單片機數(shù)據(jù)采集、處理及顯示程序設(shè)計

1、1 / 9 單片機數(shù)據(jù)采集、處理及顯示程序設(shè)計 . 總體設(shè)計方案： LED 初始顯示為 0,采用查詢的方式進行鍵盤掃描，以確定是否有輸入，不停地掃描 直到有輸入為止：輸入為 1 時，按鍵無效，繼續(xù)掃描直到再次有輸入，輸入為 0 時，則開 始進行數(shù)據(jù)的采集；采集一個周期，將采集后的數(shù)據(jù)進行濾波， 再求出 0、 1/2Vmax、Vmax， 送到 LED 顯示，結(jié)束后進行鍵盤掃描， 確定是否有按鍵 1 輸入，有則停止，無則繼續(xù)進行 數(shù)據(jù)采集，如此循環(huán)。 . 硬件邏輯圖： 1. 下圖為硬件邏輯圖： 2. 單片機及各外設(shè)參數(shù)選擇： A. 單片機為 8031/8051; B. 采用外部時鐘，振蕩頻率為 1

2、2MHz，則機器周期為1us； C. 由于本實驗只需 0、1 兩個按鍵就能實現(xiàn)控制（0 實現(xiàn)啟動，1 實現(xiàn)關(guān)閉），所以采 用簡單的1X2 非編碼鍵盤； D. 由于已知輸入信號為幅值 5V 的正弦信號，并要求 A/D 轉(zhuǎn)換的誤差小于 0.02V,因此, 選用 ADC0809,其能處理的信號為 0 5V,不需要進行信號放大； 其分辨率為 8 位, 轉(zhuǎn)換的誤差為 0.0196V,能滿足要求；其轉(zhuǎn)換時間大約為 100us； E. 為了保證轉(zhuǎn)換精度，在信號源與 ADC 之間還需加一 S/H,采用 LF398,保持電容選 擇為 1000PF； F. 由于要顯示 3 個數(shù)據(jù)，且小數(shù)點后保留兩位有效數(shù)據(jù)，所以

3、需要 3 X 4=12 個 LED, 本實驗選用 7 段 LED 且從左到右，依次顯示 0、1/2Vmax、Vmax； G. 由于要求利用串行口擴展接口來顯示數(shù)據(jù)，所以需連接一寄存器，本實驗采用串行 輸入、并行輸出的移位寄存器： 74LS164 . 軟件編寫： 1 .流程圖如下： 本實驗采用查詢的方式來實現(xiàn)鍵盤的控制；在采集的過程中由于可能會有隨機干擾， 2 / 9 信號本身會在某一數(shù)值范圍附近上下波動， 所以采用算術(shù)平均濾波的方式進行濾波； 由于 輸入信號最大頻率為 0.2H z,選擇采樣周期為 2H z,即采樣周期為 500ms。3 / 9 LED 初始顯示為 0 之/鍵 0 啟動 ADC

4、 數(shù)據(jù)采集一個周期 N 是否有按鍵? 延時 10ms 去抖 是否仍有按鍵? 鍵 0?鍵 1？ 2.采用匯編進行編程，具體的代碼及其說明如下： ORG 0000H LJMP START ORG 0300H START: ACALL DSP1 ;初始化顯示 0.00、0.00、0.00 SCAN: ACALL KEXAM ;判斷是否有按鍵 JNZ SCAN ;沒按鍵就繼續(xù) SCAN ACALL D10ms ;去抖 ACALL KEXAM 4 / 9 JNZ SCAN KEY: SETB P1.1 ;檢查鍵值 SETB P1.3 CLR P1.2 MOV A,P1 ANL A,#02H CJNE A

5、,#02H,SCAN ;按鍵為 1 則返回繼續(xù)查詢是否有按鍵 ; 按鍵為 0，進入到數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換及顯示 ADC: MOV R1,#40H MOV DPTR,#07FF8H MOV R2,#10 ;一個周期采集 10 個點 L9: MOV R0,#30H MOV R3,#4 L10: MOV A,#0 SETB P1.4 ;S/H 保持 MOVX DPTR,A JNB P3.3 $ CLR P1.4 MOVX A,DPTR MOV R0,A INC R0 ;啟動 ADC ; 轉(zhuǎn)換結(jié)束 ;S/H 采樣 ACALL D5ms DJNZ R3,L10 ACALL Filter INC R1 ACAL

6、L D500ms ;濾波 DJNZ R2,L9 ACALL ORDER ACALL DSP2 ;查詢按鍵 ACALL KEXAM ; 計算要顯示的值 :最小值、最大值及中間值 ;顯示值 JNZ ADC ACALL D10ms ACALL KEXAM JNZ ADC SETB P1.1 SETB P1.3 CLR P1.2 MOV A,P1 ANL A,#02H CJNE A,#02H,START ;按鍵為 1 則返回開始,并顯示 0 AJMP ADC ；下面為子程序： ；判斷是否有按鍵 5 / 9 KEXAM: SETB P1.1 CLR P1.2 CLR P1.3 MOV A,P1 ANL

