單片機控制系統(tǒng)課程設計--基于單片機的電壓測量系統(tǒng)的設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 概述1</b></p><p>　　1.1本設計研究的背景及意義1</p><p>　　1.2本課題研究的主要內容1</p><p>　　1.3各部分元件介紹1</p><p>　　第2章

2、 硬件設計3</p><p>　　2.1 設計的方案3</p><p>　　2.2 基本原理3</p><p>　　第三章 軟件設計5</p><p>　　3.1 程序的主程序流程圖5</p><p><b>　　3.2實驗步驟5</b></p><p>　　

3、第4章 調試結果及分析7</p><p><b>　　心得與體會8</b></p><p><b>　　參考文獻9</b></p><p><b>　　附錄10</b></p><p><b>　　第1章 概述</b></p><

4、;p>　　1.1本設計研究的背景及意義</p><p>　　在廣泛的自動控制領域中，需要有類似微型計算機功能的支持，但常常又不能把微型計算機安裝在設備里面。因此，微型控制器的一個重要分支（單片機）應運而生。SPCE061A單片機的CPU內核是一個通用核結構，除此之外的其他功能模塊均為可選結構，借助這種通用結構附加可選結構的積木式的構成，便可形成各種不同系統(tǒng)派生產(chǎn)品，以適應不同的應用場合。本次課題所選用的就為

5、LCD顯示模組模塊。LCD就是指數(shù)碼相機的液晶顯示屏（LCD，全稱為Liquid Crystal Display），LCD的特點包括低壓微功耗，平板型結構，被動顯示型，顯示信息量大，易于彩色化，無電磁輻射，長壽命等。</p><p>　　1.2本課題研究的主要內容</p><p>　　本次設計要求完成基于單片機的電壓測量系統(tǒng)的設計。系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集A/D轉換模塊，單片機控制模塊和驅動顯示模

6、塊。主程序利用C語言編寫，中斷服務程序利用匯編語言編寫，實現(xiàn)一個模擬電壓表的功能，要求電壓表能夠測量電壓值，在液晶顯示器上顯示并播報測量電壓值。</p><p>　　在開機運行后，顯示一個圖片MM.bmp，顯示并播放當前電位所在位置的電壓；變化R22電位器，顯示并播報R22電位器變化后的電壓，即只要R22電位器改變，系統(tǒng)就能自動測量出R22電位器的電壓，并把測量的到的電壓值播報并顯示出來。</p>

7、<p>　　1.3各部分元件介紹</p><p>　　SPCE061A提供了位控制結構的I/O端口，每一位都可以被單獨定義用于輸入或輸出數(shù)據(jù)。通常，對某一位的設定包括以下3個基本項：數(shù)據(jù)向量Data、屬性向量Attribution和方向控制向量Direction。3個端口內每個對應的位組合在一起，形成一個控制字，用來定義相應I/O口位的輸入輸出狀態(tài)和方式。SPCE061A有32個可編程I/O端口，分為兩

8、組：IOA0~15口和IOB0~15口，其中每一個端口都可以被單獨設置為輸入或者輸出口。</p><p>　　SPLC501液晶顯示模組采用的驅動控制芯片為凌陽科技的SPLC501A芯片，SPLC501A為液晶顯示控制驅動器，SPLC501A單芯片液晶驅動，可以直接與其他微控制器接口總線相連。微控制器可以將顯示數(shù)據(jù)通過8位數(shù)據(jù)總線或者串行接口寫到SPLC501A的顯存中。</p><p>

9、　　SACM_S480語音播放也有自動和手動兩種方式，無論利用自動方式還是手動方式進行播放，都要通過語音播放初始化，即初始化為自動方式或者手動方式，取數(shù)據(jù)，填充語音隊列，譯碼播放的過程。在自動方式里，取語音數(shù)據(jù)，填充語音隊列，對語音資源進行解碼，以及輸出隊列的過程只需通過SACM_S480_ServiceLoop()一條語音就可以實現(xiàn)。</p><p><b>　　第2章 硬件設計</b>&

