基于单片机的智能仪器综合设计实验
一、实验目的
在实验一~实验三的基础上，完成综合设计实验，学会信号采集、数据处理、键盘控制、LCD或LED显示等功能的智能仪器设计。
二、复习与参考
实验一~实验三
三、设计指标
利用K分度号热电偶进行温度检测，测温范围为500-1200?C，室温为20?C，用LCD或LED显示室温和测量温度。
具有4路温度信号循环检测功能，通道切换时间可调；具有任意指定通道显示功能。
四、实验要求
1.选择传感器，设计硬件电路,包括检测电路、信号调理电路、AD转换电路、单片机最小系统、LED显示（单号）、LCD显示（双号）、独立式按键，画出电路原理图。
2.画出软件流程图。
3.用Keil C51编写程序。
3.实验结果在LCD或LED上显示出来。
4．实验前完成第1、2项备查。
五、实验仪器设备和材料清单
PC机；单片机实验板、连接导线、ST7920图形液晶模块
Keil c51软件
六、实验成绩评定方法
实验成绩包括预习、实验完成质量、实验报告质量3部分组成，各部分所占比例分别为30%、40%、30%。
八、实验报告要求
实验报告格式：
? 实验名称
? 实验目的
1
? 实验内容
? 硬件设计
? 软件设计
? 调试过程
? 参考文献
? 附1：电路原理图
? 附2：程序清单
附录：实验程序源代码如下：(陈寅) #include "reg51.h"
#define THC0 0xee //5ms时间常数设置
#define TLC0 0x00
sbit ADWR=P3^6; /***WR*****/
sbit ADRD=P3^7; /***RD*****/
sbit ADCS=P2^7; /***CS*****/
sbit EOC=P3^3; /***EOC****/
sbit ADA=P1^3; //通道选择引脚
sbit ADB=P1^4;
sbit ADC=P1^5;
sbit CS =P1^0; /****************/
sbit SID=P1^1; /**液晶引脚定义**/
sbit SCLK=P1^2; /****************/
sbit MODE=P2^0; /*************************/
sbit UP=P2^1; /*四个按键接口，0表示按下*/
sbit DOWN=P2^2; /*************************/
sbit LED1=P2^3; /**4个LED灯引脚定义**/
sbit LED2=P2^4; /********************/
sbit LED3=P2^5; /********************/
sbit LED4=P2^6; /********************/
/***************500～1200°C范围的K分度表，间隔10*******************/ unsigned int code K_TABLE[71]={
20644,21066,21493,21919,22346,22772,23198,23624,24050,24476, 24902,25327,25751,26176,26599,27022,27445,27867,28288,28709, 29128,29547,29965,30383,30799,31214,31629,32042,32455,32866, 33277,33686,34095,34502,34909,35314,35718,36121,36524,36925,
2
37325,37725,38122,38519,38915,39310,39703,40096,40488,40897, 41296,41657,42045,42432,42817,43202,43585,43968,44349,44729,
45108,45486,45863,46238,46612,46985,47356,47726,48095,48462,48828}; unsigned char GetAdData[10]={0}; //存放获得AD值的数组变量
unsigned char ViewTemperature[4]={"0000"}; //显示温度缓冲数组变量 unsigned MODESelect=1;
int ChangeTime=2; //通道切换时间，单位S
int TongDao=1;
void delay(unsigned int j)
{
unsigned char i;
do{
for(i=0;i<100;i++);
}while(j--);
}
void send_command(unsigned char command_data) //发送命令
{
unsigned char i;
unsigned char i_data;
i_data=0xf8; //操作命令,可以查看资料
delay(10);
CS=1;
SCLK=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
SID=(bit)(i_data&0x80);
SCLK=0;
SCLK=1;
i_data=i_data<<1;
}
i_data=command_data;
i_data&=0xf0;
for(i=0;i<8;i++)
{
SID=(bit)(i_data&0x80);
SCLK=0;
SCLK=1;
i_data=i_data<<1;
}
i_data=command_data;
i_data=i_data&0x0f;
i_data<<=4;
