电子电路设计实验报告

1、电子线路专题实验一、实验要求:1. 认真阅读学习系统线路及相关资料2. 将键盘阵列定义为0. 1. 2- E. F，编程实现将键盘输入内容显示在LCD显示器上。3. 编程实现将日历、时钟显示在LED显示屏上（注意仔细阅读PCF8563资料），日历、时钟轮回显示。4. 利用D/A转换通道（下行通道）实现锯齿波发生器；输出（15V）固定电压转换成（420mA）电流。5. 利用A/D转换通道（上行通道）实现数据采集，将采集信号显示在LED屏上。程序要求分别具有平均值滤波、中值滤波和滑动滤波功能。6. 将按键阵列定义成与16个语音段对应，编写程序，实现按键播放不同的语音段。二、实验设计思路：本次实验用

2、c语言实现，主要包括LCD，LED，AD，DA，日历芯片，测温传感芯片。受到嵌入式系统实验的启发，将LCD，LED，I2C总线协议，键盘扫描模块接口写成一个文件库（放在library文件夹下），尽量做到调用时与底层硬件无关。通过调用库文件中的函数，实现代码的重用性。键盘，LCD的代码由于与嵌入式实验具有相通之处，因此可将高层的函数（与底层硬件无关的函数）方便地移植过来。三、实验设计：1.矩阵键盘扫描模块4×4的矩阵键盘，通过扫描可得到按下键的行列值，将行列值转换为相应的对应数字0F。函数GetKey()实现获得按键的键值。对于键盘模块对于对按键的键值识别主要是通过两次扫描而取得。对于

3、第一次扫描，给四行键全部赋予1，然后读回键盘值，对于第二次扫描，逐行为键盘送1，每次送1后再读回键盘值，若非零，说明此行有键按下，最终确定键值。通过调用GetKey函数构造GetChar()函数，实现获取键盘字符（0F）的功能。通过调用GetChar()函数构造GetDec()函数，实现获取键盘输入整数的功能，整数范围在099999。有按C键回退一格，按E清空当前未完输入，按F键结束输入的功能。程序代码：/键盘初始化，将标志位置1;void Key_Init(void) bKeyUp_Flag=1;/标志（全局变量）位置1/键盘扫描函数，得到键的行列位置;unsigned char GetSc

4、anKey(void)unsigned char key, i, temp;unsigned char xdata * ptr;key=0xff;for (i=1; i<0x10; i<<=1)/i的低4位为行数位，行依次检测循环4次ptr=0x8fff; * ptr =i;temp = * ptr; /取键盘IO口的值temp &= 0x0f; /屏蔽高四位if (temp!=0x00) /是否有有效键值 key = i<<4; /取行数位的值并将其放入返回值高4位key|=temp; /列数位的值放入返回值低4位break;return key; /返

5、回行位（高四）和列位（低四）/取键值，长按无效unsigned char GetKey(void)unsigned char key, temp;if (!bKeyUp_Flag)/判断标志，是0执行/*按键程序执行一次后会将bKeyUp_Flag标志位清零,执行此段程序，长按键无效返回无效值，直至按键无效返回无效按键值，置"1"标志位。按键输入恢复有效。屏蔽这部分则长按键有效*/key=GetScanKey();if (key=0xff)/没有按键，置标志位bKeyUp_Flag=1;else/保持按键return 0xff;/因为0xff大于15，故为无效键值，实现长按

6、键无效key=GetScanKey();if (key=0xff)/没有按键return key;else/有按键有效temp=key;/取键值Delay_ms(20);/延时20ms 消抖key=GetScanKey();/键盘扫描if(key!=temp)/判断两次键值是否相同，排除干扰信号影响确认有效信号key=0xff;return key;else/取键值 /*这部分主要作用是软件抗干扰*/temp=Key_Value_Tablekey>>4;/见说明 /*行值有效位(键盘的4个行SEL返回的值含有的有效位"1")有且只有一位键值才有效否则返回无效键值

7、*/if (temp=0xff) key=0xff;return key; temp=Key_Value_Tablekey&0x0f; /*列值有效位(键盘的4个列RL返回的值含有的有效位"1")有且只有一位键值才有效否则返回无效键值*/if (temp=0xff) key=0xff;return key; key=Key_Value_Tablekey>>4*4+Key_Value_Tablekey&0x0f;/行对应的中间值的四倍与列对应的中间值之和即为按键编号015 /*行列组合后的值大于15无效*/if (key>15) key=0x