10、lt;/p><p><b>　　2.1 設計的方案</b></p><p>　　硬件連接圖如圖2-1。IOA8~IOA15連接SPLC501液晶顯示模塊的D0~D7，IOB4連接AO，IOB5連接RWP，IOB6連接EP，RE連接/RES，IOB9連接/CS，VR、C86和PS跳線都與V3短接，把SPLC501液晶顯示模組的時序選擇為6800時序，即把JP6中所有左右兩排

11、的引針用跳線短接；兩路音頻輸出J8和J13中靠左邊的兩個引針用跳線短接；IOA0連接R22電位器，即用排線把J26的第0號引針和J17（雙0~3V的直流電平輸入電路其中之一）中任一引針連接起來。</p><p>　　本實驗中，通過SPCE061A內部ADC采集數(shù)據(jù)，如圖2-1。實驗箱上V3為3.3V，當滑動頭變化時，IOA0口輸入的電壓就隨著變化；當已經(jīng)通過[P_ADC_MUX_Ctrl]啟動轉換，通過[P_AD

12、C_MUX_Ctrl]設置從LINE_IN1輸入時，因為LINE_IN1也就是IOA0，所以IOA0口輸入的電壓變化時，就會送入A/D轉換器變化的值，A/D轉換器采集轉換；通過讀取[P_ADC_MUX_Data]轉換得到數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)計算成電壓值，計算出電壓值的個位、小數(shù)點后第一位、小數(shù)點后第二位、小數(shù)點后第三位、小數(shù)點后第四位。</p><p>　　圖 2-1硬件連接圖</p><p&g

13、t;<b>　　2.2 基本原理</b></p><p>　　本課題用到的實驗箱硬件模塊為：SPCE061A核心及周邊電路模塊（包含32個I/O口），LCD顯示模組模塊，雙0~3.3V直流電平輸入電路模塊，兩路音頻輸出電路模塊。</p><p>　　圖2-2 0~3.3V直流電平輸入電路</p><p>　　圖 2-3 硬件原理圖</

14、p><p><b>　　軟件設計</b></p><p>　　3.1 程序的主程序流程圖</p><p>　　主程序流程圖如圖3-1，初始化LCD后，顯示開機圖片MM；進入電壓測量循環(huán)：啟動轉換，采集20個轉換數(shù)據(jù)并取平均值，主要是為了減少誤差；計算電壓值；如果和上次電壓值之差小于±0.1V，則電壓沒有變化，返回繼續(xù)采集數(shù)據(jù)；如果和上次電

15、壓值之差大于±0.1 V，表示有電壓變化，計算電壓各位（包括個位到小數(shù)點后四位）的數(shù)；清屏，顯示圖片MM；播報并顯示電壓值。 </p><p>　　圖 3-1 程序流程圖</p><p><b>　　3.2實驗步驟</b></p><p>　　1. 新建一個工程ex10_VoltageMeasureFrom0To3，新建一個C語言程序

16、main.c。（根據(jù)編程需要，讀者可自行新建其他文件）。</p><p>　　2. 拷貝支持sacmv26e.lib的匯編語言文件hardware.asm和頭文件hardware.h、hardware.inc以及頭文件SPCE061A.h和SPCE061A.inc到ex10_VoltageMeasureFrom0To3工程文件夾。</p><p>　　3. 拷貝語音播放庫sacmv26e.

17、lib和頭文件s480.h、s480.inc到ex10_ VoltageMeasureFrom0To3工程文件夾。</p><p>　　4. 拷貝語音資源到當前工程的文件夾中，并將語音資源加載到工程中；語音資源可在IDE的安裝路徑\SPCE061A\example\IntExa\ ex10_VoltageMeasureFrom0To3\voice文件夾中找到。</p><p>　　5.拷貝

18、SPLC501液晶顯示DataOSforLCD.asm、SPLC501Driver_IO.asm、SPLC501Driver_IO.inc、SPLC501User.c和SPLC501User.h五個LCD驅動程序到ex10_ VoltageMeasureFrom0To3工程文件夾。</p><p>　　6. 在IDE集成開發(fā)環(huán)境的Project􀃆Setting􀃆link中鏈接s

