PSOC 重庆邮电大学 电子实训2

电子系统综合实训2实训报告

学院：通信与信息工程学院

指导老师：刘科征

组员： 0111208班周易德

组员： 0121208班刘君亮

组员： 0121208班伍岳

2015年5月10 日

第1章设计要求与方案论证

1.1 设计要求：

A.基本要求（60）

（1）设计一个基于PSoC实验平台的数字电压表，对实验平台电位器输出电压进行测量，测量结果通过LCD显示；

（2）测量范围：0~VDD；

（3）测量结果保留1位整数，1位小数，单位‘V’，要求显示稳定；

（4）测量误差小于0.2V。

B.扩展要求（40）

（1）测量结果保留两位小数，要求显示稳定；

（2）测量误差小于0.1V；

（3）通过按键设定测量报警门限，当测量电压超过门限，蜂鸣器产生报警声。

1.2 系统基本方案选择和论证

要求明确，方案统一:使用学校YF101 PSOC开发板上资源实现目标功能。

1.3 元件选择最终方案

对此次设计作品的方案选定：采用PSOC3作为核心；采用内部AD作为电压测量计；采LCD1602字符液晶作为显示模块；使用四个开关来控制；蜂鸣器用作报警；一个串口用于通讯。

第2章背景知识介绍

2.1 PSOC与Cypress PSOC 3简介

2.1.1 PSOC简介

可编程化系统单芯片（PSoC），是一种可编程化的混合讯号阵列架构，由一个芯片内建的微控制器（MCU）所控制，整合可组态的类比与数位电路，内含UART、定时器、放大器（amplifier）、比较器、数位类比转换器（ADC）、脉波宽度调变（PWM）、滤波器（Filter）、以及SPI、GPIO、I2C 等元件数十种元件，协助客户节省研发时间。Altera、Atmel、Xilinx、Lattice皆有推出PSoC产品。实现PSoC有两种方法：利用 FPGA／CPLD；另一是在ASIC中加入可编程模组。

凭借其独特的可配置模块阵列，PSoC ® 3 成为一个真正的系统级解决方案，可在单个芯片中提供微控制器单元（MCU）、存储器、模拟和数字外设功能。 CY8C32 系列提供了一种新型的信号采集、信号处理和控制方法，并具有高精度、高带宽和高灵活性等特点。其模拟功能涵盖了从热电偶信号（接近直流电压）到超声波信号的广泛信号范围。 CY8C32 系列可以处理数十个数据采集通道和模拟输入，这在每个通用输入 / 输出（GPIO）引脚上都可实现。 CY8C32 系列还是一个高性能的可配置数字系统，部分器件具有USB、多主控内部集成电路（I 2 C）等接口。除了通信接口之外，CY8C32 系列还具有易于配置的逻辑阵列，至所有 I/O 引脚的灵活走线，以及高性能的单周期 8051 微处理器内核。借助 PSoC Creator™这一基于层级的原理图设计输入工具，您可使用丰富的预建组件和布尔基元库来轻松创建系统级设计。使用 CY8C32 系列不仅可以实现模拟和数字材料表的集成，而且只需通过简单的固件更新，即可轻松纳入最新的设计变更。

2.1.3 所用实验板

YF101 PSOC3 实验平台

2.2 LCD模块

工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。（16列2行）。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。在PSOC中，字符 LCD 组件包含一组库例程，通过这些库例程易于使用遵循Hitachi 44780 标准 4 位接口的一行、两行或四行 LCD 模块。该组件提供 API 用于实现水平和垂

直条形图，您也可以创建和显示自己的自定义字符。使用字符 LCD 组件可向产品用户，或在设计和调试过程中的开发人员显示文本数据。

2. 3 PSOC中的AD模块

`Delta Sigma 模数转换器（ADC_DelSig）可为精密测量应用提供低功耗、低噪声前端。它可用于多种应用，具体取决于分辨率、采样速率和操作模式。它能够对 16 位音频进行高速低分辨率通信处理，并且能够对应变计、热电偶和其他高精度传感器进行高精度的 20 位低速转换。处理音频信息时，ADC_DelSig 采用连续操作模式。当用于扫描多个传感器时，ADC_DelSig 采用其中一个多样本采样模式。用于单点高分辨率测量时，ADC_DelSig 采用单一样本采样模式。Delta sigma 转换器使用过采样在更广泛的频谱上扩展量化噪声。该噪声的形成是为了将其大部分移至输入信号的带宽之外。内部低通滤波器用于滤出所需输入信号带宽外的噪声。这使 delta-sigma 转换器能够良好地用于高速中分辨率（8 至 16 位）和低速高分辨率（16 至 20 位）应用。采样速率可调整为每秒 10 至384000 次采样，具体取决于工作模式和分辨率。选择转换模式可简化与音频等单流信号的连接，或多个信号源间的复用。

特点：分辨率可选，8 至 20 位；每个分辨率有 11 个输入范围；采样速率为 8 到 384 ksps；工作模式：单样本采样模式、多样本采样模式、连续模式、多样本（加速）采样模式；高输入阻抗输入缓冲器；可选的输入缓冲器增益（1、2、4、8）或输入缓冲器旁路；多个内部或外部电压参考选项；自动功耗配置；最多四个 ADC 动态配置。

2.4 PSOC中的串口模块

UART 提供异步通信，常用串行异步通信设备为 RS232 或 RS485。UART 组件可配置为全双工、半双工、单接收 RX 或单发送 TX 通信方式。所有通信方式都提供相同的基本功能。它们之间的差异仅在于使用的资源量。为了帮助处理 UART 接收和传送数据，提供了独立大小可配置的缓冲区。SRAM 中的独立循环接收和发送缓冲区和硬件 FIFO 缓冲区可确保数据不会被遗漏。这种机制有利于CPU 利用更多的时间处理关键的实时任务而不是专职服务 UART。在多数应用中，可通过选择波特率、奇偶校验、数据位数以及起始位数轻松配置 UART。RS232最常见的配置通常列为“8N1”（全称为八个数据位、无奇偶校验、一个停止位）。这是 UART组件的默认配置。因此，在多数应用中只需设置波特率。UART 的第二个常见用途是用于多节点RS485 网络。UART 组件支持带有硬件地址检测功能的 9 位寻址模式，以及用于在传输过程中控制 TX 收发器和输出的使能信号。UART 具有悠久的历史，因此随时间推移产生了许多物理层和协议层的接口形式。这些接口形式包括（但不限于）RS423、DMX512、MIDI、LIN 总线、传统终端协议和 IrDa。为了支持常用的UART 接口形式，UART 组件支持对数据位数、停止位数、奇偶校验、硬件流控制以及奇偶校验生成和检测的配置。