1、 通达学院 2012/2013 学年 第一学期 课程设计 实验报告 模 块 名 称 基于 8155的 LCD显示录音回放机 专 业 通信工程 学 生 班 级 学 生 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 2 设计题目 基于 8155 的 LCD 显示录音回放机 设计 任务要求 1、 把需要录取的信号用 AD转换器采样并存储在 SRAM 中。 2、 在一组数码管或 LCD 上显示采样速率和录音时间（秒），以及信号相关参数。 3、 用 D/A 转换器回放录音信号，通过模拟示波器显示。 4、 在一组数码管或 LCD 上显示回放的播放时间或信号强度。 实验设备及软件 Proteus 以及 Keil
2、软件 同组人员学号及姓名 参考文献 单片机原理与嵌入式系统设计 单片机应用技术 吴国经 3 目录 第一部分 实验目的及要求： . 4 1实验目的 . 4 2. 实验要求 . 4 第二部分 实验工具及实验器件 . 4 1. Proteus7.4 以及 Keil 2 软件的使用 . 4 3. 模数转换芯片 ADC0804。 . 7 4. 数模转换芯片 DAC0832。 . 11 5. SRAM 芯片 6264。 . 13 6. 6264 的操作方式 . 14 7. 可编程并行 I/O 接口芯片 8155 H . 15 8. 74LS373 锁存器 . 16 第三部分 实验原理及程序代码 . 16
3、第四部分 实验测试结果 . 21 第五部分 实验小结和体会 . 21 4 （ 51 单片机）课程设计要求 第一部分 实验目的及要求： 1实验目的 本课程设计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，为下一步结合实际的硬件系统设计准备条件 2. 实验要求 基本要求： 1 把需要录取的信号用 AD 转换器采样并存储在 SRAM 中。 2 在一组数码管或 LCD 上显示采样速率和录音时间（秒），以及信号相关参数。 3 用 D/A 转换器回放录音信号，通过喇叭过模拟示波器显示。 4 在一组数码管或 L
4、CD 上显示回放的播放时间或信号强度。 发挥部分： 1 用功能键可分别设定录音和放音的采样速率。 2 多段录音管理。 3 任意组合播放。 第二部分 实验工具及实验器件 1. Proteus7.4 以及 Keil 2 软件的使用 Proteus 软件 是英国 Labcenter electronics 公司出版的 EDA工具软件 （该软件 中国 总代理为广州风标电子技术有限公司） 。它不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青
5、睐。 Proteus 是世界上著名的 EDA工具 (仿真软件 )，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到 PCB 设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是 目前世界上唯一将电路仿真软件、 PCB 设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持 8051、 HC11、 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、 AVR、 ARM、 8086 和MSP430 等， 2010 年即将增加 Cortex 和 DSP 系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多种 编译器 。 在 PROTE
6、US 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。而 *.HEX 文件则由Keil 软件编译后生成。 5 Keil uVision2 是 美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容 单片机 C 语 言软件开发系统，使用接近于传统 c 语言 的语法来开发，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 ,而且大大的提高了工作效率和项目开发周期 ,他还能嵌入汇编，您可以在关键的位置嵌入，使程序达到接近于汇编的工作效率。 KEILC51 标准 C 编译器为 805
