电子技术综合实验室报告.docx
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电子技术综合实验室报告
电子科技大学
实验报告
一、实验室名称：
电子技术综合实验室
二、实验项目名称：
现代电子技术综合实验
三、实验学时：
40
四、实验目的与任务：
1、熟悉系统设计与实现原理
2、掌握KEILC51的基本使用方法
3、熟悉SMARTSOPC实验箱的应用
4、连接电路，编程调试，实现各部分的功能
5、完成系统软件的编写与调试
五、实验器材
1、PC机一台
2、示波器、SMARTSOPC实验箱一套
六、实验原理、步骤及内容
（一）试验要求
1、程序开始后：
当只有第1个发光二极管亮时，同时第1个数码管显示数字1，其余显示”-”；持续0.5秒之后，只有第2个发光二极管亮，同时第2个数码管显示数字2，其余显示”-”；再过0.5秒，只有第3个发光二极管亮，同时第3个数码管显示数字3，其余显示”-”；……；间隔0.5秒后，只有第8个发光二极管亮，同时第8个数码管显示数字8，其余显示”-”。
此后进入循环状态。
循环过程中，按按键进入任务2。
2、停止任务1中发光二极管显示，数码管的第1、2位显示学号最后二位，第4、5位显示电机转速（初始转速30）。
第7、8位实现秒表功能，从5.0开始倒计时，计时到0.0后程序自动进入任务3.
3、数码管的第1、2位显示电机转速，第3、4、5、6位显示”-”,第7、8位显示二位电压值（0.0~2.4V），增减调节电压值，电机转速（初始转速30）能够跟随电压增减以10倍变化量（0~24），进行加减速变化。
按按键进入任务1。
（二）实验内容
1、硬件设计
PDIP40封装80C51引脚布局图SmartSOPC相配套的基于8051单片机的Quick51核心板
2、各部分硬件原理
数码管动态扫描原理：
动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起，由位选线控制是哪一位数码管有效。
选亮数码管采用动态扫描显示。
所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选，利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用，使人的感觉好像各位数码管同时都在显示。
动态显示的亮度比静态显示要差一些，所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的。
原理图
（一）
蜂鸣器工作原理：
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，本文介绍如何用单片机驱动蜂鸣器，他广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电话机等电子产品中作发声器件。
蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。
电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。
接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。
压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。
多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后（1.5~15V直流工作电压），多谐振荡器起振,输出1.5～2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。
原理图
（二）
I2C工作原理：
在I2C总线上每传输一位数据，都有一个时钟脉冲相对应，其逻辑“0”和“1”的信号电平取决于该点的正端电源VDD的电压。
I2C总线数据传输时，在时钟线高电平期间数据线上必须保持有稳定的逻辑电平状态，高电平为数据1，低电平为数据0。
只有在时钟线为低电平时，才允许数据线上的电平变化。
I2C总线数据传送时有两种时序状态被分别定义为起始信号和终止信号。
起始信号：
在时钟线保持高电平期间，数据线在由高电平到低电平变化时启动I2C总线，为I2C总线的起始信号。
终止信号：
在时钟线保持高电平期间，数据线在由低电平到高电平变化时将停止I2C总线的数据传送，为I2C总线的终止信号。
起始信号和终止信号都是由主控制器产生。
总线上带有I2C总线接口的器件很容易检测到这些信号。
但是对于不具备这些硬件接口的单片机来说，为了能准确地检测到这些信号，必须保证在总线的一个时钟周期内对数据线至少进行两次采样。
原理图（三）
LM75特征及应用：
LM75温度传感器包含一个模数转换器和一个数字过热检测器。
主机可通过器件的I2C接口读取温度数据。
当超出设置的温度门限时漏极开路的过热输出吸收电流。
OS输出具体2种模式，比较器或中断模式。
主机控制报警触触发门限和带回温度，低于带回温度报警条件无效。
主机可读写LM75的TOS和THYST寄存器，器件上电时进入比较器模式，默认条件下TOS=+80且THYST=75。
原理图（四）
电机驱动原理：
步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。
只要对步进电机的各相绕组
按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。
四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。
单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。
八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。
