基于簡單CPULCD的錄音顯示回放

1、南京郵電大學實驗題目：基于簡單cpu lcd的錄音顯示回放設(shè)計學院： 專業(yè)： 學號： 姓名： 指導(dǎo)老師： 林建中 目錄第一部分 實驗?zāi)康暮鸵?第二部分 實驗工具及實驗器件31.proteus以及keil軟件的介紹32.51單片機at89c5143.lcd/max721954.三態(tài)輸出的8d透明鎖存器74hc37365. dac083266. 74ls3737第三部分 實驗原理圖及程序代碼81.硬件部分電路設(shè)計82.軟件部分設(shè)計10第四部分 仿真測試26第五部分 實驗小結(jié)和體會28第一部分 實驗?zāi)康暮鸵蟊菊n程設(shè)計是在理論課程的基礎(chǔ)上，重點培養(yǎng)學生的動手能力，通過理論計算、實際編程、調(diào)試、測試

2、、分析查找故障，解決在實際設(shè)計中的問題，使設(shè)計好的電路能正常工作，為下一部結(jié)合實際的硬件系統(tǒng)設(shè)計準備條件。1、 錄音機類 實驗中需要錄取的信源，可以用單片機或者信號發(fā)生器產(chǎn)生?；疽螅? 把需要錄取的信號用ad轉(zhuǎn)換器采樣并存儲在sram中。2 在一組數(shù)碼管或lcd上顯示采樣速率和錄音時間（秒），以及信號相關(guān)參數(shù)。3 用d/a轉(zhuǎn)換器回放錄音信號，通過喇叭過模擬示波器顯示。4 在一組數(shù)碼管或lcd上顯示回放的播放時間或信號強度。發(fā)揮部分：1 用功能鍵可分別設(shè)定錄音和放音的采樣速率。2 多段錄音管理。3 任意組合播放。根據(jù)提供的參考工程，在proteus平臺自己重新畫出實驗所需要的電氣原理圖，并在

3、此基礎(chǔ)上編寫相對應(yīng)的程序，實現(xiàn)其功能，學習proteus軟件的使用，其中包括原理圖器件的選取、原理圖的電氣連接、程序的編寫編譯以及運行，并能查出其錯誤等。第二部分 實驗工具及實驗器件1.proteus以及keil軟件的介紹proteus是英國labcenter公司開發(fā)的電路及單片機系統(tǒng)設(shè)計與仿真軟件。proteus可以實現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和pcb設(shè)計等功能。proteus是目前唯一能對各種處理器進行實時仿真、調(diào)試與測試的eda工具，真正實現(xiàn)了在沒有目標原型時就可對系統(tǒng)進行調(diào)試、測試和驗證。proteus軟件大大提高了企業(yè)的產(chǎn)

4、品開發(fā)效率，降低了開發(fā)風險。由于proteus軟件逼真、真實的協(xié)同仿真功能，它也特別適合于作為配合單片機課堂教學和實驗的學習工具。proteus軟件提供了30多個元器件庫、7000余種元器件。元器件涉及電阻、電容、二極管、三極管、變壓器、繼電器、各種放大器、各種激勵器、各種微控制器、各種門電路和各種終端等。proteus軟件還提供有交直流電壓表、邏輯分析儀、示波器、定時/計數(shù)器和信號發(fā)生器等測試信號工具用于電路測試。keil c51是美國keil software公司出品的51系列兼容單片機c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，c語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。k

5、eil提供了包括c編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uvision）將這些部分組合在一起。運行keil軟件需要win98、nt、win2000、winxp等操作系統(tǒng)。如果你使用c語言編程，那么keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用c語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。應(yīng)用keil進行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為：編寫源程序并保存建立工程并添加源文件設(shè)置工程編譯/匯編、連接，產(chǎn)生目標文件程序調(diào)試。keil使用“工程”（project）的概念，對工程（而不能對單一的源程序）進行編譯/匯

6、編、連接等操作。工程的建立、設(shè)置、編譯/匯編及連接產(chǎn)生目標文件的方法非常易于掌握。首先選擇菜單file-new，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語言或c語言源程序（或選擇file-open，直接打開已用其它編輯器編輯好的源程序文檔）并保存，注意保存時必須在文件名后加上擴展名.asm（.a51）或.c；然后選擇菜單project-new project，建立新工程并保存（保存時無需加擴展名，也可加上擴展名.uv2）；工程保存后會立即彈出一個設(shè)備選擇對話框，選擇cpu后點確定返回主界面。這時工程管理窗口的文件頁（files）會出現(xiàn)“target1”，將其前面+號展開，接著選擇source group1，右

