCANKEY:SETBP1.1;检查键值SETBP1.3CLRP1.2MOVA,P1ANLA,#02HCJNEA,#02H,SCAN;按键为 1 则返回继续查询是否有按键;按键为 0,进入到数据采集、转换及显示ADC:MOVR1,#40HMOVDPTR,#07FF8HMOVR2,#10;一个周期采集 10 个点L9:MOVR0,#30HMOVR3,#4L10:MOVA,#0SETBP1.4;S/H 保持MOVXDPTR,A;启动 ADCJNBP3.3$;转换结束CLRP1.4;S

5、/H 采样MOVXA,DPTRMOVR0,AINCR0ACALLD5msDJNZR3,L10ACALLFilter;滤波INCR1ACALLD500msDJNZR2,L9ACALLORDER;计算要显示的值：最小值、最大值及中间值ACALLDSP2;显示值;查询按键ACALLKEXAMJNZADCACALLD10msACALLKEXAMJNZADCSETBP1.1SETBP1.3CLRP1.2MOVA,P1ANLA,#02HCJNEA,#02H,START;按键为 1 则返回开始，并显示 0AJMPADC；下面为子程序：；判断是否有按键KEXAM:SETBP1.1CLRP1.2CLRP1.3M

6、OVA,P1ANLA,#02H;00000010RET;初始化显示 0.00、0.00、0.00DSP1:MOVR0,#30HMOVR1,#40HMOVR2,#3L0:MOVR1,#0ACALLCHANGE0 等 R1 中的值转换为有物理意义的值，存入 4 个 R0 中ACALLCHANGE1 将 4 个 R0 中的值转化为能显示的数模ACALLDPLED示 4 个 R0 中的值INCR1DJNZR2,L0RET;输出显示一个 LEDDPLED:MOVR0,#30HMOVR4,#4II:MOVR3,#8MOVA,R0L2:RLCAMOVP3.0,CCLRP3.1SETBP3.1DJNZR3,L

7、2INCR0DJNZR4,L1RETCHANGE1:MOVR0,#30HMOVR4,#4L3:PUSHACCMOVDPTR,#TABLEMOVA,R0MOVA,A+DPTRMOVR0,AINCR0DJNZR4,L3RET;标度变换：将 R1 中的值转换为有物理意义的值，并存入 4 个 R0 中（如将 125转换为 2.45V）CHANGE0:PUSHACCPUSHB;除 17MOVA,R1MOVB,#11H;除以 17DIVABMOVR0,AINCR0MOVA,BMOVB,#0AHMULABMOVA,BMOVB,#11H;除以 17DIVABMOVR0,AINCR0MOVA,BMOVB,#0A

8、HMULABMOVA,BMOVB,#11H;除以 17DIVABMOVR0,A;除 3DECR0DECR0DECR0MOVA,R0MOVB,#03H;除以 3;将 R0 中要显示的转换为字模，然后覆盖R0DIVABMOVR0,AINCR0MOVA,BMOVB,#0AHMULABMOVA,BADDA,R0MOVB,#03H;除以 3DIVABMOVR0,AINCR0MOVA,BMOVB,#0AHMULABMOVA,BADDA,R0MOVB,#03H;除以 3DIVAB；将小数点 10 加上INCR0MOVR0,ADECR0DECR0MOVA,R0INCR0MOVR0,ADECR0MOVR0,#1

9、0HPOPBPOPACCRET;延时 5msD5ms:MOVR2,#0AH;10L4:MOVR3,#F8H;248L5:DJNZR3,L5;248*2=496DJNZR2,L4;500*10=5000us=5msRET;延时 10msD10ms:MOVR2,#14H;20L4:MOVR3,#F8H;248L5:DJNZR3,L5;248*2=496DJNZR2,L4;500*20=10000us=10msRET;延时 500msD500ms:MOVR2,#100L6:MOVR3,#4L7:MOVR4,#249L8:NOPNOPNOPDJNZR4,L8;125*5=1245DJNZR3,L7;1

10、249*4=4996DJNZR2,L6;5000*100=500000us=500msRET;算术平均滤波，将得到的值存入 R1 中Filter:PUSHPSWPUSHAPUSHBMOVFLAG,#00HMOVR4,#4MOVR0,#30HCLRAIII:ADDA,R0JNCNEXTINCFLAGNEXT:INCR0DJNZR4,L11MOVR5,#4DIVIDE:MOVB,AMOVA,FLAGCLRCRRCAMOVFLAGAMOVA,BRRCADJNZR5,DIVIDEMOVR1,APOPBPOPAPOPPSWRET;将采集到的 R1 中的 10 个值进行排序，采用冒泡法ORDER:MOVR

11、3,#9L12:MOVA,R3MOVR4,AMOVR1,#40HL13:MOVA,R1INCR1CLRCSUBBA,R1JCDONEMOVA,R1DECR1XCHA,R1INCR1MOVR1,ADONE:DJNZR4,L13DJNZR3,L12RET;显示 R1 中的值DSP2:MOVR1,#40HACALLCHANGE0 等 R1 中的值转换为有物理意义的值，存入 4 个 R0 中ACALLCHANGE1 将 4 个 R0 中的值转化为能显示的数模ACALLDPLED示 4 个 R0 中的值INCR1MOVR3,#2L14:MOVR4,#4INCR1DJNZR4,L14ACALLCHANGE0 等 R1 中的值转换为有物理意义的值，存入 4 个 R0 中ACALLCHANGE1 将 4