原理图（五）
3、软件设计
（完成程序框图）
（三）思考题
设定温度的按键改用外部中断模式，电路如何修改（画示意图）？
程序如何修改，写出中断服务程序。
七、总结及心得体会
通过一个星期的学习和实践，我从只能点亮一个LED灯到可以按照实验要求完成流水灯。
在每一个小小的实现项目的完成，感觉自己都在一步一步的成长，虽然有的时候非常烦躁，实验结果老是出不来，而且找不到原因，并且被老师骂的一塌糊涂。
但是，我还是坚持下来了。
坚持着完成一个个小项目，这样自己的信心也一步一步增加。
使得我很快就完成了实验。
在此，需要谢谢老师的谆谆教导。
八、对本实验过程及方法、手段的改进建议
无
九、附录
综合实验程序：
#include
#include
#include
sbitKEY1=P2^0;
sbitKEY2=P2^1;
sbitPWM=P2^6;
sbitCS=P3^5;
sbitDAT=P3^6;
sbitCLK=P3^7;
unsignedcharKeyScan（）
{
unsignedchark='\0';
if（KEY1==0）k='+';
if（KEY2==0）k='-';
returnk;
}
//定义显示缓冲区（由定时中断程序自动扫描）
unsignedcharDispBuf[8];
unsignedchartemp;
unsignedcharSpeed;//预设的电机转速值，范围20～250
bitSWTR;//软件定时器运行标志
bitSWTF;//软件定时器溢出标志
unsignedintSWTV;
/*
函数：
T1INTSVC（）
功能：
定时器T1的中断服务函数
*/
voidT1INTSVC（）interrupt3
{
codeunsignedcharcom[]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};
staticunsignedcharn=0;
staticunsignedchart=0;
//扫描数码管
P0=0xFF;//暂停显示
XBYTE[0xE800]=~DispBuf[n];//更新扫描数据
P0=~com[n];//重新显示
n++;
n&=0x07;
//产生PWM方波，驱动电机
t++;
if（t{
PWM=1;
}
else
{
PWM=0;
}
//模拟一个软件定时器
if（SWTR）
{
if（--SWTV==0）SWTF=1;
}
}
/*
函数：
DispClear（）
功能：
清除数码管的所有显示
*/
voidDispClear（）
{
unsignedchari;
for（i=0;i<8;i++）
{
DispBuf[i]=0x00;
}
}
/*
函数：
DispChar（）
功能：
在数码管上显示字符
参数：
x：
数码管的坐标位置（0～7）
c：
要显示的字符（仅限16进制数字和减号）
dp：
是否显示小数点，0－不显示，1－显示
*/
voidDispChar（unsignedcharx,unsignedcharc,bitdp）
{
codeunsignedcharTab[]=
{//定义的数码管字型数据
0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,
0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71
};
unsignedchart;//临时变量
//防止显示位置超出范围
x&=0x07;
x=7-x;
//分析字符c，取得对应的数码管字型数据
if（c=='-'）
{
t=0x40;
}
else
{
t=toint（c）;//toint（）为库函数，详见C:
\Keil\C51\HLP\C51.pdf
if（t<16）//如果是16进制字符
{
t=Tab[t];//查表，取得数码管字型数据
}
else
{
t=0x00;//如果是其它字符则显示为空白
}
}
//检查是否显示小数点
if（dp）
{
t|=0x80;
}
else
{
t&=0x7F;
}
//送到显示缓冲区显示
DispBuf[x]=t;
}
/*
函数：
DispStr（）
功能：
在数码管上显示字符串
参数：
x：
显示的起始位置（0～7）
*s：
要显示的字符串（内容仅限16进制数字和减号）
*/
voidDispStr（unsignedcharx,unsignedcharidata*s）
{
unsignedcharc;
for（;;）
{
c=*s++;
if（c=='\0'）break;
DispChar（x++,c,0）;
}
}
/*
函数：
ByteToStr（）
功能：
字节型变量c转换为十进制字符串
*/
voidByteToStr（unsignedcharidata*s,unsignedcharc）
{
codeunsignedcharTab[]={10,1};
unsignedchari;
unsignedchart;
for（i=0;i<2;i++）
{
t=c/Tab[i];
*s++='0'+t;
c-=t*Tab[i];
}
*s++='0'+c;
*s='\0';
}
/*
函数：
DispInit（）
功能：
数码管扫描显示初始化
*/
voidDispInit（）
{
DispClear（）;//初始为全灭
EA=0;
/*
TMOD&=0x0F;
TMOD|=0x10;
TH1=0xFC;
TL1=0x66;
*/
TR1=1;
ET1=1;
EA=1;
}
/*
函数：
Delay（）
功能：
延时0.01～2.56s
参数：
t>0时，延时（t*0.01）s
t=0时，延时2.56s
说明：
晶振用11.0592MHz
*/
voidDelay（unsignedintt）
{
SWTV=t;//软件定时器赋初值
SWTR=1;//启动软件定时器
while（!
