綜合實驗報告模板

單片機綜合實驗報告（2014至2015學年度第一學期）題目數(shù)字電壓表的設計姓名李志波、劉波成專業(yè)電子信息工程學號201272020114、201272020115簡短評語成績：授課教師簽字：1、實驗摘要電壓表對于我們電子專業(yè)的同學來說是一個非常方便的測量工具，電壓表可分為模擬電壓表和數(shù)字電壓表模擬電壓表在讀數(shù)的過程中要進行數(shù)值轉(zhuǎn)換，所以讀數(shù)不是很方便，也使得測量值存在讀數(shù)的誤差，為了降低讀數(shù)誤差，所以人們制造了數(shù)字電壓表，這樣既降低了讀數(shù)帶來的誤差也使得讀數(shù)更加直觀，使用方便。在粗略測量過程中對電壓表的精度要求不是很高，但在精密測量過程中，一部精密的電壓表就顯得尤為重要。所以高精度的電壓表成了電子工程師們電路設計過程中不可或缺的測量儀。也因此有的公司專門從事電壓表的設計制造，為的就是提高其測量精度。學習了單片機之后，我們可以應用單片機制作一個簡單的低精度的電壓表，這既是對課程內(nèi)容的鞏固，更能鍛煉了自己的動手能力。2、實驗目的1、進一步學習89S51單片機技術(shù)。 2、學習利用單片機設計一個簡單系統(tǒng)的方法。 3、熟練的應用開發(fā)軟件，掌握單片機編程方法。3、實驗內(nèi)容及要求1.本次實驗要求利用SPI總線—AD（TLC2543）自主設計一個數(shù)字電壓表。2.電壓測量范圍為：0~5v3.精度為：0.0014、實驗原理該系統(tǒng)包括電源模塊，MCU,電壓調(diào)節(jié)模塊，AD轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)碼管顯示模塊。其中AD轉(zhuǎn)換模塊采用的是AD轉(zhuǎn)換芯片TLC2543。TLC2543有11路模擬量輸入端，將任意一個模擬量輸入端接在簡單的電壓測量端，通過繼電器調(diào)節(jié)接入電阻，從而改變輸入電壓的值，TLC2543采樣結(jié)束后進入轉(zhuǎn)換狀態(tài)。在最后一十時鐘周期的下降沿，A／D轉(zhuǎn)換器啟動轉(zhuǎn)換過程在轉(zhuǎn)換期同，轉(zhuǎn)換器使用內(nèi)部時鐘進行轉(zhuǎn)換，再需要外部時鐘的干預。TLC2543采用運歡逼近轉(zhuǎn)換技術(shù)將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成l2位二進制數(shù)字輸出。當轉(zhuǎn)換結(jié)束時，EOC腳變高，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換結(jié)果被保存在輸出數(shù)據(jù)寄存器中。然后單片機將輸出的數(shù)據(jù)讀進來，進行處理，由于輸出的數(shù)據(jù)是12位，所以為了方便處理我們只處理高八位，并將其輸出顯示在數(shù)碼管上。TLC2543A:美國TI公司生產(chǎn)，性能優(yōu)良的AD轉(zhuǎn)換器。1〉12位轉(zhuǎn)換精度2〉10us轉(zhuǎn)換時間3〉11路模擬輸入4〉3種內(nèi)建自測模式5〉內(nèi)建采樣保持6〉內(nèi)建片內(nèi)時鐘系統(tǒng)7〉具有轉(zhuǎn)換結(jié)束引腳，便于使用查詢方式和中斷方式編程8〉有極性或無極性二進制輸出9〉可編程進入斷電模式10〉可編程設定輸出數(shù)據(jù)長度為8、12、16位電路連接圖：時序圖：控制字：TLC2543的工作過程如下：首先在8、12或l6時鐘周期里向片內(nèi)控制寄存器寫入8位的控制字，控制字中的2位決定時鐘長度，在最后一個時鐘周期的下降沿啟動A／D轉(zhuǎn)換過程，經(jīng)過一段轉(zhuǎn)換時間，在隨后的8、12或l6個時鐘周期里，從DATAOUT腳讀出數(shù)據(jù)。下面，我們將詳細介紹控制宇各位的含義和時鐘時控制字控制字的前四位(D7-D4)代表1l十模擬通道的地址；當其為l100—1l10時選擇片內(nèi)檢測電壓；當其為1111時，為軟件選擇的斷電模式此時，AID轉(zhuǎn)化器的工作電流只有25uA?？刂谱值牡?也和第4也(D3-D2)決定輸出數(shù)據(jù)的長度，0l表示輸出數(shù)據(jù)長度為8位；11表示輸出數(shù)據(jù)長度為l6位；Xl表示輸出數(shù)據(jù)長度為l2位，x可以為1或0?？刂朴畹牡?位(D1)決定輸出數(shù)據(jù)的格式，0表示高位在前，1表示低位在前?？刂谱值牡?