19、acmv26e.lib庫到工程中。</p><p>　　7. 添加hardware.asm、DataOSforLCD.asm、SPLC501Driver_IO.asm和SPLC501User.c到工程文件的“Source Files”，添加s480.h、s480.inc、hardware.h、hardware.inc、SPLC501Driver_IO.inc、SPLC501User.h六個頭文件到“Head Fi

20、les”。</p><p>　　8. 按照程序流程圖編寫程序。</p><p>　　9. Rebuild All。</p><p>　　10. 按照硬件連接圖連接硬件。注意把J17的任一引腳和J26中的第0號引腳連接，把JP3和JP7的所有跳線全部拔掉，以免對I/O口的數(shù)據(jù)造成影響。 </p><p>　　11. 下載程序，運行。 </

21、p><p>　　12. 調節(jié)R22電位器（雙0~3.3V直流電平輸入電路模塊中下面一個電位器），觀察LCD顯示數(shù)據(jù)和實驗箱播報的數(shù)據(jù)，分析是不是和實驗要求相統(tǒng)一。</p><p>　　第4章 調試結果及分析</p><p>　　實現(xiàn)一個模擬電壓表的功能，要求電壓表能夠測量電壓值，在液晶顯示器上顯示并播報測量電壓值. 開機（運行）后，顯示一個圖片 ，顯示并播放當前電位器所

22、在位置的電壓；變化 R22 電位器，顯示并播報 R22 電位器變化后的電壓；即只要 R22 電位器改變，系統(tǒng)就能自動測量出 R22 電位器的電壓，并把測量得到的電壓值播報并顯示出來。</p><p><b>　　圖4-1 實驗結果</b></p><p><b>　　心得與體會</b></p><p>　　通過這次課程設計

23、使我更進一步掌握了SPCE061A內部ADC的使用方法，同時熟悉了凌陽單片機試驗箱LCD顯示模塊的使用方法，熟悉了SACM-S480格式的語音播放方式。</p><p>　　通過對單片機資料的查閱和應用，更進一步增加了對單片機知識的理解和運用能力。本文列出了系統(tǒng)具體的硬件原理圖,硬件連接方案，軟件流程圖和具體匯編語言程序設計與調試等方面。在這次課程設計的過程中學會了凌陽十六位單片機的基本使用，感受到了熟練掌握它對

24、于自動化專業(yè)的同學的重要性?？傮w來說這次的科研實踐很成功，達到了預想的目的，學到了知識，提高了能力，完成了任務。在此感謝指導老師的悉心教導，改正了很多不曾發(fā)現(xiàn)的問題，為即將的畢業(yè)設計打下了基礎。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]杜剛. 16位單片機原理及應用學習與實驗指導[M]．北京：中國電力出版社，2008.12.</p

25、><p>　　[2]羅亞飛.凌陽16位單片機應用基礎[M]．北京：北京航空航天大學出版社，2003.12.</p><p>　　[3]李曉白.凌陽16位單片機C語言開發(fā)[M]．北京：北京航空航天大學出版社，2006.7.</p><p>　　[4]李朝青.單片機原理及接口技術（修訂版）[M]．北京：北京航空航天大學出版社，1998.5.</p><

26、p><b>　　附錄 總程序</b></p><p>　　//=====================================================================================================</p><p>　　// 工程名稱：0~3V電壓測量表</p><p>

27、;　　// 功能描述: </p><p>　　// 0~3V電壓測量表</p><p>　　// 采集電壓經(jīng)LCD顯示出來，并語音提示電壓值 </p><p>　　// 涉及的庫：CMacro1016.lib</p><p>　　// SacmV26e.l

28、ib</p><p>　　// 組成文件:main.c/SPLC501User.c</p><p>　　//ISR.asm/hardware.asm/SPLC501Driver_IO.asm/DataOSforLCD.asm</p><p>　　// 480.h/480.inc/hardware.h/hardware.inc</p&g

29、t;<p>　　//SPLC501Driver_IO.inc/SPLC501User.h/SPCE061A.h/SPCE061A.inc</p><p>　　//硬件連接：選擇IOA0口為AD輸入</p><p>　　// LCD數(shù)據(jù)IOA8-IOA15，AOP:IOB4,R/W:IOB5,EP:IOB6，片選由IOB9提供</p&

