电子系统设计实践报告

1、电气工程学院基于51单片机的低通滤波器系 统 设 计 报 告姓 名： 胡雄飞 孟旭迪 学 号： ， 专 业： 测控技术与仪器（电类） 2016年 5 月 25 日低通滤波器的设计完成人：胡雄飞（电测控31）；孟旭迪（电测控31） 摘要：51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8004单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8004单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。很多公司都有51系列的兼容机型推出，今后很长的一段时间内将占有大量市场。51

2、单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是51系列的单片机一般不具备自编程能力。 这次电子系统设计是以单片机为基础，设计一个低通滤波器。利用单片机外接数模和模数转换器，运算放大电路，以及FT2232，达到与上位机通讯的目的，通过上位机进行数据处理，从而达到滤波的目的。也就是说下位机为单片机，控制DA，AD,FT2232的工作，以及串口通讯。上位机为Labview虚拟仪器，用于数据采集，数据存储，和数据的处理。 关键词：低通滤波器 上位机 采样 AD DA 串口 1.设计要求低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过， 但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。在电子系统中应

3、用得很多。本课题设计的频率计应达到如下指标：1AD能很好的工作,DA也能正常运作（虽然不会用到）2串口通讯能达到数据基本的传输不丢失，能传输十位的AD采集数据；3上位机数据能够正常的接收，存储并处理数据4. 低通滤波器上位机前面板的低通截至频率能够调整，滤波器阶数可调。5. 滤波后的波形不会畸变，滤波结果完好，波形圆滑； 2.总体设计 2.1系统组成及工作原理AT89C51单片机时钟电路采用内部方式，外接陶瓷谐振器（频率为11.0592MHz）。DAC0832来进行DA转换，FT2232进行数据的传输，串口通讯。基于Labview的虚拟仪器上位机。 系统的总体框图2.2 低通滤波器的原理模拟信

4、号可以通过数/模转换器转换成数字信号，因此可通过产生数字信号上传给上位机的方法来获得所需要的数据，Labview处理数据，进行DA转换，51单片机本身就是一个完整的微型计算机，具有组成微型计算机的各部分部件：中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等，AD功能。单片机和上位机是整个滤波器的核心部分，通过程序的编写和执行，对模拟信号进行模数转换，并通过下位机传输数据，上位机接受数据，上位机进行数据处理，DA转换，波形滤波。3硬件设计 3.1整体硬件组成 DA部分。单片机以及AD部分FT2232部分电路板图 3.2系统核心模块上位机模

5、块4.系统测试及工程 4.1系统测试 4.1.1 上电测试首先仔细检查了电路板的电气连接，检查完了各处是否有虚焊的情况，然后用万用表测试了VCC和GND之间的电阻，发现电阻为25.961K，说明此时板子内部没有出现短路的状况。4.2.2 串口测试：串口测试的程序：#include /包含文件#include#define SYSCLK/MHz#define BAUD9600/串口波特率#define times500/微秒#define T2x121/计数脉冲12分频#define S2RI0x01#define S2TI0x02sbit clk_A=P12;/P1.1做数字输出口线unsig

6、ned char th2x,tl2x;/声明变量unsigned int y;unsigned char x,i;main()x=0xa6;S2CON=0x50; /8位UART，串口使能put_AUXR_T2x12(1);y=65536-(SYSCLK/4/BAUD);/计算时间常数th2x=y8;/获取时间常数高8位tl2x=y;/获取时间常数低8位T2H=th2x;/置入时间常数高8位T2L=tl2x;/置入时间常数低8位 AUXR=0x14;/定时器2使能，T2x12=1/AUXR|=0x01;/sist2=1，使用定时器2作为波特率发生器IE2=0x01;EA=1;S2BUF=0x3

7、3; /如果要与LABVIEW通信，必须先发送一个数据，否则程序不进中断while(1);void uart2() interrupt 8/中断方式 if(S2CON & S2RI)/判断是否S2CON.0(S2RI)=1接收中断S2CON &= S2RI; /S2RI=0x=S2BUF;S2BUF=x;if(S2CON & S2TI)/判断是否S2CON.1(S2TI)=1接收中断 S2CON &= S2TI;/S2TI=0clk_A=clk_A; 4.1.2 AD测试： DA输出结果1.1.0.1.2.单片机输入电平1.09951.34840.83751.59141.8270 AD测试的程

8、序： #include unsigned int result;float result_d;unsigned char flag;main() P1ASF=0X08; /P1.2为模拟电压输入端CLK_DIV=0X20; /ADJR位置0，结果存放格式是ADC_RESL的8位加上ADC_RES的最低两位 ADC_CONTR=0X8B; /ADC上电、选择P1.2为转换通道、转换速度最低、启动ADC转换EA=EADC=1; /允许总中断、ADC中断while(1) if(flag=1)result_d=(result*4.9)/1024;/将结果计算成十进制ADC_CONTR=0X8B;/重新

9、启动ADC并清除ADC中断标志位(ADC_FLAG)/当一次转换完成ADC转换控制位(ADC_START)会清0，/停止再次转换,所以需要再启动一次ADCflag=0;void adc(void) interrupt5/ADC中断服务程序 flag=1;result=ADC_RES8;result=result|ADC_RESL;/读取并拼凑结果 4.1.3 DA测试 这是其中对矩形波的DA结果，有正弦波的DA测试结果，因为图片损坏，此处不再粘贴出来。 DA的程序：/#include #include #include #include #include #define fosc 11.059

10、2#define n_constent 10 /12?#define number 360/n_constentsbit cs1=P34; / /cs1sbit cs2=P35; / /cs2sbit wr=P36; / /wrunsigned char data xnumber;unsigned char data ynumber;void main(void)unsigned char i;wr=0;cs2=0;if(cs1=0)for(i=0;inumber;i+)xi=(20*sin(i*n_constent*3.1415/180)+100);while(1)for(i=0;inumb

11、er;i+)P0=xi;if(cs2=0)for(i=0;i(number/2);i+) yi=00;for(i=0;i(number/2);i+) ynumber/2+i=0xf0;while(1)for(i=0;inumber;i+)P0=yi;4.2 系统工程 4.2.1 PCB及原理图 原理图，顾名思义就是表示电路板上各器件之间连接原理的图表。在方案开发等正向研究中，原理图的作用是非常重要的，而对原理图的把关也关乎整个项目的质量甚至生命。由原理图延伸下去会涉及到PCB layout，也就是PCB布线，当然这种布线是基于原理图来做成的，通过对原理图的分析以及电路板其他条件的限制，设计者得

12、以确定器件的位置以及电路板的层数等。 由于有很多器件在常用的器件库里面并不能找到，需要自己手动画出库文件，然后库，最后添加到原理图里面。 由于图比较大，需要用三张图来连接，设置相应的接口，然后用一张大图连接起来，就可以用三张图将整个电路原理图连接起来。然后就是需要编译和改错了。（1）FT2232存在的那一张 (2) 单片机那一块原理图（3）DAC那一部分的原理图(4)PCB图部分 PCB（ Printed Circuit Board），中文名称为印制电路板，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。 设计PCB