数字电压表实验报告

简易数字电压表设计报告

姓名：

班级：

学号：

指导教师:

2014年11月26日

一．设计题目

采用C8051F360 单片机最小系统设计一个简易数字电压表，实现对0~3.3V 直流电压的测量。

二．设计原理

模拟输入电压通过实验板PR3电位器产生，A/D转换器将模拟电压转换成数字量，并用十进制的形式在LCD 上显示。用一根杜邦实验线将J8口的0~3.3V输出插针与J7口的P2.0插针相连。注意A/D转换器模拟输入电压的范围取决于其所选择的参考电压，如果A/D 转换器选择内部参考电压源，其模拟电压的范围0~2.4V，如果选择外部电源作为参考电压，则其模拟输入电压范围为0~3.3V。

原理框图如图1

所示。

图1 简易数字电压表实验原理框图

三．设计方案

1.设计流程图如图2所示。

图2 简易数字电压表设计A/D转换和计时流程图

2.实验板连接图如图3所示。

图3 简易数字电压表设计实验板接线图

3. 设计步骤

（1）编写C8051F360和LCD 初始化程序。

（2）AD 转换方式选用逐次逼近型，A/D转换完成后得到10位数据的高低字节分别存放在寄存器ADCOH 和ADC0L 中，此处选择右对齐，转换时针为2MH Z 。 （3）选择内部参考电压2.4V 为基准电压（在实际单片机调试中改为3.311V ），正端接P2.0，负端接地。

四、测试结果

在0V~3.3V中取10组测试数据，每组间隔约为0.3V 左右，实验数据如表1所示：

表1 简易数字电压表设计实验数据

（注：其中显示电压指LCD 显示值，实际电压指高精度电压表测量值）

五．设计结论

1. LCD 显示模块的CPLD 部分由FPGA 充当，芯片本身自带程序，所以这个部分不用再通过quartus 软件进行编程。

2. 在参考电压选择过程中发现，单片机实际最大电压并不是2.4V 而是3.3V ，则在转换中将3.3V 替换2.4V 即可。

3. 开始时发现调节电阻之后，实际电压值改变但LCD 显示电压值并没有发生改变，原因是：EC6仿真器没有开启并且每次KEIL 重新开启后，要重新输入相应解码。

附录：程序源代码（C 语言）

/*简易数字电压表*/ #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define WCOMADDR 0xC008 //写命令寄存器的地址 #define WDATADDR 0xC009 //写数据寄存器的地址 #define RCOMADDR 0xC00A //读命令寄存器的地址 #define RDATADDR 0xC00B //读数据寄存器的地址 #define KEYCS 0xC00C

uchar code hanzi[] = "简易数字电压表"; uchar code keynum[]="键值"; uchar code keyc[]="次数"; uint time=0; float volt; uint v[4];

uint AT,voltage; uchar keyn,keycode;

void OscInit(); //内部振荡器初始化 void PortIoInit(); //I/O端口初始化

void XramInit(); //外部数据存储器接口初始化 void PcaInit(); //PCA初始化（设置看门狗定时器的工作状态） void InitDevice(); //内部资源初始化 void CheckLcd(); //检查LCD 是否空闲子程序 void WriteCom(uchar n); //Lcd写指令子程序 void WriteData(uchar m); //Lcd写数据子程序 void InsitiLcd(); //Lcd初始化子程序

void DispHan( uchar code *a,uchar m,uchar k);//显示汉字子程序 void TimerInit(); //定时器初始化 void InterruptsInit(); //中断系统初始化

void ADC_init(); //ADC0初始化 详见书本P144 void Int0Init(); //外部中断初始化 void main() { uchar i;

InitDevice(); //F360初始化 InsitiLcd(); //LCD模块初始化 ADC_init();

