电子系统设计实践报告

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。

在电子系统中应用得很多。

本课题设计的频率计应达到如下指标：1．AD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3.2系统核心模块上位机模块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 <for_stc_wjx.h> //包含文件#include <math.h>#define SYSCLK 11059200 //MHz#define BAUD 9600 //串口波特率#define times 500 //微秒#define T2x12 1 //计数脉冲12分频#define S2RI 0x01#define S2TI 0x02sbit clk_A=P1^2; //P1.1做数字输出口线unsigned 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=y>>8; //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=0x33; //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：#include <for_stc_wjx.h>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) interrupt 5 //ADC中断服务程序{flag=1;result=ADC_RES<<8;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 <for_stc_wjx.h>#include <STC15F2K60S2.H>#include <stdio.h>#include <math.h>#include <intrins.h>#define fosc 11.0592#define n_constent 10 //12#define number 360/n_constentsbit cs1=P3^4; // /cs1sbit cs2=P3^5; // /cs2sbit wr=P3^6; // /wrunsigned char data x[number];unsigned char data y[number];void main(void){unsigned char i;wr=0;cs2=0;if(cs1==0){for(i=0;i<number;i++){x[i]=(20*sin(i*n_constent*3.1415/180)+100);}while(1){for(i=0;i<number;i++){P0=x[i];}}}if(cs2==0){for(i=0;i<(number/2);i++) {y[i]=00;}for(i=0;i<(number/2);i++) {y[number/2+i]=0xf0;}while(1){for(i=0;i<number;i++){P0=y[i];}}}}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是在原理图的基础上做出来的。

首先需要从原理图导入到PCB中，当然这其中会有各种各样的错误。

其中引脚封装的错误最为突出。

需要注意的是，引脚封装尺寸老师并没有给出，需要我们自己用尺子粗略的量出来，当然这样的结果就是自己设计的板子精确度带来了影响。

top layerBottom layer具体工程详见pcb的工程文件夹，其中有详细的文件及库文件。

4.2.2 软件部分单片机程序。