位(DO)決定轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出的格式當其為0時，為無極性輸出(無符號=進制教)，即模擬電壓為V一’時，轉(zhuǎn)換的結(jié)果為0FFFHI模擬電壓為V時轉(zhuǎn)換的結(jié)果為O000H。當其為1時，為有極性輸出(有符號二進制教)，即模擬電壓高于(V一V一)／2時符號位為0；模擬電壓低于(V一’一V)／2時符號位為1；模拙電壓為V小時，轉(zhuǎn)換的結(jié)果為o3m{；模拙電壓為V一時，轉(zhuǎn)換的結(jié)果為08flOH模擬電壓為(V+一V)／2時．轉(zhuǎn)換的結(jié)果為O0()OH工作時（1)寫入過程cS：0時，TLC2543被近中時鐘由VOc【OcK輸入?？刂谱钟蒁ATAINPUT腳輸入，高位在先。在每個時鐘的上升沿，輸^數(shù)據(jù)被申入DATAINPUT腳?？刂朴畹那?位代表模擬通道的地址，在第4個時鐘周期的下降沿，片內(nèi)的多路開關(guān)將被近中的某十模擬通道連接到采樣保持器上，直到A／D轉(zhuǎn)換開始?？刂谱值牡?位和第4位(D3-D2)決定輸出數(shù)據(jù)的長度，同時也決定輸入數(shù)據(jù)的時鐘脈沖的個數(shù)。雖然控制字為8位，但D3一D2決定輸入數(shù)據(jù)的時鐘脈沖的十數(shù)可以有812或l6個。在l2l6個時鐘周期的情況下輸入數(shù)據(jù)除控制字的8位外，其它位可以是高電平或低電平但為保證最佳的抗噪聲性能，要求固定為高或低直到EOC腳變高，轉(zhuǎn)換結(jié)束。在向DA—TAINPUT腳寫入數(shù)據(jù)同時DATAOUT胖上輸出的是上一次A／D轉(zhuǎn)換的值。(2)轉(zhuǎn)換過程在第812或l6個時鐘周期后，A／D轉(zhuǎn)換器結(jié)束采樣狀態(tài)，進入轉(zhuǎn)換狀志。在最后一十時鐘周期的下降沿，A／D轉(zhuǎn)換器啟動轉(zhuǎn)換過程在轉(zhuǎn)換期同，轉(zhuǎn)換器使用內(nèi)部時鐘進行轉(zhuǎn)換，再需要外部時鐘的干預。TLC2543采用運歡逼近轉(zhuǎn)換技術(shù)將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換成一十l2位數(shù)字輸出，典型轉(zhuǎn)換時間為8S，最長轉(zhuǎn)換時間為l0S在轉(zhuǎn)換時，EOC腳變低，表示正在轉(zhuǎn)換。當轉(zhuǎn)換結(jié)束時，EOC腳變高，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換結(jié)果被保存在輸出數(shù)據(jù)寄存器中。(3)讀出過程EOC腳的上升沿使得轉(zhuǎn)換器瓤各引腳復位r輸出數(shù)據(jù)寄存器的第一位(由控制宇的Dl決定時高位還是低位)寫在DATAOUT腳。在隨后的8、12、16個時鐘周期里．每個時鐘周期的下降沿將數(shù)據(jù)移出輸出數(shù)據(jù)寄存器，寫在DATAOUT腳上。當輸出數(shù)據(jù)長度為8位(D3D2=01)時，輸出的數(shù)據(jù)的低四位將被舍棄。在轉(zhuǎn)換過程中可以是高電平，也可以是低電平當在轉(zhuǎn)換過程為高電平時，DATAINPUT、I／OCLOCK為禁止狀態(tài)，DATAOUT為高阻態(tài)。此時TLc2543釋放總蛙，CPU可以與其它SPl接口器件通信。但由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，轉(zhuǎn)撓器和各引腳同樣被復位，輸出數(shù)據(jù)寄存器的第一位(由控制字的D1決定時高位還是低位)寫在DATAOUT腳。數(shù)碼顯示模塊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：數(shù)碼顯示模塊電源模塊電壓調(diào)節(jié)模塊（0~5V）電源模塊電壓調(diào)節(jié)模塊（0~5V）單片機AD轉(zhuǎn)換模塊數(shù)據(jù)表生成程序：MATLAB程序：a=linspace(1,256,256)；創(chuàng)建了一個256個數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)空間。b=5/a；計算最小分度值。c=(a-1)*b；計算每個數(shù)據(jù)的結(jié)果。