重庆大学电工电子报告

1、电工电子综合设计报告前言本综合设计以 DP-51PROC 综合仿真实验仪为基础， 通过运用 Keil51 和字模 生成软件，编程实现了开关量、模拟量的采集，汉字显示，计时，报错等基本功 能。本设计在此基础上，考虑到实际应用，添加了开机动画的环节，使之成为一 个整体的应用系统。1.设计目的和功能要求1.1 基本功能：开关量和模拟量的采集在工业测控系统中，需要处理最基本的输入输出信号开关信号和模拟信 号。开关信号包括开关的闭合和断开、断路器的通和断、指示灯的亮和灭、继电 器或接触器的释放和吸合、 可控硅的通和断、 阀门的打开和关闭等等。 这些信号 都可以用二进制的逻辑“ 1”和“ 0”来表达，通常

2、被称为开关信号。模拟量是指 连续变化的物理量，如电流、电压、温度等，但是计算机只能处理数字量，这就 需要有一个装置把模拟量转换成数字量，各种 A/D 芯片就是用来完成此类转换 的。本次综合设计的基本功能就是完成外部数字、 模拟信号的处理并在液晶屏上 动态显示。1.2 其他功能：汉字显示，计时功能，报错功能在开关量和模拟量采集的基础上， 本小组结合工程实际需要， 加入了汉字显 示和计时功能。 汉字显示主要是针对国内市场， 应用者可以直观方便地了解各显 示数值代表的具体含义； 计时功能的设置主要是针对电力系统中检修的需要， 设 备在运行一定时间后， 需要对其进行停运检修， 其检修时间可以参照本作品

3、所给 出的时间来确定；报错功能的设置是考虑到电力系统中对电压等模拟量的大小有 限制，过高或过低都可能导致系统的崩溃， 本作品中设置的上下限只是一个参照， 具体实施时只需改动一下上下限以适应工程需要即可。 熟悉 ZY12864图形点阵液 晶显示器的结构以及各种指令， 掌握各种字符、 汉子、 字符串等在液晶屏幕上的 显示原理及方法，通过实验达到能够在指定位置上将其显示出来。1.3 附加功能：开机动画由于本次实验为综合实验， 所以在完成基本功能的基础上， 我们小组结合工 程实际需要， 在作品中加入了自己的创新元素， 在源程序中加入了开机动画并练 习了直流电机 PWM 的控制。开机动画的设置主要是考虑

4、到系统的启动需要一定时间让设备正常运行，word 文档 可自由复制编辑设计了拉幕、显示欢迎及抹屏的动画2.1 DP-51PROC 综合仿真实验仪DP-51PROC（插孔式 ）单片机综合仿真实验仪是基于 Keil C51 集成开发环境 下的 DP 系列单片机仿真实验仪之一，是一套功能强大的单片机应用技术学习、 调试、开发工具。DP-51PROC（插孔式 ）单片机综合仿真实验仪向用户提供了丰富的外围器件 和设备接口，可使用户快速掌握单片机原理及其实用接口技术。同时，基于 Keil C51 集成开发环境下的 TKSMonitor51 仿真器具有硬件仿真的功能，用户可以在 Keil uVision4

5、环境下学习编写、调试单片机程序，是一套性能完美的 MCU 综合 实验系统。2.1.1 TLC549 串行 A/D 转换器TLC549 是公司生产的一种低价位、 高性能的位 A/D 转换器，它以 位开关电容逐次逼近的方法实现 A/D 转换，其转换速度小于，它能方 便地采用三线串行接口方式与各种微处理器连接，构成各种廉价的测控应用系 统。2.1.2 ZY12864D 图形点阵液晶显示模块ZY12864D 是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器 / 列驱动器及 128*64 全点阵液晶显示器组成。可完成图形显示，也可以显示 8*4 （16*16）汉 字。其 DDRAM 的结构及其地址表原理如图

6、1 示。图 1 DDRAM 地址表由图可见，每 8*64 字节的 DDRAM 对应 8个页地址（ X0X7 ）及 64 个列 地址（ Y0Y63 ）。编程时，首先由指令确定页地址及列地址，再由指令写入具体 的点阵代码参数。 每字节 DDRAM 对应的 8个液晶显示点， 为“1”显示，为“0” 则不显示，完成所有两个 8*64 字节的 DDRAM 编程即可实现整屏各种字符、汉 字以及图形的显示。word 文档 可自由复制编辑2.1.3 交流蜂鸣器驱动控制电路蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器， 采用直流电压供电， 广泛应用于计 算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器

7、等 电子产品中作发声器件。 DP-51PROC 上 B5 区便是一个蜂鸣器，本作品用 P1.7 口控制蜂鸣器， P1.7置 1 可使蜂鸣器发声。2.1.4 电位器电压调节电路电位器是一种可调的电子元件。 它是由一个电阻体和一个转动或滑动系统组 成。当电阻体的两个固定触电之间外加一个电压时， 通过转动或滑动系统改变触 点在电阻体上的位置， 在动触点与固定触点之间便可得到一个与动触点位置成一 定关系的电压。 它大多是用作分压器，这是电位器是一个四端元件。一般用在 音箱音量开关和激光头功率大小调节 电位器是一种可调的电子元件。DP-51PROC上 D2 区便是两个电位器，我们选用其中电阻为 10k

