单片机原理及应用实践论文

单片机原理及应用实践论文

成员：李浩 0811*******倪丹军0811******* 徐倩0811*******

实验一 I/O口测试

程序将ledP04 和ledP05 分别定义给P0.4 和P0.5，用1和0分别表示灯的亮灭，通过程序改变灯的电平值变换再延时最终得到实验现象为P0.4和P0.5引脚连接的51RXD和51TXD交替闪烁。

实验二定时器与PCA

（1）、程序中将定时器2的高低8位字节重定义成一个16位的变量，每50ms 产生一次

中断，并使LED（P0.4 位）状态翻转，从而使得相应LED 灯每100ms 产生一次闪烁。

改变程序，由定时器产生100ms重载，开启相应中断，使LED 每隔500ms 产生一次翻

转，从而得到每1s产生一次闪烁。

（2）、程序中通过设定PCA定时器/计数器参数,根据公式修改占空比，使得PWM占空

比逐渐增大到100%，随后改变方向减小到0%，以此变化反复循环.实验现象是波形来

回缩进放大往返。

实验三 DAC与ADC的配置

410的DAC0是电流模式的，需接上一个电阻（3K）使输出得到电压，然后就可以测量对应端口（P0.0口）的电压值。ADC0实验则是将DAC0实验的输出电压值通过杜邦线引到其输入脚（P0.1）进行测试，通过在keil中设断点观察测量值，再进行比较。

实验四 SMBUS总线操作

实验中采用虚拟时序完成IIC 总线操作，并对AT24C02 实现成功读写,实验现象是test_data输入8个字节,在keil的观察窗口中可以看到save_buf存入当页的8个字节, save_buf2存入前一页,当页及后一页24个字节。

实验五液晶显示

程序中分字符显示和图片显示两个部分，其中图片是通过取模获取点阵，字符显示在显示位置是根据字符长度设置的。字符显示，我们可以在液晶屏幕上看到“臣亮言先帝创业未，半而中道崩殂今天，下三分益州疲敝此，诚危急存亡之秋也”四句话；图片显示，我们可以在液晶屏幕上看到一个樱桃小丸子的头像图案。另外，可以画出其他图形，再取模器上取模获得点阵，添加在程序中可以得到不同的图形。

实验六低频信号发生器设计与总结报告

一、设计要求：

设计制作低频信号发生器，要求利用单片机产生正弦波、方波及三角波三种波形。

（1）产生正弦波，要求：①用单片机实现正弦波的输出；②输出波形有1Hz、10Hz、100Hz、100Hz、1KHz、10KHz5种可选频率；③输出电压范围0-5V可调（峰-峰值）；④能显示频率；⑤频率误差<1%。

（2）产生方波，要求：①频率范围：1Hz-10KHz ；②频率误差出波形有1Hz 、10Hz 、100Hz 、100Hz 、1KHz 、10KHz5种可选频率；③输出电压范围0-10V 可调（峰-峰值）；④能显示频率；⑤频率误差<0.1%。

（3）产生三角波，要求：①频率范围：1Hz-10KHz ；②失真率<=3%；③输出电压范围0-10V 可调（峰-峰值）；④能显示频率；⑤频率误差<0.1%。

二、设计思路：

本设计是基于信号发生芯片c8051f410的多功能波形发生器。由D\A 转换，运算放大器、LCD12864显示、c8051f410单片机以及其外围电路构成的多波形发生器。利用c8051f410单片机将数字模式的点阵通过D/A 转换器得到正弦波、方波和三角波三种波形，可以有1Hz 、10Hz 、100Hz 、100Hz 、1KHz 、10KHz5种可选频率；采用LF353N 构成信号放大电路来处理输出波形以达到设计要求；用液晶模块LCD12864可实现实时显示波形的类型和频率功能；用示波器显示三种波形。本设计旨在整机具有波形清晰，频率和幅度相对稳定，没有明显的失真，采用键盘输入，LCD 显示，操作显示界面简单直观，实现按步进进行调整。

三、方案论证与比较:

产生方波的设计方案论证与选择

方案一：同产生正弦波一样，采用将点阵输入到D/A 转换器得到波形的方法，这种方法波形转换方便，实现简单，但得到的方波可调输出频率范围窄，只有1Hz-10KHz ，不能达到设计要求。

方案二：利用定时器溢出中断，调用函数，取反DA 数据寄存器，更新其值，取反时用到延时程序，通过改变延时时间来改变输出频率的方法产生方波，这种方法要求编写的程序复杂，

三角波的选择也遵从以上选择，这样可以实现频率统调，按键统一，只是频率范围受到局限，因采用的时钟频率也选择同一定时器。综合以上二种方案，由于方案二调试方便，结果明显，各波形实现效果统一，故选方案一。

四、硬件系统组成：

系统组成框图

（1）、单片机D/A 转换电路波形产生电路模块

C8051f410芯片内部含有D/A转换电路

C8051f410芯片电路

（2）、LCD12864显示电路设计

采用带字库的点阵图形液晶模块LCD12864，可以显示汉字、字符和图形等，且功耗很低，显示效果美观。

LCD12864显示电路设计

（3）、输出信号放大模块

采用LF353N芯片构成运算放大电路，电路有两部分组成：电压跟随器和反相滤波放大电路。电压跟随其可以保证前后两集电路不互相干扰，而反相滤波放大电路可以根据集成运放的虚短虚断的特点，得到输出电压为：R’=-R2*V/R。只需改变R2的电阻就可以改

变增益，但是由于运放不理想，所以达不到理想值。滤波电容的选择根据原则阻抗越小越好即：|1/j ｗC|越小越好。则应根据最小的频率来选则适当的电容。

五、系统软件设计与分析

主体程序流程图

（1）、波形产生部分

分别写出正弦波、方波和三角波的点阵，通过D/A 转换电路变成模拟信号，输出波形。

（2）、液晶显示部分

首先用汉字定义出三种输出波形名称和五种输出频率，再根据字符长度来设置显示位置及延时时间。 开 始 初 始 化 LCD 液晶显示 延时去抖动 D/A 转换

键盘 读取 功 能 频率调制 波形选择 选择5个频段之一 选择三种波形之一

显示波形类型和频率 示波器观察波形