提供完整版的毕业设计智能仪器基础与设计设计报告学院（系）： 机电工程学院专 业 ：测控技术与仪器学 生 ： 指导教师 ： 完成日期 : 2015 年 1 月基于单片机 C 语言编程及 LCD 液晶显示器的数字滤波显示系统设计22智能仪器基础与设计基于单片机 C 语言编程及 LCD 液晶显示器的数字滤波显示系统设计Design of Digital Filter and Display System Based on C language Programming and Single-Chip Computers基于单片机 C 语言编程及 LCD 液晶显示器的数字滤波显示系统设计33基于单片机 C 语言编程及 LCD 液晶显示器的数字滤波显示系统设计摘 要本次实验设计的主要内容是在 Proteus 仿真环境下，借助单片机和 c语言编程，实现对模拟信号的采集、滤波以及对滤波后信号的 LCD 动态显示。本次设计主要采用了三中滤波方式：平均值滤波、中位置滤波、递推平均滤波。应用的主要器件有：MCS-51 单片机，TLC549 8 位串行 AD，KS0108 控制的12864 LCD。通过对叠加了噪声信号的模拟信号的模数转换实现信号采集，在单片机内部采用函数滤波滤出信号上面叠加的高频噪声，最后通过单片机控制两个 LCD 分别输出采集到的叠有噪声的信号和滤波后的结果。关键字数字滤波 LCD 动态显示 MCS-51 TLC549 KS0108 12864AbstractThis experiment design is mainly based on the environment of Proteus 8.0, single-chip computer and C language programming. This design managed to collect analog signal, filter signal and dynamic display signal on LCD. In this design, we used 3 diffident filter methods: mean filter; medium filter; recursive average filtering. The devices we used are: MCS-51 single-chip computer; 8-bit serial ADC TLC549; LCD 12864 with its driver KS0108.KeywordDigital filtering LCD dynamic display MCS-51 TLC549 KS0108 12864基于单片机 C 语言编程及 LCD 液晶显示器的数字滤波显示系统设计44目 录1 引言 .51.1 课题背景介绍 .52 各部分器件简单介绍 .62.1 MCS-51 单片机 .62.2 AD 转换器 TLC549 .72.3 LCD 液晶显示器 12864 .93 数字滤波器设计 .103.1 数字滤波原理介绍.103.2 单片机电路.183.3 数据采集电路.193.4 显示电路.193.5 总电路.204 程序设计 .214.1 程序流程图 .214.2 总程序关键点解析.224.3 LCD12864 驱动子程序 .234.4 画坐标子程序.254.5 坐标图字模.254.6 主程序.27参考文献 .31附录 .31基于单片机 C 语言编程及 LCD 液晶显示器的数字滤波显示系统设计551 引言1.1 课题背景介绍1.1 数字滤波器的研究背景与意义当今，数字信号处理技术正飞速发展，它不但自成一门学科，更是以不同形式影响和渗透到其他学科：它与国民经济息息相关，与国防建设紧密相连；它影响或改变着我们的生产、生活方式，因此受到人们普遍的关注。数字化、智能化和网络化是当代信息技术发展的大趋势，而数字化是智能化和网络化的基础，实际生活中遇到的信号多种多样，例如广播信号、电视信号、雷达信号、通信信号、导航信号、射电天文信号、生物医学信号、控制信号、气象信号、地震勘探信号、机械振动信号、遥感遥测信号，等等。上述这些信号大部分是模拟信号，也有小部分是数字信号。模拟信号是自变量的连续函数，自变量可以是一维的，也可以是二维或多维的。大多数情况下一维模拟信号的自变量是时间，经过时间上的离散化(采样)和幅度上的离散化(量化)，这类模拟信号便成为一维数字信号。