7、擊鼠標彈出快捷菜單，選擇“add file to group source group1”，出現(xiàn)一個對話框，要求尋找并加入源文件（在加入一個源文件后，該對話框不會消失，而是等待繼續(xù)加入其它文件）。加入文件后點close返回主界面，展開“source group1”前面+號，就會看到所加入的文件，雙擊文件名，即可打開該源程序文件。緊接著對工程進行設(shè)置，選擇工程管理窗口的target1，再選擇project-option for targettarget1（或點右鍵彈出快捷菜單再選擇該選項），打開工程屬性設(shè)置對話框，共有8個選項卡，主要設(shè)置工作包括在target選項卡中設(shè)置晶振頻率、在debug選

8、項卡中設(shè)置實驗仿真板等，如要寫片，還必須在output選項卡中選中“creat hex fi”；其它選項卡內(nèi)容一般可取默認值。工程設(shè)置后按f7鍵（或點擊編譯工具欄上相應(yīng)圖標）進行編譯/匯編、連接以及產(chǎn)生目標文件。成功編譯/匯編、連接后，選擇菜單debug-start/stop debug session（或按ctrl+f5鍵）進入程序調(diào)試狀態(tài)，keil提供對程序的模擬調(diào)試功能，內(nèi)建一個功能強大的仿真cpu以模擬執(zhí)行程序。keil能以單步執(zhí)行（按f11或選擇debug-step）、過程單步執(zhí)行（按f10或選擇debug-step over）、全速執(zhí)行等多種運行方式進行程序調(diào)試。如果發(fā)現(xiàn)程序有錯，

9、可采用在線匯編功能對程序進行在線修改（debug-inline assambly），不必執(zhí)行先退出調(diào)試環(huán)境、修改源程序、對工程重新進行編譯/匯編和連接、然后再次進入調(diào)試狀態(tài)的步驟。對于一些必須滿足一定條件（如按鍵被按下等）才能被執(zhí)行的、難以用單步執(zhí)行方式進行調(diào)試的程序行，可采用斷點設(shè)置的方法處理（debug-insert/remove breakpoint或debug-breakpoints等）。在模擬調(diào)試程序后，還須通過編程器將.hex目標文件燒寫入單片機中才能觀察目標樣機真實的運行狀況。在proteus繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標代碼文件：*.hex，可以在proteus的原理圖中看

10、到模擬的實物運行狀態(tài)和過程。2.51單片機at89c51 51單片機是對目前所有兼容intel 8031指令系統(tǒng)的單片機的統(tǒng)稱。該系列單片機的始祖是intel的8031單片機,后來隨著flash rom技術(shù)的發(fā)展，8031單片機取得了長足的進展，成為目前應(yīng)用最廣泛的8位單片機之一，其代表型號是atmel公司的at89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。目前很多公司都有51系列的兼容機型推出，在目前乃至今后很長的一段時間內(nèi)將占有大量市場。51單片機是基礎(chǔ)入門的一個單片機，還是應(yīng)用最廣泛的一種。需要注意的是52系列的單片機一般不具備自編程能力。當前常用的51系列單片機主要產(chǎn)品有：*intel的：8

11、0c31、80c51、87c51，80c32、80c52、87c52等；*atmel的：89c51、89c52、89c2051等；89c51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為：單一+5v電源供電；cpu：由運算和控制邏輯組成，同時還包括中斷系統(tǒng)和部分外部特殊功能寄存器；ram：用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)；rom：用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格；i/o口：四個8位并行i/o口，既可用作輸入，也可用作輸出；t/c：兩個定時/記數(shù)器，既可以工作在定時模式，也可以工作在記數(shù)模式；五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一對全雙工uart（通用異步接收發(fā)送器）的串行i/o口，用于實現(xiàn)單片機之

12、間或單片機與微機之間的串行通信；片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高振蕩頻率為12m。3.lcd /max7219max7219/max7221是一種集成化的串行輸入/輸出共陰極顯示驅(qū)動器,它連接微處理器與8位數(shù)字的7段數(shù)字led顯示，也可以連接條線圖顯示器或者64個獨立的led。其上包括一個片上的b型bcd編碼器、多路掃描回路，段字驅(qū)動器，而且還有一個8*8的靜態(tài)ram用來存儲每一個數(shù)據(jù)。 只有一個外部寄存器用來設(shè)置各個led的段電流。 max7221與spi、 qspi以及 microwire相兼容，同時它有限制回轉(zhuǎn)電流的段驅(qū)動來減少emi（電磁干擾）。 一個方便的四