3
for(i=0;i<8;i++)
{
SID=(bit)(i_data&0x80);
SCLK=0;
SCLK=1;
i_data=i_data<<1;
}
CS=0;
}
void send_data(unsigned char command_data) //发送数据 {
unsigned char i;
unsigned char i_data;
i_data=0xfa; //操作命令,可以查看资料
delay(10);
CS=1;
for(i=0;i<8;i++)
{
SID=(bit)(i_data&0x80);
SCLK=0;
SCLK=1;
i_data=i_data<<1;
}
i_data=command_data;
i_data&=0xf0;
for(i=0;i<8;i++)
{
SID=(bit)(i_data&0x80);
SCLK=0;
SCLK=1;
i_data=i_data<<1;
}
i_data=command_data;
i_data=i_data&0x0f; //取低四位
i_data<<=4; //左移四位，从而变成高四位 for(i=0;i<8;i++)
{
SID=(bit)(i_data&0x80);
SCLK=0;
SCLK=1;
i_data=i_data<<1;
}
CS=0;
}
4
void InitLCD() //液晶初始化
{
send_command(0x30); //功能设置:一次送8位数据,基本指令集
send_command(0x06); //点设定:显示字符/光标从左到右移位,DDRAM地址加1 send_command(0x0c); //显示设定:开显示,显示光标,当前显示位反白闪动
send_command(0x04); //显示设定:开显示,显示光标,当前显示位反白闪动 send_command(0x01); //清DDRAM send_command(0x02); //DDRAM地址归位 send_command(0x80); //把显示地址设为0X80，即为第一行的首位 }
/* x,y为起始座标 x(0<=x<=3),y(0<=y<=7),x为行座标,y为列座标;
how为要显示汉字的个数;
style为显示字符的类型，0表汉字，1表字母； str是要显示汉字的地址 */
void Display(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char how,bit style,unsigned char *stri) //液晶显示
{
unsigned char hi=0; if(x==0) send_command(0x80+y); else if(x==1) send_command(0x90+y); else if(x==2) send_command(0x88+y); else if(x==3) send_command(0x98+y); if(style==0) { for(hi=0;hi<how;hi++) } { } send_data(*(stri+hi*2)); send_data(*(stri+hi*2+1)); else for(hi=0;hi<how;hi++) send_data(*(stri+hi));
}
float LvBo(void)//复合滤波
{
unsigned char max,min,i; unsigned int sum=0;
float U1;
max=GetAdData[0];
min=GetAdData[0]; for(i=0;i<10;i++) { sum=sum+GetAdData[i]; if(max<GetAdData[i]) max=GetAdData[i]; 5
if(min>GetAdData[i]) min=GetAdData[i]; } sum=sum-max-min; U1=(float)sum/8; U1=10.0*((U1*5.0)/255); return U1; //换成mv
}
void search (void)//查表子函数
{
unsigned int da=0,max,min,mid,j; unsigned int var; da=LvBo()*1000; //u1扩大1000倍 da=da+798; max=71; min=0; var=0; while(1) { mid=(max+min)/2; //中心元素位置 //20度
if(K_TABLE[mid]==da) {var=mid*10;break;} //中心元素等于查表元素,计算相应温度
else if(K_TABLE[mid]>da) max=mid-1; else min=mid+1; if(max-min==1) /*线性插值计算温度值*/ { } j=(K_TABLE[max]-K_TABLE[min])/10; /*表中相邻两值对应温度相差j=(da-K_TABLE[min])/j; var=10*min+j; break; 10°C*/ if(max==min) { if(da>=K_TABLE[min]) { j=(K_TABLE[min+1]-K_TABLE[min])/10; j=(da-K_TABLE[min])/j; } else if(da<K_TABLE[min]) { j=(K_TABLE[min]-K_TABLE[min-1])/10; j=(da-K_TABLE[min-1])/j; min=min-1; 6
