智能仪器仪表设计技术实验指导书

智能仪器仪表设计技术实验指导书目录1 单片机实验板 (3)1.1 资源介绍 (3)1.2原理图 (5)1.3 PCB丝印图 (7)2 KEIL软件的使用 (8)3 STC-ISP下载软件的使用方法 (16)实验一数据采集系统的设计与实现 (19)实验二键盘及LCD显示 (23)实验三基本数据处理算法 (29)实验四基于单片机的智能仪器综合设计实验 (32)实验五PID温度控制器 (33)1 单片机实验板1.1 资源介绍1）采用STC8952RC（与标准51指令、脚位完全兼容），支持在线串行ISP下载。

2）供电方式：USB供电及下载3）USB转串口RS232 (PL2303芯片)4）4个LED发光管，1个电源指示灯5）四位数码管6）4个独立式键盘（包含外部中断按键），1个复位或下载按键7）DS1302 一片8）AT24C02一片9）热敏电阻1支10) 加热电阻 1个11）12864液晶显示接口12）PCF8573一片13）AD电位器一个14) 蜂鸣器一个15）DS18B20温度传感器（选配件）16）IrDA红外接收头（遥控器为选配件）产品图片：资源分配图如下：1.2原理图USB 电源PL2303 下载芯片红外接收 蜂鸣器 5V GND复位 下载键电源 指示灯四个独立按键MCU ： STC89C52 所有IO 引出24C02 DS130发热电阻 DS18B20接口 热敏电阻 12864液晶接口PCF8573DA 指示加热指示灯 AD 电位器1.3 PCB丝印图2 KEIL软件的使用KEIL是51单片机开发的最常见的开发软件。

成功安装好KEIL软件后，即可看到电脑桌面上Keil软件图标,如下图。

1.双击图标，打开软件，出现如下界面。

在打开的窗口中，选择“Project”菜单：2.点击“New Project”出现一个创建工程对话框，选择工程所建路径，并输入工程的文件名（建议用英文），点击“保存”：3.之后出现芯片选择界面，如下图：4.这里，选取常用51芯片即可，选择“Philips”下的“8Xc51RC+”芯片：5.点击“确定”，在出现如下对话框时，选择“否”：6.至此，已成功建立工程。

界面如下图所示：7.点击“Project”菜单下面的“options for Target‘Target 1’”选项，出现如下选项框：8．选择“output”页面，选中“create Hex File”，并可在“Name of Executable:”输入框中，重新输入生成HEX文件的文件名，然后点“确定”，以在程序编译时，实时生成需下载到单片机中的HEX文件。

9.点击“File”菜单下面的“New”选项，再点击“File”菜单下面的“Save”选项，保存文件。

输入文件名（C文件扩展名为“.c”，汇编文件扩展名为“.asm”），如下图：取名为main.c：10.在新建的文件里，进行程序编制，如图：11.程序编制完成后，保存文件。

将源程序文件加载到工程中。

加载方法为：右击“Source Group”,在出现的选项列表中，选择“Add Files to Group ‘source Group 1’”,如下图所示：12.在出现的对话框中，选择刚编辑的源文件（main.c）,点击“Add”,如图：13.添加成功后，点击“Project”菜单下面的“Rebuild all target files”选项。

当编译通过之后HEX文件才能生成，如下图。

如果程序有错误，编译结果框中会有提示错误。

双击对应的错误列表，可定位到源程序的位置，以便快速寻找错误。

3 STC-ISP下载软件的使用方法该软件将已生成的HEX文件下载到单片机中。

具体步骤如下：1.双击STC-ISP图标：2.然后在“单片机型号”列表中选择单片机型号（应选择单片机板中的CPU型号），如下图：3.点击“打开程序文件”按钮，找到所要下载的HEX文件，并选中，选择“打开”，如下图:4.选择串口的对应端口号，（根据自己的硬件连接端口）(如COM1)。

提示：使用电源线即可下载。

但下载之前需安装USB转串口驱动程序。

将板子与电脑连接后，请查看“设备管理器”中的COM识别端口号。

5.然后选“MaxBuad”中的波特率，也可以选默认值。

6.点击“下载/编程”按钮，然后按下板子上的红色下载键，进行文件下载。

7.稍等几秒，即可下载完成,如图：实验一数据采集系统的设计与实现一、实验目的学会用51单片机模拟I2C总线接口，实现与PCF8573 8位AD/DA转化器的接口，学会用单片机实现数据采集的方法。