8、ff;return key; bKeyUp_Flag=0;return key; /获得键盘输入字符int GetChar(void)unsigned char key=0xff;while(key=0xff)key=GetKey();/* wait input fix*/return (int)key_arrengekey);/* change to ASCII code and return*/获得键盘输入整数long GetDec(void)long out_dec = 0;/* result(decimal number) 数值范围099999*/unsigned char i,j;/

9、* variable for character count*/int temp = 0;int key;for(i = 0;i<6 ; )key =GetChar();/* 获取键值09 */if(key<='9')&&(key >= '0')temp = key - '0'/* 获取数值0-9 */out_dec = out_dec * 10 + (long)temp;if(out_dec = 0)continue;/* 首位数据输入为0时，显示不变 */i+;LCD_putchar(key);/* 显示当前

10、输入的数据 */continue;if('E'= key) /* 当前输入清零 */out_dec = 0;back_cursol(i); /* 清显示区 */for(j=0;j<i;j+)LCD_putchar(' ');back_cursol(i);/* 清显示区 */continue;if('F' = key) /* ENTER键，数值确认 */return out_dec;if('C' = key)/* 撤销最近一个输入数字*/out_dec = out_dec / 10;back_cursol(1);LCD_put

11、char(' ');back_cursol(1);continue;2. LED模块通过送字形码和字位码可以点亮对应的一个8段LED。8个LED的同时显示通过循环扫描显示实现，即每次在一个LED上显示设定的数字，延时显示一段时间（延时越长，亮度越好），然后切换显示下一个，依次轮换。程序代码：unsigned char Led_table16=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;void Delay_us1(int t)while(t->=0);/函数

12、功能描述：给显示数组赋初始值；void Led_Init(unsigned char *show)unsigned char i;for (i=0;i<8;i+) /在此处给显示数组赋值 *show= 0x00;show+;/函数功能描述：在LED上显示；void display(unsigned char *show)unsigned char i=1,j;unsigned char xdata *ptr;for (j=0; j<8; j+)/八个数码管全部显示 ptr=0x8fff;/段选地址 *ptr=i;ptr=0x9fff;/位选地址/在此给*ptr赋值送字形码*ptr=

13、Led_tableshowj;Delay_us1(30); *ptr=0x00;i<<=1;/下一位/数字转led字形码unsigned char asc2led(unsigned char a)return *(Led_table+a);3. LCD显示模块设计思路：LCD的显示通过给LCD写命令和数据实现。写数据与写指令时各控制引脚的电平不同，对应了不同的地址。先构造写数据和写命令函数（与硬件相关操作），已经检测LCD是否忙的函数（当处于忙状态时不能写数据，否则硬件会工作不正常），在此接口的基础上构造库（与硬件无关操作，通过调用写数据和写命令函数实现），实现各种不同的功能，包括

14、初始化设定工作方式，显示字符，显示字符串，显示数字（099999），清屏，设定光标的位置等。这里的显示字符，显示整数和键盘检测模块的读入字符，读入整数对应起来，可以合作使用。使用时先调用初始化函数初始化LCD，设定工作方式，然后可以调用不同的函数实现不同的显示。程序代码：/*=define variable =*/unsigned char cursol_x;/* cursor position (horizontal) */unsigned char cursol_y;/* cursor positon (vertical) */unsigned char xdata *ptr;/指向XDA

15、TA的指针（访问片外地址）unsigned char code ASC2_Value_Table16=0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39,0x41,0x42,0x43,0x44,0x45,0x46;/=向1602指令寄存器写指令=void WriteW(unsigned char a) ptr=0xAFF0; /RS=0，R/W=0*ptr=a;/=向1602指令寄存器写指数据=void WriteD(unsigned char key_asc2)CheckBF();ptr=0xAF02; *ptr=key_asc2;/=检查忙标

16、志位BF=void CheckBF(void)unsigned int i;while(1) ptr=0xAFF1;/RS=0，R/W=1 i=*ptr;i&= 0x80;if(i=0)break;/=LCD初始化=void LCD_Init(void)CheckBF();WriteW(0x38);CheckBF();WriteW(0x01);/Clear display 清显示CheckBF();WriteW(0x06);/Entry mode set:I/D=1,S=0 I:Increase,D:Decline,S:ShiftCheckBF();WriteW(0x0F);/Disl

17、pay on/off control D=1,C=1,B=1D:Display,C:Cursor,B:BlinkCheckBF();WriteW(0x80);/Dislpay on/off control D=0,C=0,B=0D:Display,C:Cursor,B:Blink/=设定光标所在位置=voidLCD_setcursol(unsigned char x, unsigned char y)cursol_x = x;/* cursor position (horizontal) */cursol_y = y;/* cursor positon (vertical) */CheckBF