7、1 微控制器的软件开发提供了 C 语言环境 ,同时保留了汇编代码高效 ,快速的特点。 C51 编译器的功能不断增强， 使你可以更加贴近 CPU 本身，及其它的衍生产品。 C51 已被完全集成到 uVision2 的集成开发环境中，这个集成开发环境包含：编译器，汇编器，实时操作系统，项目管理器，调试器。 uVision2 IDE 可为它们提供单一而灵活的开发环境。 Keil C51 软件提供丰富的 库函数 和功能强大的集成开发调试工具，全Windows 界面，使您能在很短的时间内就能学会使用 keil c51 来开发您的单片机应用程序 。 另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会
8、到 Keil C51 生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。 有了 proteus 和 keil 我们就需要在这两个软 件中建立我们所需要的工程进行实验，具体步骤如下： 第一步：在 Keil2 中建立一个新的工程，并命名， 第二步：选择使用的单片机芯片，我们选择 80c31， 第三步：将新创建的 .c 文件添加到 Target 中。 这样我们就可以在 keil2 的环境下对单片机的程序进行编译和运行了。 2. 51 单片机 AT89c51 51 单片机是对目前所有兼容 Intel 8031 指令系统的单片机的统称。该系列单片
9、机的始祖是 Intel 的 8031 单片机，后来随着 Flash rom 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； *AT
10、MEL 的： 89C51、 89C52、 89C2051 等； *Philips、华邦、 Dallas、 Siemens(Infineon)等公司的许多产品 80C31 单片机，它是 8 位高性能单片机。属于标准的 MCS-51 的 HCMOS 产品。它结合了 HMOS的高速和高密度技术及 CHMOS 的低功耗特征，标准 MCS-51 单片机的体系结构和指令系统。 80C31 内置中央处理单元、 128 字节内部数据存储器 RAM、 32 个双向输入 /输 出 (I/O)口、 2 个 16 位定时 /计数器和 5 个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。但 80C31 片内并无
11、程序存储器，需外接 ROM。 此外， 80C31 还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结 CPU 而 RAM 定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式6 下，保存 RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。 80C31有 PDIP(40pin)和 PLCC(44pin)两种封装形式。 管脚说明： 8031 芯片具有 40 根引脚，其引脚图如图所示： 80C31 管脚图 40 根引脚按其功能可分为四类： 1. 电源线 2 根 Vcc：编程和正常操作时的电源电压，接 +5V。 Vss：地电平。 2. 晶振： 2 根 XTAL1：振荡器的反相放大器输入。
12、使用外部震荡器是必须接地。 XTAL2：振荡器的反相放大器输出和内部时钟发生器的输入。当使用外部振荡器时用于输入外部振荡信号。 3. I/O 口共有 p0、 p1、 p2、 p3 四个 8 位口， 32 根 I/O 线，其功能如下： 1） P0.0 P0.7 （ AD0 AD7） 是 I/O 端口 O 的引脚，端口 O 是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 端口。在存取外部存储器时，该端口分时地用作低 8 位的地址线和 8 位双向的数据端口。（在此时内部上拉电阻有效） 2） P1.0 P1.7 端口 1 的引脚，是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 通道，专供用户使用。 3） P2.0
13、P2.7 （ A8 A15） 端口 2 的引脚。端口 2 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，在访问外部存储器时，它输出高 8 位地址 A8 A15 4） P3.0 P3.7 端口 3 的引脚。端口 3 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口，该口的每一位均可独立地定义第一 I/O 口功能或第二 I/O 口功能。作为第一功能使用时，口的结构与操作与 P1 口完全相同，第二功能如下示： 口引脚 第二功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） 7 P3.2 （外部中断） P3.3 （外部中断） P3.4 T0（定时器 0 外部输入） P3.5 T1（
