重慶大學電工電子報告

1、電工電子綜合設(shè)計報告前言本綜合設(shè)計以 DP-51PROC 綜合仿真實驗儀為基礎(chǔ)， 通過運用 Keil51 和字模 生成軟件，編程實現(xiàn)了開關(guān)量、模擬量的采集，漢字顯示，計時，報錯等基本功 能。本設(shè)計在此基礎(chǔ)上，考慮到實際應(yīng)用，添加了開機動畫的環(huán)節(jié)，使之成為一 個整體的應(yīng)用系統(tǒng)。1.設(shè)計目的和功能要求1.1 基本功能：開關(guān)量和模擬量的采集在工業(yè)測控系統(tǒng)中，需要處理最基本的輸入輸出信號開關(guān)信號和模擬信 號。開關(guān)信號包括開關(guān)的閉合和斷開、斷路器的通和斷、指示燈的亮和滅、繼電 器或接觸器的釋放和吸合、 可控硅的通和斷、 閥門的打開和關(guān)閉等等。 這些信號 都可以用二進制的邏輯“ 1”和“ 0”來表達，通常

2、被稱為開關(guān)信號。模擬量是指 連續(xù)變化的物理量，如電流、電壓、溫度等，但是計算機只能處理數(shù)字量，這就 需要有一個裝置把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，各種 A/D 芯片就是用來完成此類轉(zhuǎn)換 的。本次綜合設(shè)計的基本功能就是完成外部數(shù)字、 模擬信號的處理并在液晶屏上 動態(tài)顯示。1.2 其他功能：漢字顯示，計時功能，報錯功能在開關(guān)量和模擬量采集的基礎(chǔ)上， 本小組結(jié)合工程實際需要， 加入了漢字顯 示和計時功能。 漢字顯示主要是針對國內(nèi)市場， 應(yīng)用者可以直觀方便地了解各顯 示數(shù)值代表的具體含義； 計時功能的設(shè)置主要是針對電力系統(tǒng)中檢修的需要， 設(shè) 備在運行一定時間后， 需要對其進行停運檢修， 其檢修時間可以參照本作品

3、所給 出的時間來確定；報錯功能的設(shè)置是考慮到電力系統(tǒng)中對電壓等模擬量的大小有 限制，過高或過低都可能導致系統(tǒng)的崩潰， 本作品中設(shè)置的上下限只是一個參照， 具體實施時只需改動一下上下限以適應(yīng)工程需要即可。 熟悉 ZY12864圖形點陣液 晶顯示器的結(jié)構(gòu)以及各種指令， 掌握各種字符、 漢子、 字符串等在液晶屏幕上的 顯示原理及方法，通過實驗達到能夠在指定位置上將其顯示出來。1.3 附加功能：開機動畫由于本次實驗為綜合實驗， 所以在完成基本功能的基礎(chǔ)上， 我們小組結(jié)合工 程實際需要， 在作品中加入了自己的創(chuàng)新元素， 在源程序中加入了開機動畫并練 習了直流電機 PWM 的控制。開機動畫的設(shè)置主要是考慮

4、到系統(tǒng)的啟動需要一定時間讓設(shè)備正常運行，word 文檔 可自由復制編輯設(shè)計了拉幕、顯示歡迎及抹屏的動畫2.1 DP-51PROC 綜合仿真實驗儀DP-51PROC（插孔式 ）單片機綜合仿真實驗儀是基于 Keil C51 集成開發(fā)環(huán)境 下的 DP 系列單片機仿真實驗儀之一，是一套功能強大的單片機應(yīng)用技術(shù)學習、 調(diào)試、開發(fā)工具。DP-51PROC（插孔式 ）單片機綜合仿真實驗儀向用戶提供了豐富的外圍器件 和設(shè)備接口，可使用戶快速掌握單片機原理及其實用接口技術(shù)。同時，基于 Keil C51 集成開發(fā)環(huán)境下的 TKSMonitor51 仿真器具有硬件仿真的功能，用戶可以在 Keil uVision4

5、環(huán)境下學習編寫、調(diào)試單片機程序，是一套性能完美的 MCU 綜合 實驗系統(tǒng)。2.1.1 TLC549 串行 A/D 轉(zhuǎn)換器TLC549 是公司生產(chǎn)的一種低價位、 高性能的位 A/D 轉(zhuǎn)換器，它以 位開關(guān)電容逐次逼近的方法實現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換速度小于，它能方 便地采用三線串行接口方式與各種微處理器連接，構(gòu)成各種廉價的測控應(yīng)用系 統(tǒng)。2.1.2 ZY12864D 圖形點陣液晶顯示模塊ZY12864D 是一種圖形點陣液晶顯示器，它主要由行驅(qū)動器 / 列驅(qū)動器及 128*64 全點陣液晶顯示器組成?？赏瓿蓤D形顯示，也可以顯示 8*4 （16*16）漢 字。其 DDRAM 的結(jié)構(gòu)及其地址表原理如圖