30、gt;<p>　　// 注意：拔掉usb的數(shù)據(jù)線 </p><p>　　// 維護記錄:2005-10-17</p><p>　　//====================================================================================================</p

31、><p>　　//========================================================================</p><p>　　//文件名稱：main.c</p><p>　　//功能描述：采集電壓經(jīng)LCD顯示出來，并語音提示電壓值 </p><p>　　//維護記錄：2005

32、-10-17v1.0</p><p>　　//========================================================================</p><p>　　#include "VolMeasure.h" //定義了一個結構體</p><p

33、>　　#include "MM.h"</p><p>　　#include "SPLC501User.h"</p><p>　　#include "SPCE061A.h"</p><p>　　unsigned int AD_Read(void);</p><p>　　void

34、PlayS480(int Result);</p><p>　　//========================================================================</p><p>　　//語法格式：int main(void)</p><p>　　//實現(xiàn)功能：主程序</p><p>

35、<b>　　//參數(shù)：無</b></p><p>　　//返回值：int 無意義</p><p>　　//========================================================================</p><p>　　int main(void)</p><p&

36、gt;<b>　　{</b></p><p>　　int i=0,j=0,k=0,m;</p><p>　　float fVolVal;</p><p>　　int uiVolFlag=0,uiVolFlagOne=0;</p><p>　　long int uiVolFlagHow=0;</p><

37、p>　　unsigned int uiData;</p><p>　　long int liDataVol;</p><p>　　struct ST_VolValude VolValude; //0-3。3V電壓表服務結構</p><p>　　VolValude.VolTureValudeB=7;

38、 //初始化電壓采集值</p><p>　　LCD501_Init(0x00); //初始化LCD</p><p>　　LCD501_SetPaintMode(4); //設置LCD顯示圖象模式為取反疊加模式</p><p>　　

39、LCD501_ClrScreen(0); //清屏</p><p>　　LCD501_Bitmap(0,0,(unsigned int *)encoding_00); //顯示開機圖片</p><p>　　fVolVal=0.0;</p><p>　　while(1)

40、 //主循環(huán)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　*P_DAC_Ctrl = 0;</p><p>　　*P_ADC_Ctrl = C_ADCE+C_MIC_DIS+C_AGCN+C_DAC_OUT3mA+C_VEXTREF_DIS+C_V2VREFB_DIS; &l

41、t;/p><p>　　uiData = *P_ADC_LINEIN_Data; </p><p>　　while((*P_ADC_MUX_Ctrl&0x8000)!= 0x8000); </p><p>　　*P_ADC_MUX_Ctrl=C_ADC_CH1;</p><p>　　/

42、/播放語音后會改變P_ADC_Ctrl的設置</p><p>　　uiData=AD_Read(); //丟掉第一個數(shù)</p><p><b>　　j=0;</b></p><p>　　for(i=0;i<20;i++)

43、 //采20個數(shù)據(jù)到VolValude.VolValudeA[j]</p><p><b>　　{</b></p><p>　　*P_Watchdog_Clear=C_WDTCLR;</p><p>　　uiData=AD_Read();</p><p>　　VolValude.VolValudeA[

44、j]= uiData;</p><p><b>　　j++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　uiVolFlagOne=0xff;</p><p>　　uiVolFlag=0;</p><p><b>　　j=0;</b&g

45、t;</p><p><b>　　uiData=0;</b></p><p>　　liDataVol=0;</p><p>　　for(i=0;i<20;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　liDataVol=liDataVol+Vol

46、Valude.VolValudeA[j];</p><p><b>　　j++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　uiData=liDataVol/20; //取20個數(shù)據(jù)的平均值，以減少誤差</p><p>

47、　　VolValude.VolTureValudeA=(float)uiData*3.3/0xffc0;</p><p><b>　　//得到電壓值</b></p><p>　　fVolVal=VolValude.VolTureValudeB-VolValude.VolTureValudeA;</p><p>　　if(fVolVal<0

48、.1&&fVolVal>(-0.1)) //和前一次數(shù)據(jù)比較，有變化更新顯示和語音提示</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(k==0) </b></p><p><b>　　{</b></p>&