SWTF）;//等待溢出
SWTR=0;//停止软件定时器
SWTF=0;//清除溢出标志
}
unsignedcharMeasureSpeed（）
{
TH0=TL0=0;//清除计数器T0
TR0=1;//启动计数器T0
Delay（2500）;//延时250ms（因为直流电机转盘上正好有4个槽）
TR0=0;//停止计数
TF0=0;//清除（可能的）溢出标志
returnTL0;//返回结果（单位：
转/秒；已知电机转速不会超过100）
}
/*
函数：
SysInit（）
功能：
系统初始化
*/
/*
voidSysInit（）
{
TMOD&=0xF0;
TMOD|=0x01;//设置定时器T0为16位定时器
DispInit（）;//数码管扫描显示初始化
}
*/
voidSysInit（）
{
unsignedchari;
for（i=0;i<8;i++）
{
DispBuf[i]=0x00;//数码管初始化为全灭
}
Speed=35;//设置电机初始转速
SWTR=0;
SWTF=0;
SWTV=0;
TMOD&=0x0F;
TMOD|=0x20;//设置T1为8位定时器，自动重装
TH1=TL1=0xA4;//设置T1初值，对应100μs
ET1=1;//使能T1中断
TR1=1;//启动T1
EA=1;//使能总中断
TMOD&=0xF0;
TMOD|=0x05;
DispInit（）;
}
unsignedcharReadAdc（）
{
unsignedchard;
unsignedcharn;
CS=0;
n=5;
while（--n!
=0）;
n=8;
do
{
d<<=1;
if（DAT）d++;
CLK=1;
CLK=0;
}while（--n!
=0）;
CS=1;
returnd;
}
voidmain（）
{
codeunsignedcharw[]="21";
unsignedchari;
unsignedcharx;
unsignedchark;
unsignedcharspd;
unsignedcharr[3];
unsignedcharv;
unsignedcharSW;
unsignedcharGW;
bitdp;
SysInit（）;
dp=0;
//TMOD&=0xF0;
//TMOD|=0x01;
for（;;）
{
for（;;）
{
temp=0x00000001;
k=KeyScan（）;
if（k=='+'）
break;
for（i=0;i<8;i++）
{
P1=~temp;
temp<<=1;
k=KeyScan（）;
if（k=='+'）
break;
for（x=0;x<8;x++）
{
DispChar（x,'-',dp）;
k=KeyScan（）;
if（k=='+'）
break;
}
DispChar（7-i,s[i],dp）;
k=KeyScan（）;
if（k=='+'）
break;
Delay（5000）;
}
}
P1=~（temp&0x00000000）;
SysInit（）;
for（;;）
{
for（x=0;x<2;x++）
{
DispChar（7-x,w[x],dp）;
}
DispChar（1,5+'0',1）;
DispChar（0,0+'0',0）;
for（x=4;x>=0;x--）
{
for（i=9;i>=0;i--）
{
spd=MeasureSpeed（）;
SW=spd/10;
GW=spd%10;
DispChar（3,GW+'0',0）;
DispChar（4,SW+'0',0）;
Delay（1000）;
DispChar（1,x+'0',1）;
DispChar（0,i+'0',0）;
if（i==0）break;
}
DispChar（1,x+'0',1）;
DispChar（0,0+'0',0）;
if（x==0）break;
}
if（x==0）break;
}
SysInit（）;
for（;;）
{
spd=MeasureSpeed（）;
SW=spd/10+'0';
GW=spd%10+'0';
DispChar（6,GW,0）;
DispChar（7,SW,0）;
v=ReadAdc（）;//读取ADC值
SW=v/100;
GW=（v-100*SW）/10;
DispChar（1,SW+'0',1）;
DispChar（0,GW+'0',0）;
Speed=32+v/10;
k=KeyScan（）;
if（k!
='\0'）
break;
}
}
}
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