6、1 示。圖 1 DDRAM 地址表由圖可見，每 8*64 字節(jié)的 DDRAM 對應(yīng) 8個頁地址（ X0X7 ）及 64 個列 地址（ Y0Y63 ）。編程時，首先由指令確定頁地址及列地址，再由指令寫入具體 的點陣代碼參數(shù)。 每字節(jié) DDRAM 對應(yīng)的 8個液晶顯示點， 為“1”顯示，為“0” 則不顯示，完成所有兩個 8*64 字節(jié)的 DDRAM 編程即可實現(xiàn)整屏各種字符、漢 字以及圖形的顯示。word 文檔 可自由復制編輯2.1.3 交流蜂鳴器驅(qū)動控制電路蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器， 采用直流電壓供電， 廣泛應(yīng)用于計 算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器

7、等 電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。 DP-51PROC 上 B5 區(qū)便是一個蜂鳴器，本作品用 P1.7 口控制蜂鳴器， P1.7置 1 可使蜂鳴器發(fā)聲。2.1.4 電位器電壓調(diào)節(jié)電路電位器是一種可調(diào)的電子元件。 它是由一個電阻體和一個轉(zhuǎn)動或滑動系統(tǒng)組 成。當電阻體的兩個固定觸電之間外加一個電壓時， 通過轉(zhuǎn)動或滑動系統(tǒng)改變觸 點在電阻體上的位置， 在動觸點與固定觸點之間便可得到一個與動觸點位置成一 定關(guān)系的電壓。 它大多是用作分壓器，這是電位器是一個四端元件。一般用在 音箱音量開關(guān)和激光頭功率大小調(diào)節(jié) 電位器是一種可調(diào)的電子元件。DP-51PROC上 D2 區(qū)便是兩個電位器，我們選用其中電阻為 10k

8、的電位器 作為輸入電壓的調(diào)節(jié)裝置。2.2 Keil C51 集成開發(fā)環(huán)境目前世界上最優(yōu)秀、最強大的 51 單片機開發(fā)應(yīng)用平臺之一。它集編輯、編 譯、仿真于一體，支持匯編、 PL/M 語言和 C 語言的程序設(shè)計，界面友好，易學 易用。它內(nèi)嵌的仿真調(diào)試軟件可以讓用戶采用模擬仿真和實時在線仿真兩種方式 對目標系統(tǒng)進行開發(fā)。軟件仿真時，除了可以模擬單片機的 I/O 口、定時器、中 斷外，甚至可以仿真單片機的串口通信。2.3 ZIMO221 字模生成軟件ZIMO221 是漢字液晶點陣字模生成軟件，它簡單易用且功能強大，具有可 選不同字庫和字體大小、旋轉(zhuǎn)動畫、取模方式等功能。3 軟件設(shè)計流程和功能介紹漢字

9、顯示程序該程序是由所提供的程序中的 LCM_DispChar( )程序修改得來，并命名為 LCM_DispHanzi ()。源程序中該程序是用來在 8*8 點陣內(nèi)顯示 5*7 的字符，修改后，我們的程序word 文檔 可自由復制編輯 用四個 8*8 的點陣來顯示 16*16 的小四號漢字。大致修改思路如下： 要在 128*64 的屏幕上顯示的 16*16 的漢字，則最多能顯示 4 行 8 列漢字， 則參數(shù)過濾部分應(yīng)將 disp_cy 和 disp_cx 分別限定在 06和 014 之間，橫列都照 用了原來現(xiàn)實字符的橫列的大小， 使得漢字可以出現(xiàn)在屏幕的任意四個小格組成 的方框中； 原程序中 s

10、witch 語句塊沒有用到，根據(jù)指針之間尋找漢字代碼的入口地 址即可； 由于所點陣規(guī)模的變化， 液晶控制芯片的選擇判斷語句應(yīng)有相應(yīng)修改， 將 原程序中判斷語句改為 if(disp_cy>6)disp_cy = disp_cy-7; / 參數(shù)過濾if(disp_cy>14)disp_cx = disp_cx-15;；4 原程序中顯示的 5*7 字符無法占滿 8*8 的點陣，故加入了填空的語句， 將 這些語句刪除，并結(jié)合漢字從上之下，從左至右的取模方式，先發(fā)送上半?yún)^(qū) 16 個數(shù)據(jù)，重新設(shè)置起始地址后再發(fā)送下半?yún)^(qū) 16 個數(shù)據(jù)即可完成漢字的整體輸入。5.在本次漢字顯示中，我們用 0 代替