8、的电位器 作为输入电压的调节装置。2.2 Keil C51 集成开发环境目前世界上最优秀、最强大的 51 单片机开发应用平台之一。它集编辑、编 译、仿真于一体，支持汇编、 PL/M 语言和 C 语言的程序设计，界面友好，易学 易用。它内嵌的仿真调试软件可以让用户采用模拟仿真和实时在线仿真两种方式 对目标系统进行开发。软件仿真时，除了可以模拟单片机的 I/O 口、定时器、中 断外，甚至可以仿真单片机的串口通信。2.3 ZIMO221 字模生成软件ZIMO221 是汉字液晶点阵字模生成软件，它简单易用且功能强大，具有可 选不同字库和字体大小、旋转动画、取模方式等功能。3 软件设计流程和功能介绍汉字

9、显示程序该程序是由所提供的程序中的 LCM_DispChar( )程序修改得来，并命名为 LCM_DispHanzi ()。源程序中该程序是用来在 8*8 点阵内显示 5*7 的字符，修改后，我们的程序word 文档 可自由复制编辑 用四个 8*8 的点阵来显示 16*16 的小四号汉字。大致修改思路如下： 要在 128*64 的屏幕上显示的 16*16 的汉字，则最多能显示 4 行 8 列汉字， 则参数过滤部分应将 disp_cy 和 disp_cx 分别限定在 06和 014 之间，横列都照 用了原来现实字符的横列的大小， 使得汉字可以出现在屏幕的任意四个小格组成 的方框中； 原程序中 s

10、witch 语句块没有用到，根据指针之间寻找汉字代码的入口地 址即可； 由于所点阵规模的变化， 液晶控制芯片的选择判断语句应有相应修改， 将 原程序中判断语句改为 if(disp_cy>6)disp_cy = disp_cy-7; / 参数过滤if(disp_cy>14)disp_cx = disp_cx-15;；4 原程序中显示的 5*7 字符无法占满 8*8 的点阵，故加入了填空的语句， 将 这些语句删除，并结合汉字从上之下，从左至右的取模方式，先发送上半区 16 个数据，重新设置起始地址后再发送下半区 16 个数据即可完成汉字的整体输入。5.在本次汉字显示中，我们用 0 代替

11、开， 1 代替关， 2代替模， 3 代替拟； 如此，就完成了字符显示程序的修改。如语句“ LCM_DispHanzi(0,1,0) ”就完成了在第 0 行、第 1 列显示以 0 入口 地址的汉字“开”。计时功能显示本功能模块主要采用了定时器 1 中断，通过设置标志位， 判断 1S 是否到来。 当 1S到来时，进行 s1+的操作，逢 10向 s2进 1，并自身清零。 S2 逢 6 向 m1 进 1，m1逢 10向 m2进 1，m2逢 6 向 h1进 1，h1逢 10 向 h2 进 1.在统计小时的过 程中，我们主要用于统计工作时间，并不统计天数，所以时间上并不以24 小时为以单位。3.2.3 模

12、拟量显示程序及出错程序word 文档 可自由复制编辑用 TLC549ADC（） 读入一个 8 位数字量，其值从 0255，对应输入电压从 0V5V ，故作如下处理，得到输入电压三个有效位上的值：将读得数字量乘以 5.0*100，除以 255，得到的值对应 0500，用求余、求商的方法得到其个、十、 百位的值，对应输入电压的百分位、 十分位和个位。 并采用与时钟计数相同的中 断 实 现 1S 时 间 间 隔 的 采 集 。 例 如 ， 若 读 进 数 字 量 为 143， 143*5.0*100/255=280.392=280（注：C 语言中整型数采用截取法 ），输出则为 2.80V。若读入的数

13、据超出系统正常运行的范围（本例为 14V ），就将 P1.7 电平不 断取反，使蜂鸣器发声。3.2.4 开关量及图案显示本实验的开关量由实验箱 D1 区的开关 SW1、SW2、SW3 产生。通过单片 机 P1 口的 P1.4、P1.5、P1.6 进行数据采集。采集数据时，通过判断 P1.4、P1.5、 P1.6的电平（ 0或 1），结合 if 语句来决定对应方格的填充颜色。若为高电平 1， 则将对应方格填充为黑色（即显示） ；反之，则填充为白色（即隐藏） 。3.2.5 开机动画1 闭幕、拉幕：闭幕采用在白色背景画黑色垂线方法，以中垂线（ 63,0）到 （63,63）为对称中心，从左右边缘画黑色

14、垂线，直至占满怎个屏幕；拉幕是在 闭幕的基础上，以中水平线（ 0,63）到（ 127,63）为对称中心，从中间向上下边 缘画白色水平线，直至怎个屏幕变白。字幕：在拉幕后，显示 Welcome 字样。3 抹屏：同样采用画黑色直线的方法，以底部（ 63,63）为中心，从左下方 开始，与对称点画直线，直至画到右下方。4 心得体会本次电工电子综合设计，我们组按要求保质保量完成了实验要求的基本内 容，并在此基础上加入了属于自己的创新元素，设置了开机动画，对此，我有很 多收获。硬件方面，我对 DP-51PROC 综合仿真试验仪有了更深的了解，并掌握了相 关的模块功能和接线原理， 对 ZY12864D 液晶显示的读写和控制有了较深入的了 解；软件方面，我对 C 语言的编程思想和语法功能又进行了一次巩固，同时对 单片机原理和其实际应用价值有了更深层次的理解， 字模软件的一些拓展 （如画 图等）功能也曾让我入迷。从这次设计中，我充分体会到，团队的力量是强大的，一人之力确实有限， 当我遇到问题冥思苦想不得其解时， 通过团队的讨论， 问题迎刃而解。 每个人的 思维