18、();/* wait LCD process */WriteW(0x80| y*0x40 + x);/*address of the second line 0x40-0x4f */=后移光标=voidmove_cursol(void)if(+cursol_x > 0x0f)/* move cursor to right, if get to end of the line */cursol_x = 0;/* move to begin of the line */if(+cursol_y >= 2)/* return, if over the second line */curs

19、ol_y = 0;/* return to begin of the line */LCD_setcursol(cursol_x, cursol_y);/* set cursor */=前移光标=voidback_cursol(int i)cursol_x -= i;LCD_setcursol(cursol_x, cursol_y);/* set cursor */=清屏=void LCD_clear(void)CheckBF();/* wait LCD process */WriteW(0x01);/* clear display */=写字符=voidLCD_putchar(int c)i

20、f(c = 'n')|(c = 'r')/* line feed code*/cursol_x = 0;cursol_y = 1;LCD_setcursol(cursol_x, cursol_y);/* set cursor*/CheckBF();/* wait LCD process*/WriteD(c);/* write Data-Register*/CheckBF();/* wait LCD process*/move_cursol();/* move cursor position*/=写字符串=voidLCD_puts(const unsigned c

21、har *s)for(; '0' != *s; s+)/* loop before null code */LCD_putchar(*s);/* display character on LCD */=写整数=voidLCD_putdec(long dec) /* 可打印的数据小于99999 */long num ;/* number to be displayed*/int i;/* loop counter*/unsigned char str_buf5;/* buffer for data display*/num = dec;/* save number to be d

22、isplayed */for(i = 0 ;num != 0; i+)/* confirm digit*/str_bufi = num % 10;/* get every digit number and save in buffer*/num= num / 10;if(i = 0)/* if number is 0*/LCD_putchar('0');/* display '0' in LCD*/else/* if number is not 0*/for(-i; i >= 0; i-)/* loop times of digits*/LCD_putch

23、ar(str_bufi + '0');/* after transfered into ASCII code*/* display in LCD*/ /十六进制码转换为ascii码unsigned char Key_ASC2(unsigned char key)unsigned char key_asc2;key_asc2=ASC2_Value_Tablekey;return key_asc2;4.I2C总线协议I2C总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线，可发送和接收数据。I2C总线在传送数据过程中共有三种类型信号，它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号。 

24、; 开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。  结束信号：SCL为低电平时，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。  应答信号：接收数据的IC在接收到8bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据。CPU向受控单元发出一个信号后，等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后，根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号，由判断为受控单元出现故障。协议代码：sbit SCL=P10;sbit SDA=P11;/*/*功能：启动I2C总线/*void i2c_start() SDA=1;SCL=1;_n

25、op_();_nop_();SDA=0;_nop_();_nop_();SCL=0;/*/*功能：停止I2C总线/*void i2c_stop()SDA=0;SCL=0;_nop_();_nop_();SCL=1; _nop_();_nop_();SDA=1;/*/*功能：应答I2C总线/*bit i2c_rec_ack()bit ack_flag;SDA=1;_nop_();_nop_();SCL=1;_nop_();_nop_();if(SDA=0)ack_flag=1;elseack_flag=0;SCL=0;returnack_flag; void i2c_send_ack(void)

26、SDA=0;_nop_();_nop_();SCL=1;_nop_();_nop_();SCL=0;_nop_();_nop_();SDA=1;/*/*功能：无应答I2C总线/*void i2c_send_noack()SDA=1;_nop_();_nop_();SCL=1; _nop_();_nop_();SCL=0;/*/*功能：往I2C总线发送数据/*void i2c_send_byte(unsigned char data_byte)unsigned char i;for(i=0;i<8;i+)SDA=(bit)(data_byte&0x80);_nop_();_nop_

27、();SCL=1;_nop_();_nop_();SCL=0;data_byte<<=1;/*/*功能：从I2C总线接受数据/*unsigned char i2c_rec_byte()unsigned char i, temp;temp=0;for(i=0;i<8;i+)temp<<=1;SCL=1;_nop_();_nop_();if(SDA=1)temp|=0x01;SCL=0; return(temp);/*/*功能：往I2C总线上器件指定地址写字节的数据/*bit i2c_write_byte(unsigned char sla,unsigned char

28、 data_addr,unsigned char data_byte)i2c_start();/发送I2C START信号i2c_send_byte(sla);/发送器件从地址if(i2c_rec_ack()=0)/检测应答信号return 0;i2c_send_byte(data_addr);/发送数据地址if(i2c_rec_ack()=0)/检测应答信号return 0;i2c_send_byte(data_byte);if(i2c_rec_ack()=0)return 0;i2c_stop();/发送I2C STOP信号return 1; /*/*功能：往I2C总线上器件指定地址开始写

