基于8255的LCD显示简易电压表设计.doc
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2013/2014学年第一学期
课程设计II实验报告
模块名称关于51单片机设计(proteus)
专业通信工程
学生班级
学生学号
学生姓名
指导教师
设计题目
基于8255的LCD显示简易电压表设计
任务要求
数字电压表(AC/DC)设计
基本要求:
了解电压表的工作原理。
设计一个直流电压测量器,测量范围0.01V-3V,
用LED数码管/LCD屏显示测量值,显示精度0.001
用键盘选择测量范围(分档)
发挥部分:
交流电压测量,被测频率1KHz-10KHz(0.1-3V)
考虑交流测量的附加电路。
显示格式:
LED数码管/LCD屏显示参数
基于8255口是指显示和键盘都由8255的IO口控制
实验设备及软件
PC机,proteus
同组人员学号及姓名
参考文献
[1]胡健.单片机原理及接口技术[M].北京:
机械工业出版社,2004年10月
[2]王毓银.数字电路逻辑设计[M].高等教育出版社,2005年12月
[3]于殿泓、王新年.单片机原理与程序设计实验教程[M].西安电子科技大学出版社,2007年5月
[4]谢维成、杨加国.单片机原理与应用及C51程序设计实例[M].电子工业出版社,2006年3月
[5]李广弟.单片机基础[M].北京航空航天大学出版社,2007年5月.
报告内容
第一部分实验目的和要求
本课程设计是在理论课程的基础上,重点培养学生的动手能力,通过理论计算、实际编程、调试、测试、分析查找故障,解决在实际设计中的问题,使设计好的电路能正常工作,为下一部结合实际的硬件系统设计准备条件。
实验要求:
数字电压表(AC/DC)设计
基本要求:
了解电压表的工作原理。
设计一个直流电压测量器,测量范围0.01V-3V,
用LED数码管/LCD屏显示测量值,显示精度0.001
用键盘选择测量范围(分档)
发挥部分:
交流电压测量,被测频率1KHz-10KHz(0.1-3V)
考虑交流测量的附加电路。
显示格式:
LED数码管/LCD屏显示参数
基于8255口是指显示和键盘都由8255的IO口控制
根据提供的参考工程,在proteus平台自己重新画出实验所需要的电气原理图,并在此基础上编写相对应的程序,实现其功能,学习proteus软件的使用,其中包括原理图器件的选取、原理图的电气连接、程序的编写编译以及运行,并能查出其错误等。
第二部分实验工具及实验器件
1.Proteus软件
Proteus是英国Labcenter公司开发的电路及单片机系统设计与仿真软件。
Proteus可以实现数字电路、模拟电路及微控制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真和PCB设计等功能。
Proteus是目前唯一能对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具,真正实现了在没有目标原型时就可对系统进行调试、测试和验证。
Proteus软件大大提高了企业的产品开发效率,降低了开发风险。
由于Proteus软件逼真、真实的协同仿真功能,它也特别适合于作为配合单片机课堂教学和实验的学习工具。
Proteus软件提供了30多个元器件库、7000余种元器件。
元器件涉及电阻、电容、二极管、三极管、变压器、继电器、各种放大器、各种激励器、各种微控制器、各种门电路和各种终端等。
Proteus软件还提供有交直流电压表、逻辑分析仪、示波器、定时/计数器和信号发生器等测试信号工具用于电路测试。
KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统,与汇编相比,C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,因而易学易用。
Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案,通过一个集成开发环境(uVision)将这些部分组合在一起。
运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。
如果你使用C语言编程,那么Keil几乎就是你的不二之选,即使不使用C语言而仅用汇编语言编程,其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。
应用Keil进行软件仿真开发的主要步骤为:
编写源程序并保存—建立工程并添加源文件—设置工程—编译/汇编、连接,产生目标文件—程序调试。
Keil使用“工程”(Project)的概念,对工程(而不能对单一的源程序)进行编译/汇编、连接等操作。
工程的建立、设置、编译/汇编及连接产生目标文件的方法非常易于掌握。
首先选择菜单File-New…,在源程序编辑器中输入汇编语言或C语言源程序(或选择File-Open…,直接打开已用其它编辑器编辑好的源程序文档)并保存,注意保存时必须在文件名后加上扩展名.asm(.a51)或.c;然后选择菜单Project-NewProject…,建立新工程并保存(保存时无需加扩展名,也可加上扩展名.uv2);工程保存后会立即弹出一个设备选择对话框,选择CPU后点确定返回主界面。
这时工程管理窗口的文件页(Files)会出现“Target1”,将其前面+号展开,接着选择SourceGroup1,右击鼠标弹出快捷菜单,选择“AddFiletoGroup‘SourceGroup1’”,出现一个对话框,要求寻找并加入源文件(在加入一个源文件后,该对话框不会消失,而是等待继续加入其它文件)。
加入文件后点close返回主界面,展开“SourceGroup1”前面+号,就会看到所加入的文件,双击文件名,即可打开该源程序文件。
紧接着对工程进行设置,选择工程管理窗口的Target1,再选择Project-OptionforTarget‘Target1’(或点右键弹出快捷菜单再选择该选项),打开工程属性设置对话框,共有8个选项卡,主要设置工作包括在Target选项卡中设置晶振频率、在Debug选项卡中设置实验仿真板等,如要写片,还必须在Output选项卡中选中“CreatHexFi”;其它选项卡内容一般可取默认值。
工程设置后按F7键(或点击编译工具栏上相应图标)进行编译/汇编、连接以及产生目标文件。