49、lt;p><b>　　k++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else k++;</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　else</b><

50、;/p><p><b>　　{ </b></p><p>　　k=0; //取得要在LCD上顯示的數(shù)據(jù)，存入VolValude.LCD[j]</p><p>　　VolValude.VolTureValudeB=VolValude.VolTureValu

51、deA;</p><p>　　uiVolFlagHow=VolValude.VolTureValudeA*10000;</p><p>　　VolValude.LCD[0]=uiVolFlagHow/10000%10;</p><p>　　VolValude.LCD[1]=uiVolFlagHow/1000%10;</p><p>　　Vol

52、Valude.LCD[2]=uiVolFlagHow/100%10;</p><p>　　VolValude.LCD[3]=uiVolFlagHow/10%10;</p><p>　　VolValude.LCD[4]=uiVolFlagHow%10;</p><p><b>　　//LCD數(shù)據(jù)更新</b></p><p>

53、;　　m = LCD501_GetPaintMode();//獲取當前圖象疊加模式</p><p>　　LCD501_SetPaintMode(2);//設置為清除模式</p><p>　　LCD501_Rectangle(68,40,127,56,PAINT_SOLID);//清除數(shù)據(jù)顯示區(qū)</p><p>　　LCD501_SetP

54、aintMode(m);//圖象疊加模式恢復</p><p>　　//////////////////////////////////////////////////顯示AD轉換數(shù)值以及語音播報結果</p><p>　　LCD501_PutChar(68,40,('0'+VolValude.LCD[0])); &

55、lt;/p><p>　　LCD501_PutChar(76,40,'.'); </p><p>　　PlayS480(VolValude.LCD[0]);</p><p>　　PlayS480(10);</p><p>　　LCD501_PutChar(78,40,('0'+VolValude.LCD[1]))

56、;</p><p>　　PlayS480(VolValude.LCD[1]);</p><p>　　LCD501_PutChar(88,40,('0'+VolValude.LCD[2]));</p><p>　　PlayS480(VolValude.LCD[2]);</p><p>　　LCD501_PutChar(98

57、,40,('0'+VolValude.LCD[3]));</p><p>　　PlayS480(VolValude.LCD[3]);</p><p>　　LCD501_PutChar(108,40,('0'+VolValude.LCD[4]));</p><p>　　PlayS480(VolValude.LCD[4]);</

58、p><p>　　LCD501_PutChar(116,40,'V');</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//=============

59、================================================ </p><p>　　// 語法格式: void AD();</p><p>　　// 實現(xiàn)功能:數(shù)據(jù)采集</p><p>　　// 參數(shù): 無</p><p>　　// 返回值: bData-采得的數(shù)據(jù)</

60、p><p>　　//=============================================================</p><p>　　unsigned int AD_Read(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int bData;</

61、p><p>　　while(!(*P_ADC_MUX_Ctrl&0x8000));//等待采樣完成</p><p>　　bData=*P_ADC_LINEIN_Data; </p><p>　　bData = bData&0xffc0;</p><p>　　return bData;</p><p>&

62、lt;b>　　}</b></p><p>　　//============================================================= </p><p>　　// 語法格式: void PlayS480(int Result);</p><p>　　// 實現(xiàn)功能:語音播放</p><

63、;p>　　// 參數(shù): int Result-要播放的段</p><p>　　// 返回值: 無</p><p>　　//=============================================================</p><p>　　void PlayS480(int Result)</p>

64、<p><b>　　{</b></p><p>　　SACM_S480_Initial(1); //播放初始化，來自于SacmV26e.lib</p><p>　　SACM_S480_InitQueue();</p><p>　　SACM_S480_Play(Result, 3, 3);<

65、;/p><p>　　while((SACM_S480_Status()&0x0001) != 0) //填充隊列播放，來自于SacmV26e.lib</p><p><b>　　{</b></p><p>　　SACM_S480_ServiceLoop();</p><p>　　*P_Watchdog_Clear

66、=C_WDTCLR;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　SACM_S480_Stop(); //停止播放，來自于SacmV26e.lib</p><p>　　__asm("FIQ OFF"); </p><p><