因此，数字信号实际上是用数字序列表示的信号，语音信号经采样和量化后，得到的数字信号是一个一维离散时间序列；而图像信号经采样和量化后，得到的数字信号是一个二维离散空间序列。数字信号处理，就是用数值计算的方法对数字序列进行各种处理，把信号变换成符合需要的某种形式。例如，对数字信号经行滤波以限制他的频带或滤除噪音和干扰，或将他们与其他信号进行分离；对信号进行频谱分析或功率谱分析以了解信号的频谱组成，进而对信号进行识别；对信号进行某种变换，使之更适合于传输，存储和应用；对信号进行编码以达到数据压缩的目的，等等。数字滤波技术是数字信号分析、处理技术的重要分支。无论是信号的获取、传输，还是信号的处理和交换都离不开滤波技术，它对信号安全可靠和有效灵活地传输是至关重要的。在所有的电子系统中，使用最多技术最复杂的要算数字滤波器了。数字滤波器的优劣直接决定产品的优劣。基于单片机 C 语言编程及 LCD 液晶显示器的数字滤波显示系统设计662 各部分器件功能及使用方法介绍：2.1 MCS-51 单片机：在 HMOS 技术大发展的背景下，Intel 公司在 MCS-48 系列的基础上 MCS-51 系列单片机1，于 1980 年推出了 8 位 MCS-51 系列单片机。它与以前的机型相比，功能增强了许多，就其指令和运行速度而言，超过了 INTEL8085 的 CPU和 Z80 的 CPU，成为工业控制系统中较为理想的机种。较早的 MCS-51 典型时钟为 12MHz，而目前与 MCS-51 单片机兼容的一些单片机的时钟频率达到40MHz 甚至更高，现在已有 400MHz 的单片机问世。51 系列是基本型，包括 8051、8751、8031、8951.这四个机种区别，仅在于片内程序储存器。8051 为 4KBROM，8751 为 4KBEPROM，8031 片内无程序储存器，8951 为 4KBEEPROM。其他性能结构一样，有片内 128B RAM，2 个 16位定时器/计数器，5 个中断源。其中，8031 性价比较高，又易于开发，目前应用面广泛。51 系列单片机的特点-8 位 cpu-片内带振荡器，频率范围为 1.2MHz12MHz-片内带 128B 的数据存储器-片内带 4KB 的程序存储器图 2.1-1 图 2.1-2基于单片机 C 语言编程及 LCD 液晶显示器的数字滤波显示系统设计77-程序存储器的寻址空间为 64KB-片外数据存储器的寻址空间为 64KB-128 个用户位寻址空间-21 个字节特殊功能寄存器-4 个 8 位的 I/O 并行接口：P0、P1、P2 、P3-两个 16 位定时、计数器-两个优先级别的五个中断源-一个全双工的串行 I/O 接口，可多机通信-111 条指令，包含乘法指令和除法指令-片内采用单总线结构-有较强的位处理能力-采用单一+5V 电源2.2 AD 转换器 TLC549：TLC549 是 TI 公司生产的一种低价位、高性能的 8 位 A/D 转换器，它以 8 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 17us，最大转换速率为 40000HZ，4MHZ 典型内部系统时钟，电源为 3V 至 6V。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。TLC549 引脚图：REF+：正基准电压输入 2.5VREF+Vcc+0.1。图 2.2-1 图 2.2-2基于单片机 C 语言编程及 LCD 液晶显示器的数字滤波显示系统设计88REF：负基准电压输入端，-0.1VREF-2.5V。且要求：（REF+）（REF-）1V。VCC：系统电源 3VVcc6V。GND：接地端。/CS：芯片选择输入端，要求输入高电平 VIN2V，输入低电平 VIN0.8V。DATA OUT：转换结果数据串行输出端，与 TTL 电平兼容，输出时高位在前，低位在后。ANALOGIN：模拟信号输入端，0ANALOGINVcc，当 ANALOGINREF+电压时，转换结果为全“1”(0FFH)，ANALOGINREF-电压时，转换结果为全“0”(00H)。I/O CLOCK：外接输入/输出时钟输入端，同于同步芯片的输入输出操作，无需与芯片内部系统时钟同步。TLC549 工作时序：当/CS 变为低电平后， TLC549 芯片被选中， 同时前次转换结果的最高有效位MSB （A7）自 DATA OUT 端输出，接着要求自 I/O CLOCK 端输入 8 个外部时钟信号