29、指定长度的数据/*bit i2c_write_nbyte(unsigned char sla,unsigned char data_addr,unsigned char *ptr,unsigned char len)i2c_start();/发送I2C START信号i2c_send_byte(sla);/发送器件从地址if(i2c_rec_ack()=0)/检测应答信号return 0;i2c_send_byte(data_addr);/发送数据地址if(i2c_rec_ack()=0)/检测应答信号return 0;for(;len>0;len-)/连续发送LEN长度的字节数据i2c

30、_send_byte(*ptr+);if(i2c_rec_ack()=0)return 0;i2c_stop();/发送I2C STOP信号return 1; /*/*功能：从I2C总线上器件指定地址接收一个字节的数据/*unsigned char i2c_read_byte(unsigned char sla,unsigned char data_addr)unsigned int temp;i2c_start();/发送I2C START信号i2c_send_byte(sla);/发送从器件写命令if(i2c_rec_ack()=0)/检测应答信号return 0;i2c_send_byt

31、e(data_addr);/发送数据地址if(i2c_rec_ack()=0)/检测应答信号return 0;i2c_start();/重新发送I2C START信号i2c_send_byte(sla|0x01);/发送器件从器读命令if(i2c_rec_ack()=0)/检测应答信号return 0;temp=i2c_rec_byte();i2c_send_noack();/接收最后一个字节后发送NOACK信号i2c_stop();/发送I2C STOP信号return temp;/*/*功能：从I2C总线上器件指定地址接收一个字节的数据/*bit i2c_read_nbyte(unsign

32、ed char sla,unsigned char data_addr,unsigned char *ptr,unsigned char len)i2c_start();/发送I2C START信号i2c_send_byte(sla);/发送从器件写命令if(i2c_rec_ack()=0)/检测应答信号return 0;i2c_send_byte(data_addr);/发送数据地址if(i2c_rec_ack()=0)/检测应答信号return 0;i2c_start();/重新发送I2C START信号i2c_send_byte(sla|0x01);/发送器件从器读命令if(i2c_re

33、c_ack()=0)/检测应答信号return 0;for(;len>1;len-)/连续接收LEN-1长度的字节数据*ptr+=i2c_rec_byte();i2c_send_ack();/发送ACK信号*ptr=i2c_rec_byte();/接收最后一个字节i2c_send_noack();/发送NOACK信号i2c_stop();/发送I2C STOP信号return 1;5. AD模块（SPI总线）利用TLC1549实现，TLC1549可以将输入的模拟量转换成数字量，并且是10位数字量，然后也是利用SPI总线一位一位的发送，因此需要传两字节的数据，高地址中的低两位有效，低地址中

34、的八位都有效，传送过程结合时序图进行编程。模块使用的函数是模块驱动程序参考中的函数sbit SCLK=P12;sbit DIO=P13;sbit ADCS=P14;sbit DACS=P15;void Before_Once_AD(void);/预采集uint adc_1549(void) ;/读取AD输出的10bit数据6. DA模块（SPI总线）利用TLC5615实现的，TLC5615也是利用SPI总线一位一位的传送，并且要求传送的数据是12位，因此需要传两字节的数据，分别放在HIGHD和LOWD中，12位数据是HIGHD中的八位和LOWD中的高四位，但是12为数据中的低两位又是无效的，所

35、以只有10位有效数字。模块使用的函数是模块驱动程序参考中的函数 /函数功能描述：驱动TLC5615开始DA转换/dat为被转换的数字量void tlc5615(uint dat) ;7.日历芯片PCF8563 是低功耗的CMOS 实时时钟日历芯片，它提供一个可编程时钟输出，一个中断输出和掉电检测器，所有的地址和数据通过I2 C 总线接口串行传递。每次读写数据后，内嵌的字地址寄存器会自动产生增量。按I2C 总线协议规约PCF8563 有唯一的器件地址0A2H。因此，可以由CPU把初始化的日历时钟通过总线接口串行传递写入PCF8563，由PCF8563以此为起点自动计时，再通过I2C总线串行接口从

36、PCF8563读出内部的日历/时钟。这部分主要是在I2C总线协议的基础上进行通信，向芯片指定地址写入控制字，写入时间数据或读出时间数据。由于芯片中的实际数据都是以BCD码形式存储，因此通信时需要进行十六进制数和BCD码的互相转换。具体设计函数包括向芯片写入时间，从芯片读出时间，码制转换。程序代码：/8bit 十六进制转bcd码unsigned char NUM2BCD(unsigned char x)return (x)/10)<<4)|(x%10);/8bit bcd码转十六进制unsigned char BCD2NUM(unsigned char x) return (x)&g