二、实验设备及器件PC机一台51单片机实验板一台（含PCF8951芯片）万用表、示波器三、实验内容编写一段程序，采集PCF8573四路AD通道的模拟信号值，将采集的电压值用四位数码管显示出来。

四、实验电路原理图AIN0-AIN3为4路模拟输入信号，时钟信号SCL接至单片机P36，数据线SDA接至P37。

五、参考例程#include "STC89C52RC.h"#include <I2C.H>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define PCF8591 0x90 //PCF8591 地址#define THCO 0xf8 //11.0592MHZ晶振#define TLCO 0xcb //定时2ms时间常数值unsigned char Data_Buffer[4]={1,2,3,4};uchar code Duan[17]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x76};sbit P24=P2^4; //四个数码管的位码口定义sbit P25=P2^5;sbit P26=P2^6;sbit P27=P2^7;bit flag=0;bit DACconversion(unsigned char sla,unsigned char c, unsigned char Val);bit ISendByte(unsigned char sla,unsigned char c);unsigned char IRcvByte(unsigned char sla);/******************************/void main(void) //主程序{unsigned int v;unsigned char AD_CHANNEL=0;unsigned int D[5]={0,0,0,0,255};TMOD=0x11; //设置定时器0工作模式,16位计数模式TH0=THCO;TL0=TLCO;TR0=1; //启动定时器ET0=1; //使能定时器中断EA=1; //开总中断while(1){if(flag==1){flag=0;if(++AD_CHANNEL>4) AD_CHANNEL=0;switch(AD_CHANNEL){case 0: ISendByte(PCF8591,0x40);D[AD_CHANNEL]=IRcvByte(PCF8591); //ADC3 模数转换4break;case 1: ISendByte(PCF8591,0x41);D[AD_CHANNEL]=IRcvByte(PCF8591); //ADC0 模数转换1break;case 2: ISendByte(PCF8591,0x42);D[AD_CHANNEL]=IRcvByte(PCF8591); //ADC1 模数转换2break;case 3: ISendByte(PCF8591,0x43);D[AD_CHANNEL]=IRcvByte(PCF8591); //ADC2 模数转换3break;}v=D[AD_CHANNEL];Data_Buffer[0]=AD_CHANNEL;Data_Buffer[1]=v/100%10;Data_Buffer[2]=v/10%10;Data_Buffer[3]=v%10;}}}void timer0() interrupt 1 //定时器中断服务子程序{static unsigned int count=0;//软计时变量定义static unsigned char Bit=0; //静态变量，退出程序后，值保留TH0=THCO;TL0=TLCO;Bit++;if(Bit>=4)Bit=0;P2|=0xf0; //先关位码P0=Duan[Data_Buffer[Bit]]; //开段码if(Bit==0)P0|=0x80;switch(Bit) //送位码{case 0: P24=0;break;case 1: P25=0;break;case 2: P26=0;break;case 3: P27=0;break;}count++;if(count>=250) //半S时间到{count=0;flag=1;}}六、思考题通过按键设定待转换通道，并将该通道的采样值在数码管上显示出来。

七、实验成绩评定方法实验成绩包括实验完成质量、实验报告质量2部分组成，各部分所占比例分别为50%、50%。

八、实验报告要求1）实验名称2）实验目的3）实验要求4）实验步骤5）调试6）结果实验二键盘及LCD显示一、实验目的1.掌握独立式键盘的编程方法。

2.掌握LCD的接口技术和编程方法。

3.掌握仪器监控程序设计和调试方法。

二、实验要求1.利用实验板上提供的键盘电路，LCD显示电路,将实验二中采集的电压信号在LCD上显示出来，并显示通道号。

2.可以通过按键设定的待显示的通道号，并显示在LCD上。

三、预习与参考1. 结合ST7920 控制器系列中文图形液晶模块有关资料手册，详细了解ST7920接口设计技术。

2. 参考资料1）实验板说明书2）ST7920 控制器系列中文图形液晶模块资料手册四、实验仪器设备和材料清单单片机实验板、ST7920图形液晶模块、PC机；Keil c51软件、STC-ISP下载软件。