13、線串行接口可以聯(lián)接所有通用的微處理器。 每個數(shù)據(jù)可以尋址在更新時不需要改寫所有的顯示。max7219/max7221同樣允許用戶對每一個數(shù)據(jù)選擇編碼或者不編碼。 整個設(shè)備包含一個150a的低功耗關(guān)閉模式，模擬和數(shù)字亮度控制，一個掃描限制寄存器允許用戶顯示1-8位數(shù)據(jù)，還有一個讓所有l(wèi)ed發(fā)光的檢測模式。 在應(yīng)用時要求3v的操作電壓或segment blinking，1 三態(tài)輸出的8d透明鎖存器74hc37374hc373 的輸出端 q0q7可直接與總線相連。 當三態(tài)允許控制端 oe 為低電平時，q0q7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。當oe為高電平時，q0q7呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不

14、為總線的負載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 當鎖存允許端 le 為高電平時，q隨數(shù)據(jù)d而變。當 le為低電平時，q被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。2.dac0832是8分辨率的d/a轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個da芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。d/a轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位dac寄存器、8位d/a轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。3 lm016l是一個2*16的點陣式字符液晶顯示模塊，每個字符由5*7個點組成的；內(nèi)部帶有hd44780控制器；采用5v電源供電；內(nèi)建有192個字符，8個用戶自建字符。74ls373為三態(tài)輸出的八 d 透明鎖

15、存器,共有 54s373 和 74ls373 兩種線路 結(jié)構(gòu)型式，其主要電器特性的典型值如下(不同廠家具體值有差別): 型號 tpd pd 54s373/74s373 7ns 525mw 引腳圖54ls373/74ls373 17ns 120mw 373 的輸出端 o0o7 可直接與總線相連。 當三態(tài)允許控制端 oe 為低電平時，o0o7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。當 oe 為高電平時，o0o7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 當鎖存允許端 le 為高電平時，o 隨數(shù)據(jù) d 而變。當 le 為低電平時，o 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當 l

16、e 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mv。 引出端符號： d0d7 數(shù)據(jù)輸入端 oe 三態(tài)允許控制端（低電平有效） le 鎖存允許端 o0o7 輸出端 真值表： dnleoeonhhlhlhllxllq0xxh高阻態(tài)第三部分 實驗原理圖及程序代碼1. 硬件部分電路設(shè)計 由于本次實驗設(shè)計的是一個單片機的串口通信實驗，所以我們應(yīng)當使用51單片機的通信串口進行數(shù)據(jù)的收發(fā)，51單片機的通信串口主要是p3.0和p3.1兩個端口。在實驗要求中提出了使用rs-232標準進行通信，因為單片機的輸出電平為ttl標準，所以我們要使用一個芯片將ttl標準轉(zhuǎn)換成rs-232標準，即m

17、ax232芯片。通過max232芯片的接收端和發(fā)送端相連來構(gòu)成自發(fā)自收電路。因為實驗要求要能夠通信10組數(shù)據(jù)，所以我們使用了基于i2c總線的eeprom存儲器24c08b，該存儲器具有1k的存儲空間，我們需要對這種串行存儲器進行讀寫操作，我們采用單片機上的p1.0與p1.1進行讀寫操作，通過程序的編寫，我們在仿真開始時向存儲器中輸入10組預(yù)先設(shè)定好的數(shù)據(jù)，然后要傳輸進行通信時從存儲器中按照存儲地址將需要的數(shù)據(jù)串提取出來進行傳輸。對于電路的輸出部分，我們使用了簡單的i/o口 ，即使用74hc373芯片，并將該芯片用作鎖存器，即把該芯片的le口連接到單片機的ale口作為控制口，通過該芯片驅(qū)動總線，

18、來完成該電路的顯示部分。該電路的顯示部分按要求則使用型號為lm016的lcd液晶顯示器，通過p0口傳送數(shù)據(jù)然后由lcd顯示出來。另外，電路中還設(shè)計了兩個按鍵，分別是選擇和發(fā)送鍵，選擇鍵用來選擇要發(fā)送的數(shù)據(jù)串，發(fā)送鍵則用來發(fā)送數(shù)據(jù)?；?255口是指顯示和鍵盤都由8255的i/o口控制，使用8255可編程并行口芯片，設(shè)定為工作方式0， pc口做輸入，pa口做輸出，使得達到控制通過按鍵選擇發(fā)送，顯示正確的數(shù)據(jù)串。完整電路原理圖如下：（補充一下，由于驗收的時候發(fā)現(xiàn)了問題，沒有在8255上設(shè)置按鍵，所以改正了電路圖和程序，已經(jīng)達到了鍵盤的要求。上圖就是改正以后的圖，下面的程序也是改正后的程序。）2.軟