37、t;>4)*10+(x)&0x0f);/*-函数说明：写入时间：秒，分，时，日，星期，月，年,BCD码-*/void wt_time(unsigned char *t)i2c_write_byte(0xA2,0x00,0x00);/开始计时i2c_write_nbyte(0xA2,0x02,t,7);/写入时间/*-读时间-*/void rd_time(unsigned char *time)int i;unsigned char addr=0x02;unsigned char temp;for(i=0;i<7;i+)temp=i2c_read_byte(0xA2,addr

38、); if(i=0|i=1) /去掉无效位 /秒,分temp&=0x7f; if(i=2|i=3) /时,日temp&=0x3f; if(i=4) /星期temp&=0x07; if(i=5) /月temp&=0x1f;timei=temp; /Delay_ms(50); Delay_us(100); addr=addr+1; /页读须软件累加地址8语音芯片这部分直接使用了模块驱动程序参考中的函数，ISD_WR_APC2(uchar voiceValue)函数可以调节音量，0xa8对应最大音量，0xaf对应最小音量。play_open(unsigned int

39、AddST,unsigned int AddEN)函数可以根据播放的首尾地址播放不同的音乐。9.库文件定义和使用一个模块的文件包括头文件（*.h）和源文件（*.c）。在头文件中进行函数的声明，在对应源文件中将头文件首先包含进来，然后对函数进行具体定义实现。使用时用到了某个模块，先将头文件include进来，然后在工程中添加对应的C文件。千万不要忽略了头文件中的#ifndef，这是一个很关键的东西。比如你有两个C文件，这两个C文件都include了同一个头文件。而编译时，这两个C文件要一同编译成一个可运行文件，于是问题来了，大量的声明冲突。还是把头文件的内容都放在#ifndef和#endif中吧

40、。不管你的头文件会不会被多个文件引用，你都要加上这个。一般格式是这样的：#ifndef <标识>#define <标识>.#endif四、实验过程：1.键盘和LCD的测试功能描述：初始状态：LCD上第一行显示"0:get char"，第二行显示"1:get decimal"。按0进入获取字符并显示的状态，按字符F退出返回初始状态，按1进入获取整数并显示状态（整数范围：099999），当键入99999时退出返回初始状态。主要代码：#lcdtest.c#void main(void)unsigned char key,flag;lon

41、g dec;LCD_Init();/lcd初始化Key_Init();LCD_clear();while(1)LCD_setcursol(0,0);LCD_puts("0:get char");LCD_setcursol(0,1);LCD_puts("1:get decimal");flag=GetChar();if(flag='0'|flag='1')break;LCD_clear();LCD_setcursol(0,0);while(1)if(flag='0')key=GetChar();LCD_put

42、char(key);if(key='F')break;/当按F时跳出if(flag='1')LCD_setcursol(0,0);dec=GetDec();LCD_clear();LCD_putdec(dec);if(dec=99999)break;/当输入整数为99999时跳出2.LCD和LED显示日历功能描述：初始状态LCD显示欢迎界面，提示按F键进入，按F后进入提示菜单，按0选择程序中默认的日期设定，按1选择手动设定日期，依次按照提示键入日期。日期设定后在LCD上显示全部日期信息，LED上显示时分秒。主要代码：#calendar.c#unsigned ch

43、ar show8=0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00;/led显示数值表unsigned char time7=0x01;/秒，分，时，日，星期，月，年（BCD码）/*-函数说明：软件设定时间：秒，分，时，日，星期，月，年,BCD码-*/void set_time(unsigned char *time)LCD_clear();LCD_setcursol(0,0);LCD_puts("Set year(099):");LCD_setcursol(0,1);time6=NUM2BCD(unsigned char)(GetDec();

44、LCD_clear();LCD_setcursol(0,0);LCD_puts("Set month(112):");LCD_setcursol(0,1);time5=NUM2BCD(unsigned char)(GetDec();LCD_clear();LCD_setcursol(0,0);LCD_puts("Set day:");LCD_setcursol(0,1);time3=NUM2BCD(unsigned char)(GetDec();LCD_clear();LCD_setcursol(0,0);LCD_puts("Set weekday(06):");LCD_setcursol(0,1);time4=NUM2BCD(unsigned char)(GetDec();LCD_clear();LCD_setcursol(0,0);LCD_puts("Set hour(023):");LCD_setcursol(0,1);time2=NUM2BCD(unsigned char)(GetDec();LCD_clear();LCD_setcursol(0,0);LCD_puts(&