d=round(c*1000)；對計算結(jié)果X1000取整5、實驗步驟啟動控制電腦，運行單片機編程軟件keil，打開試驗箱，根據(jù)管腳定義連接電路，打開電源開關(guān)，下載程序，運行程序。在通過手動調(diào)節(jié)電位器改變接入的電壓，觀察數(shù)碼管的顯示情況。6、實驗現(xiàn)象（或?qū)嶒灁?shù)據(jù)）數(shù)據(jù)儀器/組別第一組第二組第三組第四組第五組電壓表0.0000.5911.0971.5672.090單片機0.0000.5861.0941.5632.090儀器/組別第六組第七組第八組第九組第十組電壓表2.5223.1803.3594.1364.602單片機2.5203.1843.3594.1414.6097、現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)的分析通過實際測量，得到以上數(shù)據(jù)，從上面的數(shù)據(jù)可以看出，最小誤差為0，最大誤差為0.007。由于最大電壓值為5V,最小分度值為0.0196，我們采集到的數(shù)據(jù)是12位的二進制數(shù)，但為了數(shù)據(jù)處理方便，我們只對高八位進行處理。這就帶來了較大的誤差。8、實驗總結(jié)我們的課程設計包括，電壓調(diào)節(jié)模塊，AD轉(zhuǎn)換模塊，MCU,數(shù)碼管顯示模塊。通過本次的單片機課程設計實驗我們對單片機的應用又有了更深的理解，更對匯編語言的編程有了一個全新的認識。也對用單片機進行系統(tǒng)設計有了一定的認識，為將來的大規(guī)模電路設計奠定了一定的基礎。備注：正文字體要求小四號宋體，標準行距，首行縮進2字符。圖表居中。主要程序/*接線：1、用導線將MCU的I1.4--I1.7,p3.3分別連接到AD的AD_CS、AD_CLK、D_IN、D_OUT、AD_EOC。2、用導線將AD_IN1連接到ANOUT.過程：上電，運行程序，在程序的注釋處設置斷點，全速運行程序到斷點，調(diào)節(jié)輸入的模擬量，觀察30H、31H單元中的數(shù)的變化。*/;******************************************;輸入輸出引腳定義;******************************************CS EQU p1.4 ;AD的片選信號 CLK EQU P1.5 ;AD的時鐘信號 DIN EQU P1.6 ;AD的數(shù)據(jù)輸入信號 DOUT EQU P1.7 ;AD的數(shù)據(jù)輸出信號 EOC EQU P3.3 ;AD的轉(zhuǎn)換結(jié)束結(jié)束 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030H ;跳過異常向量區(qū);--------主程序--------MAIN: MOV SP,#53H ;初始化堆棧指針START:MOVR1,#00000000B;送0通道方式/通道數(shù)據(jù)LCALLRD_AD;第一次讀取的轉(zhuǎn)換結(jié)果可能不準確,丟棄。 ;MOVR1,#00010000B;1通道方式/通道數(shù)據(jù) ;ACALLRD_AD;送1通道方式/通道數(shù)據(jù)LOOP: JNB EOC,$ ;等待AD轉(zhuǎn)換完成MOVR1,#00000000B;送0通道方式/通道數(shù)據(jù) LCALLRD_AD ;讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果MOV30H,40H;轉(zhuǎn)換結(jié)果存放到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)MOV31H,41HMOVDPTR,#TABMOVA,30HCLRCRLCAJCCHAXUN1MOVDPTR,#TABA1:MOVCA,@A+DPTRMOVR0,AMOVA,30HCLRCRLCAINCAJCCHAXUN2A2:MOVDPTR,#TABMOVCA,@A+DPTRMOVR2,ADISP:MOVA,R0;讀并顯示高八位ANLA,#0F0HSWAPAMOVDPTR,#TAB2MOVCA,@A+DPTRCLRP1.3MOVP0,AACALLDELAYSETBP1.3MOVA,R0ANLA,#0FHMOVDPTR,#TAB1MOVCA,@A+DPTRCLRP1.2MOVP0,AACALLDELAYSETBP1.2MOVA,R2;讀并顯示低八位ANLA,#0F0HSWAPAMOVDPTR,#TAB1MOVCA,@A+DPTRCLRP1.1MOVP0,AACALLDELAYSETBP1.1MOVCA,@A+DPTRMOVA,R2ANLA,#0FHMOVDPTR,#TAB1MOVCA,@A+DPTRCLRP1.0MOVP0,AACALLDELAYSETBP1.0LJMPLOOP;繼續(xù)讀取AD轉(zhuǎn)換后的數(shù)TCHAXUN1:MOVDPTR,#TAB3LJMPA1RETCHAXUN2:MOVDPTR,#TAB3LJMPA2RET;-----AD控制子程序-----;讀取上一次AD值，并開始下一次轉(zhuǎn)換---RD_AD: CLRCLK ;清I/O時鐘SETBCS ;設置片選為高CLRCS ;設置片選為低MOVR4,#08 ;先讀高8位MOVA,R1 ;把方式/通道控制字放到ALOP1:MOVC,DOUT ;讀轉(zhuǎn)換結(jié)果RLCA ;A寄存器左移，移入結(jié)果數(shù)據(jù)位，移出方式/通道控制位MOVDIN,C ;輸出方式/通道位SETBCLK ;設置I/O時鐘為高CLRCLK ;清I/O時鐘DJNZR4,LOP1 ;R4不為0，則返回LOP1MOV40H,A ;轉(zhuǎn)換結(jié)果的高8位放到40H中MOVA,#00H ;復位A寄存器MOVR4,#04 ;再讀低4位LOP2:MOVC,DOUT ;讀轉(zhuǎn)換結(jié)果RLCA ;A寄存器左移，移入結(jié)果數(shù)據(jù)位SETBCLK ;設置I/O時鐘為高CLRCLK ;清I/O時鐘DJNZR4,LOP2 ;R4不為0，則返回LOP2MOV41H,A ;轉(zhuǎn)換結(jié)果的低4位放到41H中SETBCS ;設置片選為高RET ;子程序返DELAY:MOVR6,#7FHDL0:MOVR7,#04HDJNZR7,$DJNZR6,DL0RET數(shù)據(jù)表：TAB:DW0000H,0020H,0039H,0059H,0078H,0098H,0117H,0137HDW0156H,0176H,0195H,0215H,0234H,0254H,0273H,0293HDW0313H,0332H,0352H,0371H,0391H,0410H,0430H,0449HDW0469H,0488H,0508H,0527H,0547H,0566H,0586H,0605HDW0625H,0645H,0664H,0684H,0703H,0723H,0742H,0762HDW0781H,0801H,0820H,0840H,0859H,0879H,0898H,0918HDW0938H,0957H,0977H,0996H,1016H,1035H,1055H,1074HDW1094H,1113H,1133H,1152H,1172H,1191H,1211H,1230HDW1250H,1270H,1289H,1309H,1328H,1348H,1367H,1387HDW1406H,1426H,1445H,1465H,1484H,1504H,1523H,1543HDW1563H,1582H,1602H,1621H,1641H,1660H,1680H,1699HDW1719H,1738H,1758H,1777H,1797H,1816H,1836H,1855HDW1875H,1895H,1914H,1934H,1953H,1973H,1992H,2012HDW2031H,2051H,2070H,2090H,2109H,2129H,2148H,2168HDW2188H,2207H,2227H,2246H,2266H,2285H,2305H,2324HDW2344H,2363H,2383H,2402H,2422H,2441H,2461H,2480HTAB3:DW2500H,2520H,2539H,2559H,2578H,2598H,2617H,2637HDW2656H,2676H,2695H,2715H,2734H,2754H,2773H,2793HDW2813H,2832H,2852H,2871H,2891H,2910H,2930H,2949HDW2969H,2988H,3008H,3027H,3047H,3066H,3086H,3105HDW3125H,3145H,3164H,3184H,3226H,3235H,3255H,3274HDW3294H,3314H,3333H,3353H,3373H,3392H,3412H,3431HDW3451H,3471H,3490H,3510H,3529H,3539H,3569H,3588HDW3608H,3628H,3647H,3667H,3686H,3706H,3726H,3745H