19、件部分設(shè)計在程序中后面注釋了我對程序功能的理解，所以就沒有分塊分析。下面是整個設(shè)計代碼和我對設(shè)計的認識和理解。/*基于cpu的lcd顯示錄音回放機設(shè)計程序*/#include#include/*宏定義*/#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/*芯片端口地址定義*/#define dac0832 xbyte0xbfff /dac0832口#define adc0804 xbyte0x77ff /adc0804口 /*系統(tǒng)引腳定義*/sbit rs=p30; /1602的數(shù)據(jù)/命令控制口口sbit rw=p31; /1602的讀寫

20、控制端sbit en=p32; /1602的使能控制端sbit key1=p33; /key1sbit key2=p34; /key2/*定義系統(tǒng)變量*/uchar num=0,second=0,minute=0; /定義時間變量bit flag1=0,flag2=0; /定義狀態(tài)標志位/*延時子程序*/void delayms(uchar x) /ms延時函數(shù)uchar y;for(;x0;x-)for(y=110;y0;y-) ;/*1602液晶驅(qū)動程序*/1602寫命令程序void writecom(uchar com)rs=0;en=0;p0=com;delayms(5);en=1;d

21、elayms(5);en=0;/1602寫數(shù)據(jù)程序void writedata(uchar x,uchar y,uchar data)if(x=1)writecom(0x80+y-1);if(x=2)writecom(0x80+0x40+y-1); /向1602寫坐標信息rs=1;en=0;p0=data;delayms(5);en=1;delayms(5);en=0;/*鍵盤掃描程序*/void keyscan() if(key1=0)/判斷key1是否被按下delayms(20); /延時消抖if(key1=0)/判斷key2是否被按下flag1=1; /key1被按下，進入采樣狀態(tài)tr0

22、=tr0; /開始/暫停計時if(flag2=1) /判斷上一個狀態(tài)是否為回放狀態(tài)flag2=0;num=0;second=0;minute=0; /時間信息清零while(!key1);/等待key1松開if(key2=0)/判斷key2是否被按下delayms(20); /延時消抖if(key2=0) /判斷key2是否被按下flag2=1; /key2被按下，進入回放狀態(tài)tr0=tr0; /開始/暫停計時if(flag1=1) /判斷上一個狀態(tài)是否為采樣狀態(tài)flag1=0; /采樣狀態(tài)標志位清零num=0;second=0;minute=0; /時間信息清零while(!key2); /

23、等待key2松開/*1602液晶顯示時間程序*/void display()writedata(1,6,minute/10+0);writedata(1,7,minute%10+0); /向1602寫分鐘信息writedata(1,8,:);writedata(1,9,second/10+0);writedata(1,10,second%10+0); /向1602寫秒鐘信息writedata(1,11,:);writedata(1,12,num/10+0);writedata(1,13,num%10+0); /向1602寫ms信息/*系統(tǒng)初始化程序*/void initial() tmod=0

24、x01; /定義定時器工作方式et0=1; /開定時器0的中斷ea=1;/開總中斷th0=(65536-50000)/256;tl0=(65536-50000)%256;/給定時器0裝初值tr0=0;/關(guān)定時器0rw=0;/1602液晶讀寫端清零writecom(0x38);writecom(0x0c);writecom(0x06);writecom(0x01);/清屏writedata(1,1,t); /在1602上顯示字符“t”writedata(1,2,i); /在1602上顯示字符“i”writedata(1,3,m); /在1602上顯示字符“m”writedata(1,4,e);

25、/在1602上顯示字符“e”writedata(1,5,:); /在1602上顯示字符“:”writedata(2,1,s); /在1602上顯示字符“s”writedata(2,2,p); /在1602上顯示字符“p”writedata(2,3,e); /在1602上顯示字符“e”writedata(2,4,e); /在1602上顯示字符“e”writedata(2,5,d); /在1602上顯示字符“d”writedata(2,6,:); /在1602上顯示字符“:”writedata(2,11,k); /在1602上顯示字符“k”writedata(2,12,b); /在1602上顯示字

26、符“b”writedata(2,13,/); /在1602上顯示字符“/”writedata(2,14,s); /在1602上顯示字符“s”/*主程序*/void main()uint x=0xe000; /定義sram地址變量uint max;uchar temp; /定義系統(tǒng)臨時變量initial(); /系統(tǒng)初始化while(1)keyscan();display();x=0xe000; /將地址清零 while(flag1=1)/采樣循環(huán) if(tr0=1)/判斷是否正在進行采樣adc0804=0xff;/將口置1，啟動addelayms(1);/延時temp=adc0804;/讀取ad轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)xbytex=temp; /將ad轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)存入sram中x+;max=x; /地址加1if(x=0xffff) /判斷sram的地址范圍x=0xe000;writedata(2,7,1);writedata(2,8,.);writedata(2,9,0);writedata(2,10,0); /顯示采樣率keyscan(); /鍵盤掃描display(); /顯示時間x=0xe000; /將地址清零writedata(2,7, );writedata(2,8, );writ