11、開， 1 代替關(guān)， 2代替模， 3 代替擬； 如此，就完成了字符顯示程序的修改。如語句“ LCM_DispHanzi(0,1,0) ”就完成了在第 0 行、第 1 列顯示以 0 入口 地址的漢字“開”。計時功能顯示本功能模塊主要采用了定時器 1 中斷，通過設(shè)置標志位， 判斷 1S 是否到來。 當 1S到來時，進行 s1+的操作，逢 10向 s2進 1，并自身清零。 S2 逢 6 向 m1 進 1，m1逢 10向 m2進 1，m2逢 6 向 h1進 1，h1逢 10 向 h2 進 1.在統(tǒng)計小時的過 程中，我們主要用于統(tǒng)計工作時間，并不統(tǒng)計天數(shù)，所以時間上并不以24 小時為以單位。3.2.3 模

12、擬量顯示程序及出錯程序word 文檔 可自由復制編輯用 TLC549ADC（） 讀入一個 8 位數(shù)字量，其值從 0255，對應(yīng)輸入電壓從 0V5V ，故作如下處理，得到輸入電壓三個有效位上的值：將讀得數(shù)字量乘以 5.0*100，除以 255，得到的值對應(yīng) 0500，用求余、求商的方法得到其個、十、 百位的值，對應(yīng)輸入電壓的百分位、 十分位和個位。 并采用與時鐘計數(shù)相同的中 斷 實 現(xiàn) 1S 時 間 間 隔 的 采 集 。 例 如 ， 若 讀 進 數(shù) 字 量 為 143， 143*5.0*100/255=280.392=280（注：C 語言中整型數(shù)采用截取法 ），輸出則為 2.80V。若讀入的數(shù)

13、據(jù)超出系統(tǒng)正常運行的范圍（本例為 14V ），就將 P1.7 電平不 斷取反，使蜂鳴器發(fā)聲。3.2.4 開關(guān)量及圖案顯示本實驗的開關(guān)量由實驗箱 D1 區(qū)的開關(guān) SW1、SW2、SW3 產(chǎn)生。通過單片 機 P1 口的 P1.4、P1.5、P1.6 進行數(shù)據(jù)采集。采集數(shù)據(jù)時，通過判斷 P1.4、P1.5、 P1.6的電平（ 0或 1），結(jié)合 if 語句來決定對應(yīng)方格的填充顏色。若為高電平 1， 則將對應(yīng)方格填充為黑色（即顯示） ；反之，則填充為白色（即隱藏） 。3.2.5 開機動畫1 閉幕、拉幕：閉幕采用在白色背景畫黑色垂線方法，以中垂線（ 63,0）到 （63,63）為對稱中心，從左右邊緣畫黑色

14、垂線，直至占滿怎個屏幕；拉幕是在 閉幕的基礎(chǔ)上，以中水平線（ 0,63）到（ 127,63）為對稱中心，從中間向上下邊 緣畫白色水平線，直至怎個屏幕變白。字幕：在拉幕后，顯示 Welcome 字樣。3 抹屏：同樣采用畫黑色直線的方法，以底部（ 63,63）為中心，從左下方 開始，與對稱點畫直線，直至畫到右下方。4 心得體會本次電工電子綜合設(shè)計，我們組按要求保質(zhì)保量完成了實驗要求的基本內(nèi) 容，并在此基礎(chǔ)上加入了屬于自己的創(chuàng)新元素，設(shè)置了開機動畫，對此，我有很 多收獲。硬件方面，我對 DP-51PROC 綜合仿真試驗儀有了更深的了解，并掌握了相 關(guān)的模塊功能和接線原理， 對 ZY12864D 液晶顯示的讀寫和控制有了較深入的了 解；軟件方面，我對 C 語言的編程思想和語法功能又進行了一次鞏固，同時對 單片機原理和其實際應(yīng)用價值有了更深層次的理解， 字模軟件的一些拓展 （如畫 圖等）功能也曾讓我入迷。從這次設(shè)計中，我充分體會到，團隊的力量是強大的，一人之力確實有限， 當我遇到問題冥思苦想不得其解時， 通過團隊的討論， 問題迎刃而解。 每個人的 思維