7、A,#02H ;0000 0010 RET ;初始化顯示 0.00、0.00、0.00 DSP1: MOV R0,#30H MOV R1,#40H MOV R2,#3 L0: MOV R1,#0 ACALL CHANGE0 將 R1 中的值轉(zhuǎn)換為有物理意義的值，存入 4 個 R0 中 ACALL CHANGE1 將 4 個 R0 中的值轉(zhuǎn)化為能顯示的數(shù)模 ACALL DPLED 顯示 4 個 R0 中的值 INC R1 DJNZ R2,L0 RET ;輸出顯示一個 LED DPLED: MOV R0,#30H MOV R4,#4 L1: MOV R3,#8 MOV A,R0 L2: RLC A

8、 MOV P3.0,C CLR P3.1 SETB P3.1 DJNZ R3,L2 INC R0 DJNZ R4,L1 RET ;將 RO 中要顯示的轉(zhuǎn)換為字模，然后覆蓋 R0 CHANGE1: MOV R0,#30H MOV R4,#4 L3: PUSH ACC MOV DPTR,#TABLE MOV A,R0 MOV A,A+DPTR 6 / 9 MOV R0,A INC R0 DJNZ R4,L3 RET ;標度變換：將 R1 中的值轉(zhuǎn)換為有物理意義的值，并存入 4 個 R0 中（如將 125 轉(zhuǎn)換為 2.45V） CHANGE0: PUSH ACC PUSH B ;除 17 MOV A

9、,R1 MOV B,#11H ;除以 17 DIV AB MOV R0,A INC R0 MOV A,B MOV B,#0AH MUL AB MOV A,B MOV B,#11H ;除以 17 DIV AB MOV R0,A INC R0 MOV A,B MOV B,#0AH MUL AB MOV A,B MOV B,#11H ;除以 17 DIV AB MOV R0,A ;除 3 DEC R0 DEC R0 DEC R0 MOV A,R0 MOV B,#03H ;除以 3 DIV AB MOV R0,A INC RO MOV A,B MOV B,#0AH MUL AB MOV A,B ADD

10、 A,R0 MOV B,#03H ;除以 3 7 / 9 DIV AB MOV R0,A INC RO MOV A,B MOV B,#0AH MUL AB MOV A,B ADD A,R0 MOV B,#03H ;除以 3 DIV AB ；將小數(shù)點 10 加上 INC RO MOV R0,A DEC RO DEC RO MOV A,RO INC RO MOV RO,A DEC RO MOV RO,#1OH POP B POP ACC RET ;延時 5ms D5ms: MOV R2,#0AH ;10 L4:MOV R3,#F8H ;248 L5:DJNZ R3,L5 ;248*2=496 DJ

11、NZ R2,L4 ;500*10=5000us=5ms RET ;延時 10ms D10ms: MOV R2,#14H ;20 L4:MOV R3,#F8H ;248 L5:DJNZ R3,L5 ;248*2=496 DJNZ R2,L4 ;500*20=10000us=10ms RET ;延時 500ms D500ms: MOV R2,#100 L6:MOV R3,#4 L7:MOV R4,#249 L8:NOP NOP 8 / 9 NOP DJNZ R4,L8 DJNZ R3,L7 DJNZ R2,L6 RET ;125*5=1245 ;1249*4=4996 ;5000*100=5000

12、00us=500ms ;算術(shù)平均濾波，將得到的值存入 R1 中 Filter: PUSH PSW PUSH A PUSH B MOV FLAG,#00H MOV R4,#4 MOV R0,#30H CLR A L11: ADD A,R0 JNC NEXT INC FLAG NEXT: INC RO DJNZ R4, L11 MOV R5,#4 DIVIDE: MOV B,A MOV A,FLAG CLR C RRC A MOV FLAG A MOV A,B RRC A DJNZ R5,DIVIDE MOV R1,A POP B POP A POP PSW RET ；將采集到的 R1 中的 10

13、 個值進行排序，采用冒泡法 ORDER: MOV R3,#9 L12: MOV A,R3 MOV R4,A MOV R1,#40H L13: MOV A,R1 INC R1 9 / 9 CLR C SUBB A,R1 JC DONE MOV A,R1 DEC R1 XCH A,R1 INC R1 MOV R1,A DONE: DJNZ R4,L13 DJNZ R3,L12 RET ;顯示 R1 中的值 DSP2: MOV R1,#40H ACALL CHANGE0 將 R1 中的值轉(zhuǎn)換為有物理意義的值，存入 4 個 R0 中 ACALL CHANGE1 將 4 個 R0 中的值轉(zhuǎn)化為能顯示的數(shù)模 ACALL DPLED 顯示 4 個 R0 中的值 INC R1 MOV R3,#2 L14: MOV R4,#4 INC R1 DJNZ R4,L14 ACALL CHANGE0 將 R1 中的值轉(zhuǎn)換為有物理意義的值，存入 4 個 R0 中 ACAL