《能力拓展訓(xùn)練》說明書-基于數(shù)字濾波的單片機(jī)仿真和c語(yǔ)言開發(fā)報(bào)告

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1、武漢理工大學(xué)《能力拓展訓(xùn)練》說明書目錄摘要I1緒論11.1仿真軟件介紹11.2數(shù)字濾波器介紹12單片機(jī)和AD/DA相關(guān)知識(shí)32.151單片機(jī)相關(guān)知識(shí)32.2AD轉(zhuǎn)換器相關(guān)知識(shí)42.3DA轉(zhuǎn)換器相關(guān)知識(shí)53數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)63數(shù)字濾波器系統(tǒng)設(shè)計(jì)63.1數(shù)字濾波器理論分析設(shè)計(jì)63.2單片機(jī)電路73.3數(shù)據(jù)采集電路83.4數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出電路93.5供電電路和參考電壓93.6數(shù)字電壓表系統(tǒng)電路原理圖104程序設(shè)計(jì)104.1程序流程圖114.2AD轉(zhuǎn)換器程序114.3程序代碼126心得與體會(huì)15參考文獻(xiàn)1615武漢理工大學(xué)《能力拓展訓(xùn)練》說明書1緒論1.1仿真軟件介紹現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中，

2、電路系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，因而帶來(lái)的相互干擾也越來(lái)越強(qiáng)烈，模擬濾波電路已經(jīng)不能滿足要求，數(shù)字濾波應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)過程的實(shí)現(xiàn)過程是把輸入的模擬信號(hào)數(shù)字化，也就是由采樣器對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行周期性的采樣，并對(duì)每個(gè)樣本進(jìn)行量化和編碼，即模數(shù)轉(zhuǎn)換。從ADC輸出的數(shù)字信號(hào)送入到數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行處理變化，處理器輸出的數(shù)字信號(hào)再通過數(shù)模轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，這個(gè)過程要用到DAC來(lái)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的輸出。1.2數(shù)字濾波器介紹ProteusISIS是英國(guó)Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析(SPICE)各種模擬器件和集成電路，該

3、軟件的特點(diǎn)是:(1)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。(2)支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各種外圍芯片。(3)提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真

4、系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如KeilC51uVision2等軟件。(4)具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。15武漢理工大學(xué)《能力拓展訓(xùn)練》說明書可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。在PROTEUS繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程。PROTEUS是單片機(jī)課堂教學(xué)的先進(jìn)助手。P

5、ROTEUS不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過程形象化。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測(cè)、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。由于PROTEUS提供了實(shí)驗(yàn)室無(wú)法相比的大量的元器件庫(kù)，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神、創(chuàng)造精神的平臺(tái)。15武漢理工大學(xué)《

6、能力拓展訓(xùn)練》說明書2單片機(jī)和AD/DA相關(guān)知識(shí)2.151單片機(jī)相關(guān)知識(shí)51單片機(jī)是對(duì)目前所有兼容intel8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)的始祖是intel的8031單片機(jī)，后來(lái)隨著技術(shù)的發(fā)展，成為目前廣泛應(yīng)用的８為單片機(jī)之一。單片機(jī)是在一塊芯片內(nèi)集成了CPU、RAM、ROM、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器和多功能I/O口等計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件的大規(guī)模集成電路，又稱為MCU。51系列單片機(jī)內(nèi)包含以下幾個(gè)部件：一個(gè)８位CPU；一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路；4KB的ROM程序存儲(chǔ)器；一個(gè)128B的RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；尋址64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64KB外部程序存儲(chǔ)空間的控制電路；

7、32條可編程的I/O口線；兩個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器；一個(gè)可編程全雙工串行口；５個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)。51系列單片機(jī)如下圖：圖151單片機(jī)引腳圖15武漢理工大學(xué)《能力拓展訓(xùn)練》說明書2.2AD轉(zhuǎn)換器相關(guān)知識(shí)ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式ＡＤ轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。（1）主要特性：　　1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位。　　2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕！　?）轉(zhuǎn)換