成功编译/汇编、连接后,选择菜单Debug-Start/StopDebugSession(或按Ctrl+F5键)进入程序调试状态,Keil提供对程序的模拟调试功能,内建一个功能强大的仿真CPU以模拟执行程序。
Keil能以单步执行(按F11或选择Debug-Step)、过程单步执行(按F10或选择Debug-StepOver)、全速执行等多种运行方式进行程序调试。
如果发现程序有错,可采用在线汇编功能对程序进行在线修改(Debug-InlineAssambly…),不必执行先退出调试环境、修改源程序、对工程重新进行编译/汇编和连接、然后再次进入调试状态的步骤。
对于一些必须满足一定条件(如按键被按下等)才能被执行的、难以用单步执行方式进行调试的程序行,可采用断点设置的方法处理(Debug-Insert/RemoveBreakpoint或Debug-Breakpoints…等)。
在模拟调试程序后,还须通过编程器将.hex目标文件烧写入单片机中才能观察目标样机真实的运行状况。
在PROTEUS绘制好原理图后,调入已编译好的目标代码文件:
*.HEX,可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。
2.51单片机AT89C51
51单片机是对目前所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称。
该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机,后来随着Flashrom技术的发展,8031单片机取得了长足的进展,成为目前应用最广泛的8位单片机之一,其代表型号是ATMEL公司的AT89系列,它广泛应用于工业测控系统之中。
目前很多公司都有51系列的兼容机型推出,在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。
51单片机是基础入门的一个单片机,还是应用最广泛的一种。
需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。
当前常用的51系列单片机主要产品有:
*Intel的:
80C31、80C51、87C51,80C32、80C52、87C52等;
*ATMEL的:
89C51、89C52、89C2051等;
89C51单片机的内部结构为:
单一+5V电源供电;
CPU:
由运算和控制逻辑组成,同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器;
RAM:
用以存放可以读写的数据,如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据;
ROM:
用以存放程序、一些原始数据和表格;
I/O口:
四个8位并行I/O口,既可用作输入,也可用作输出;
T/C:
两个定时/记数器,既可以工作在定时模式,也可以工作在记数模式;
五个中断源的中断控制系统;
一对全双工UART(通用异步接收发送器)的串行I/O口,用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信;
片内振荡器和时钟产生电路,石英晶体和微调电容需要外接。
最高振荡频率为12M。
3.LCD液晶显示器件LM016L
LM016L是一个2*16的点阵式字符液晶显示模块,每个字符由5*7个点组成的;
内部带有HD44780控制器;
采用5V电源供电; 内建有192个字符,8个用户自建字符。
4.可编程并行I/O接口芯片8255A
8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片,有3个8位并行I/O口。
具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片(40引脚)。
其各口功能可由软件选择,使用灵活,通用性强。
8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。
8255作为主机与外设的连接芯片,必须提供与主机相连的3个总线接口,即数据线、地址线、控制线接口。
同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。
由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分,因而8255内部结构分为3个部分:
与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。
特点:
(1)一个并行输入/输出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作为CPU总线与外围的接口.
(2)具有24个可编程设置的I/O口,即3组8位的I/O口为PA口,PB口和PC口.它们又可分为两组12位的I/O口,A组包括A口及C口(高4位,PC4~PC7),B组包括B口及C口(低4位,PC0~PC3).A组可设置为基本的I/O口,闪控(STROBE)的I/O闪控式,双向I/O3种模式;B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式,而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定.
RESET:
复位输入线,当该输入端处于高电平时,所有内部寄存器(包括控制寄存器)均被清除,所有I/O口均被置成输入方式。
CS:
芯片选择信号线,当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中,允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输.
RD:
读信号线,当这个输入引脚为低电平时,即/RD=0且/CS=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息,即CPU从8255读取信息
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 基于 8255 LCD 显示 简易 电压表 设计