} } } var=10*min+j; break; var=var+500; ViewTemperature[0]=var/1000+0x30; ViewTemperature[1]=var/100%10+0x30; ViewTemperature[2]=var/10%10+0x30; ViewTemperature[3]=var%10+0x30;
}
void LcdDisplay(void)
{
unsigned char ViewMODESelect,ViewTongDao[5]={"0 "},ViewChangeTime[5]={"00(S)"};
ViewMODESelect=MODESelect+0x30;
ViewTongDao[0]=TongDao+0x30; if(MODESelect==1||MODESelect==2) { if(MODESelect==1) Display(0,3,5,0,"：自动切换"); else if(MODESelect==2) Display(0,3,5,0,"：手动切换"); } else if(MODESelect==3) { }
//AD通道设置 ViewChangeTime[0]=ChangeTime/10+0x30; ViewChangeTime[1]=ChangeTime%10+0x30; Display(0,0,2,0,"模式"); Display(0,2,1,1,&ViewMODESelect); Display(0,3,5,0,"：设置时间"); Display(1,0,5,0,"切换时间："); Display(1,5,5,1,ViewChangeTime); Display(2,0,14,1," "); //本行清屏 Display(0,0,2,0,"模式"); //液晶显示 Display(0,2,1,1,&ViewMODESelect); Display(1,0,5,0,"温度通道："); Display(1,5,5,1,ViewTongDao); Display(2,0,4,0,"温度值："); Display(2,4,4,1,ViewTemperature); Display(2,6,2,1,"℃"); } void TDSelect(void)
{
7
if(TongDao>=5) TongDao=1;
if(TongDao<=0) TongDao=4;
if(TongDao==1) {ADC=0;ADB=0;ADA=0;}
else if(TongDao==2) {ADC=0;ADB=0;ADA=1;}
else if(TongDao==3) {ADC=0;ADB=1;ADA=0;}
else if(TongDao==4) {ADC=0;ADB=1;ADA=1;}
}
main()
{
unsigned char AdCount=0; //用来存放AD采集次数
InitLCD();
TMOD=0x11; //定时器0初始化
TH0=THC0;
TL0=TLC0;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
P2|=0x07; //按键初始为高
while(1)
{
ADWR=1; /************/
ADCS=0; /************/
ADWR=0; /**AD初始化**/
ADWR=1; /************/
while(!EOC); //等待转换结束
ADRD=0;
GetAdData[AdCount]=P0; //读取转换结果
AdCount++;
if(AdCount>=10) //连续采集10次值
{
AdCount=0;
search(); //查表
LED1=!LED1;
LcdDisplay(); //显示
}
}
}
void Timer0() interrupt 1
{
static unsigned char count=0,UPFlag=1,DOWNFlag=1; //按键标志位 static unsigned int TimeCount=0;
TH0=THC0;
TL0=TLC0;
8
if(MODE==0||UP==0||DOWN==0)
{
count++;
if(count>=30) //消抖处理
{
count=0;
if(MODE==0) //按键按下
{
MODESelect++;
if(MODESelect>=4) MODESelect=1; }
else if(UP==0)
{
UPFlag=0;
if(MODESelect==2)
{
TongDao++;
TDSelect();
}
}
else if(DOWN==0)
{
DOWNFlag=0;
if(MODESelect==2)
{
TongDao--;
TDSelect();
}
}
}
}
else count=0;
if(MODESelect==1)
{
TimeCount++;
if(TimeCount>=(ChangeTime*1000/5)) {
TimeCount=0;
TongDao++;
TDSelect();
}
}
else if(MODESelect==3)
9
{
if(UPFlag==0) {UPFlag=1;ChangeTime++;} else if(DOWNFlag==0)
{
DOWNFlag=1;
ChangeTime--;
if(ChangeTime<=0) ChangeTime=1; }
}
}
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