五、实验设计及实施的指导1.以单片机为核心，设计键盘及LCD的硬件电路，画出电路原理图。

2.设计键盘及LCD的控制软件，画出流程图，编写控制程序。

3.在指导教师指导下调试LCD显示程序。

4.在指导教师指导下调试按键程序。

5.综合调试直到满足设计要求。

注：1、2项须在课外完成。

六、参考资料LCD显示参考程序#include "reg51.h"#include "intrins.h"sbit CS =P1^0;sbit SID=P1^1;sbit SCLK=P1^2;sbit B_light=P2^7; //背光控制void delay(unsigned int j){unsigned char i;do{for(i=0;i<100;i++);}while(j--);}void send_command(unsigned char command_data) //发送命令{unsigned char i;unsigned char i_data,temp_data1,temp_data2;i_data=0xf8; //操作命令,可以查看资料delay(10);CS=1;SCLK=0;for(i=0;i<8;i++){SID=(bit)(i_data&0x80);SCLK=0;SCLK=1;i_data=i_data<<1;}i_data=command_data;i_data&=0xf0;for(i=0;i<8;i++){SID=(bit)(i_data&0x80);SCLK=0;SCLK=1;i_data=i_data<<1;}i_data=command_data;temp_data1=i_data&0xf0;temp_data2=i_data&0x0f;temp_data1>>=4;temp_data2<<=4;i_data=temp_data1|temp_data2;i_data&=0xf0;for(i=0;i<8;i++){SID=(bit)(i_data&0x80);SCLK=0;SCLK=1;i_data=i_data<<1;}CS=0;}void send_data(unsigned char command_data) //发送数据{unsigned char i;unsigned char i_data,temp_data1,temp_data2;i_data=0xfa; //操作命令,可以查看资料delay(10);CS=1;for(i=0;i<8;i++){SID=(bit)(i_data&0x80);SCLK=0;SCLK=1;i_data=i_data<<1;}i_data=command_data;i_data&=0xf0;for(i=0;i<8;i++){SID=(bit)(i_data&0x80);SCLK=0;SCLK=1;i_data=i_data<<1;}i_data=command_data;temp_data1=i_data&0xf0;temp_data2=i_data&0x0f;temp_data1>>=4;temp_data2<<=4;i_data=temp_data1|temp_data2;i_data&=0xf0;for(i=0;i<8;i++){SID=(bit)(i_data&0x80);SCLK=0;SCLK=1;i_data=i_data<<1;}CS=0;}void InitLCD() //液晶初始化{send_command(0x30); //功能设置:一次送8位数据,基本指令集send_command(0x06); //点设定:显示字符/光标从左到右移位,DDRAM地址加1 send_command(0x0c); //显示设定:开显示,显示光标,当前显示位反白闪动send_command(0x04); //显示设定:开显示,显示光标,当前显示位反白闪动send_command(0x01); //清DDRAMsend_command(0x02); //DDRAM地址归位send_command(0x80); //把显示地址设为0X80，即为第一行的首位}/* x,y为起始座标 x(0<=x<=3),y(0<=y<=7),x为行座标,y为列座标;how为要显示汉字的个数;str是要显示汉字的地址 */void DispHanzi(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char how,unsigned char *stri){unsigned char hi=0; //汉字显示if(x==0) send_command(0x80+y); //else if(x==1) send_command(0x90+y);else if(x==2) send_command(0x88+y);else if(x==3) send_command(0x98+y);for(hi=0;hi<how;hi++){send_data(*(stri+hi*2));send_data(*(stri+hi*2+1));}}void DispZimu(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char how,unsigned char *stri)//字母数字都可以显示{unsigned char hi=0; //字母显示if(x==0) send_command(0x80+y);else if(x==1) send_command(0x90+y);else if(x==2) send_command(0x88+y);else if(x==3) send_command(0x98+y);for(hi=0;hi<how;hi++){send_data(*(stri+hi));}}main(){InitLCD();B_light=0;DispHanzi(1,1,4,"北京时间");//第二行显示，2列显示汉字DispZimu(3,1,10,"0123456789");while(1);}七、成绩评定及实验报告格式要求参见实验一实验三基本数据处理算法一、实验目的1.掌握随机误差的数字滤波算法。