DispHan(hanzi,0x90,0x0e); //显示“键盘显示测试程序” AD0BUSY=1; while(1) {

if(TF0==1){ TF0=0; TL0=0xf0; TH0=0xd8; //重置时间常数10ms time++; } if(time >=49) { time = 0; A T=ADC0H*256+ADC0L; volt=AT*0.003234; voltage=volt*1000; for(i=0;i

void ReadKey() interrupt 0 { uchar xdata *addr; uchar c1,c2; addr=KEYCS; keycode=*addr; keycode&=0x0F; keyn++; DispHan(keynum,0x88,0x04); WriteCom(0x8b); if(keycode

{ c1=keycode%10; c2=keycode/=10; WriteData(c2+0x30); WriteData(c1+0x30); } DispHan(keyc,0x98,0x04); WriteCom(0x9b); if(keyn==10) keyn=0; WriteData(keyn+0x30); }

void Int0Init() { EA=1; IT01CF=0x05; EX0=1; IT0=1; }

void OscInit(void) //内部振荡器初始化 { SFRPAGE=0x0f; //选择特殊功能寄存器页地址 OSCICL=OSCICL+4; OSCICN=0xc2; //允许内部振荡器, 频率除2作为SYSCLK=12MHz CLKSEL=0x00; //选择内部振荡器 SFRPAGE=0x00; }

void ADC_init() { ADC0CF=0x28; // 选择内部参考电压2.4V 为基准 ADC0CN=0x80; //正端接P2.0 AMX0P=0x08; //负端接地 AMX0N=0x1F; //右对齐，转换时针为2MHZ REF0CN=0x08; //写AD0BUSY 启动A/D转换器 }

void TimerInit() { TMOD=0x01; TH0=0xd8; TL0=0xf0; TR0=1; }

void InterruptsInit(void) { EA=1; ET0=1; EX0=1; PX0=1; IE0=0; }

void PortIoInit(void) //I/O口初始化 { SFRPAGE=0x0f; P0MDIN=0xe7; //P0.3、P0.4模拟量输入 P0MDOUT=0x83; //P0.0、P0.1、P0.7推拉式输出 P0SKIP=0xf9; //P0.1、P0.2被交叉开关跳过 P1MDIN=0xff; //P1设置为数字量输入 P1MDOUT=0xff; //P1设置为推拉式输出 P1SKIP=0xff; //P1被交叉开关跳过 P2MDIN=0xff; //P2设置为数字量输入 P2MDOUT=0xff; //P2设置为推拉式输出 P2SKIP=0xff; P3MDIN=0xff; //P3设置为数字量输入 P3MDOUT=0xff; //P3设置为推拉式输出 P3SKIP=0xff; P4MDOUT=0xff; //P4.5设为OC 输出，其余推拉式输出 XBR0=0x01; //使能UART XBR1=0xC0; //禁止弱上拉，交叉开关允许 SFRPAGE=0x00; return; }

void XramInit(void) //外部数据储存器初始化 { SFRPAGE=0x0f; EMI0CF=0x07; //引脚复用方式 SFRPAGE=0x00; return; }

void PcaInit(void) //PCA初始化 { PCA0CN=0x40; //允许PCA 计数器/定时器 PCA0MD=0x00; //禁止看门狗定时器 return; }

void InitDevice(void) { OscInit(); PortIoInit(); XramInit();

//SmbInit(); //UartInit(); ADC_init(); TimerInit(); InterruptsInit(); Int0Init(); PcaInit(); return; }

void CheckLcd() {

uchar temp = 0x00; uchar xdata *addr; while (1) { addr=RCOMADDR; temp=*addr; temp &= 0x80; if(temp == 0x00) break; } }

void WriteCom(uchar n) { uchar xdata *addr; CheckLcd(); addr=WCOMADDR; *addr=n; }

void WriteData(uchar m) { uchar xdata *addr; CheckLcd(); addr=WDATADDR; *addr = m; }

void InsitiLcd() { WriteCom(0x30); //设为基本指令集 WriteCom(0x01); //清屏 WriteCom(0x0c); //开整体显示 }

void DispHan( uchar code *a,uchar m,uchar k) // 书本177页有详细解释 { uchar dat, i, j, length; length = k/2; WriteCom(m); for (i=0;i

void DispShu( unsigned int a,uchar m) { WriteCom(m); WriteData(a+0x30); }