14、定时器 1 外部输入） P3.6 （外部数据存储器写选通） P3.7 （外部数据存储器读选通） 3. 模数转换芯片 ADC0804。 ADC0804 的管脚图如下所示 它的主要电气特性如下： 工作电压： 5V，即 VCC 5V。 模拟输入电压范围： 0 5V，即 0 Vin 5V。 分辨率： 8 位，即分辨率为 1/28=1/256，转换值介于 0 255 之间。 转换时间： 100us（ fCK 640KHz 时）。 转换误差： 1LSB。 参考电压： 2.5V，即 Vref 2.5V。 1.ADC0804 的转换原理 8 ADC0804 是属于连续渐进式（ Successive Appro
15、ximation Method）的 A/D 转换器，这类型的 A/D 转换器除了转换速度快（几十至几百 us）、分辨率高外，还有价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上。 以输出 8 位的 ADC0804 动作来说明“连续渐进式 A/D 转换器”的转换原理，动作步骤如下表示（原则上先从左侧最高位寻找起）。 第一次寻找结果： 10000000 （若假设值输入值，则寻找位假设位 1） 第二次寻找结果： 11000000 （若假设值输入值，则寻找位假设位 1） 第三次寻找结果： 11000000 （若假设值 输入值，则寻找位该假设位 0） 第四次寻找结果： 11010000 （若假设值输入值，
16、则寻找位假设位 1） 第五次寻找结果： 11010000 （若假设值 输入值，则寻找位该假设位 0） 第六次寻找结果： 11010100 （若假设值输入值，则寻找位假设位 1） 第七次寻找结果： 11010110 （若假设值输入值，则寻找位假设位 1） 第八次寻找结果： 11010110 （若假设值 输入值，则寻找位该假设位 0） 这样使用二分法的寻找方式， 8 位的 A/D 转换器只要 8 次寻找， 12 位的 A/D转换器只要 12 次寻找，就能完成转换的动作，其中的输入值代表图 1 的模拟输入电压 Vin 2.分辨率与内部转换频率的计算 对 8位 ADC0804而言，它的输出准位共有 2
17、8 256种，即它的分辨率是 1/256，假 设输入信号 Vin 为 0 5V 电压范围，则它最小输出电压是 5V/256 0.01953V，这代表 ADC0804 所能转换的最小电压值。 表 1 列出的是 8 12 位 A/D 转换器的分辨率和最小电压转换值。 表 1 A/D 转换器的分辨率和最小电压值 位数目 分辨率 最小电压转换值 8 1/256 0.01953V 10 1/1024 0.00488V 12 1/4096 0.00122V 9 至于内部的转换频率 fCK，是由图 2 的 CLKR（ 19 脚）、 CLK IN（ 4 脚）所连接的 R（）、 C(150PF)来决定。 图 2
18、 ADC0804 与 CPLD&FPGA、 8051 单片机等典型连接图 频率计算方式是： fCK 1/(1.1 R C) 若以图 2 的 R 10K 、 C 150PF 为例，则内部的转换频率是 fCK 1/（ 1.1 10 K 150PF） 606KHz 更换不同的 R、 C 值，会有不同的转换频率，而且频率愈高代表速度愈快。但是需要注意 R、 C 的组合，务必使频率范围是在 100KHz 1460KHz 之间。 10 要求 ADC0804 进行模拟 /数字的转换，其实可以直接由下面的时序图及图 2信号的流向来配合了解。图 3 ADC0804 控制信号时序图 以图 2、图 3 信号流向而言
19、，控制 ADC0804 动作的信号应该只有 CS、 WR、RD。其中 INTR 由高电位转为低电位后，代表 ADC0804 完成这次的模拟 /数字转换，而 DB0 DB7 代表是转换后的数字资料。 图 3 的动作大概可分成 4 个步骤区间 S0、 S1、 S2、 S3，每个步骤区间的动作方式如下： 步骤 S0： CS 0、 WR 0、 RD 1（由 CPLD 发出信号要求 ADC0804开始进行模拟 /数字信号的转换）。 步骤 S1： CS 1、 WR 1、 RD 1（ ADC0804 进行转换动作，转换完毕后 INTR 将高电位降至低电位，而转换时间 100us）。 步骤 S2： CS 0、 WR 1、 RD 0（由 CPLD发出信号以读取 ADC0804的转换资料）。 步骤 S3： CS 1、 WR 1、 RD 1（由 CPLD 读取 DB0 DB7 上的数字转换资料）。 由上述步骤说明，可以归纳出所要设计的 CPLD 动作功能有： 负责在每个步骤送出所需的 CS、 WR、 RD 控制信号。
