北京科技大学EDA课程设计报告

EDA课程设计报告

基于8051的可编程电量监测及显示系统

仿真电路设计

院（系）：自动化

专业：自动化

学生姓名：宋凯

学号： 41351080

指导教师：王玲

小组分工

赵子秋：负责电路系统搭建。

宋凯：负责程序设计及调试。

陈经纬：负责课题选择、资料搜集以及协助调试电路及程序。

2015年10月 28 日

目录

一、概述 (3)

二、设计要求 (3)

2.1硬件要求 (3)

2.2软件要求 (3)

2.3其他要求 (4)

三、总体框图 (4)

四、功能模块 (5)

4.1模拟电源模块： (5)

4.2A/D采样模块 (6)

4.38051控制、1602显示模块及蜂鸣器低电位报警模块 (6)

五、总体设计电路图 (7)

六、系统测试与结果分析 (10)

七、设计心得体会 (12)

八、参考文献 (12)

概述

本设计主要想法来自与生活中常用到的电池的电量显示，采用multisim中MCU库内的8051可编程控制芯片做主要控制芯片。外围模块包括LCD1602显示模块、蜂鸣器报警模块和电源电量模拟模块。通过外围电路的连接以及对8051写入相应程序，最终利用MULTISIM实现了对一个电源电量监测及显示系统的仿真。

设计要求

硬件要求

为了很好的实现在Multisim中对系统功能的实现，首先我们得了解8051可编程芯片的功能。由于8051自身不带A/D、D/A转换模块，我们还得了解A/D模块的使用方法。由于本次设计的显示模块用到了LCD1602，我们还得掌握LCD1602的配置使用方法及通信方式。最后搭建的电路要实现稳定输出、走线美观等要求。

软件要求

首先我们必须熟练掌握Multisim仿真软件的使用，其次因为本设计用到了可编程芯片8051，所以我们还得掌握一个编程软件的应用（本次设计选用的是Keil5）。

其他要求

我们必须掌握一些简单的数字电路的应用及查阅相关的相关技巧。

总体框图

功能模块

1、模拟电源模块：

说明：为了模拟生活中电源电量，我们采用了如上图的电路结构。电路总电量是5V，其中Key=D是切换开关，当开关置于下端时，通过调节电位器R2可以对5V进行分压送入A/D模块采样端，模拟电源剩余电量不同时的情景，便于调试后面的显示电路时观测。当开关置于上端时，电容C1作为电源，R1作为生活中消耗电源电量的用电设备，S3的开断则表示用电设备用电与否，U6A的基极接到了8051芯片的PB3端，便于编程控制实现当检测到电源电量（即电容存放的电量）低于设定百分比时即刻给电容充满，同时接在PB3端的灯泡X2亮表示正在充电。完成充电后电容放电表示正在用电，如此循环，最终达到模拟生活中电源用电的目的。

2、A/D采样模块

说明：本设计A/D采样模块采用了Multisim自带的ADC模块，Vin端为模拟电源模块送来的模拟量（电源电压值），经过芯片内部转换成D0—D7端8位数字量送给8051可编程芯片进行程序处理。

3、8051控制、1602显示模块及蜂鸣器低电位报警模块

说明：8051可编程控制芯片的P1口接A/D模块送来的数字量，P0口接LCD1602的八个并行数据端。其中的蜂鸣器BUZZER则可在电量低于25%（程序控制）时产生“嘟嘟”的报警声，同时小灯泡X1也会亮起报警信号。

总体设计电路图

程序源码：

#include

#include

#include

sbit RS=P3^5;

sbit E=P3^4;

sbit RW=P3^6;

sbit BUZZER=P3^7;

sbit CHARGE=P3^3;

typedef unsigned char u8;

typedef unsigned int u16;

void delay(void)

{

_nop_();

}

void write1bytecmd(u8 byte)

{

RS=0;

RW=0;

E=1;

delay();

P0=byte;

delay();

E=0;

RS=1;

RW=1;

}

void write1bytedata(u8 byte) {

RS=1;

RW=0;

E=1;

delay();

P0=byte;

delay();

E=0;

RS=1;

RW=1;

}

void InitHD44780(void) {

write1bytecmd(0x38); write1bytecmd(0x0c); write1bytecmd(0x06); write1bytecmd(0x01);

}

void Display(void)

{

write1bytecmd(0x80);

write1bytedata('V');

write1bytedata('o');

write1bytedata('l');

write1bytedata('t');

write1bytedata('a');

write1bytedata('g');

write1bytedata('e');

write1bytedata(':');

write1bytecmd(0xc0);

write1bytedata('R');

write1bytedata('e');

write1bytedata('m');

write1bytedata('a');

write1bytedata('i');

write1bytedata('n');

write1bytedata(':');

}

void main(void)

{

u16 advalue;

float voltage;

int z,x;

int temp;

int b,s,g;

int pb,ps,pg;

int percent;

BUZZER=0;

InitHD44780();

Display();

while(1)

{

advalue=P1;

voltage=(advalue)/256.0*5;

percent=voltage*20;

temp=(int)voltage;

if(percent<=25)

BUZZER=1;

else

BUZZER=0;

if(percent<10)

CHARGE=1;

if(percent>85)

CHARGE=0;

z=temp;

x=(voltage-temp)*1000;

write1bytecmd(0x88);

write1bytedata(0x30+z);

write1bytecmd(0x89);

write1bytedata('.');

b=x/100;

s=(x-b*100)/10;

g=x%10;

pb=percent/100;

ps=(percent-pb*100)/10;

pg=percent%10;

write1bytecmd(0x8a);

write1bytedata(0x30+b);

write1bytecmd(0x8b);

write1bytedata(0x30+s);

write1bytecmd(0x8c);

write1bytedata(0x30+g);

write1bytecmd(0x8d);

write1bytedata('V');

write1bytecmd(0xc7);

if(pb==0)

write1bytedata(' ');

if(pb==1)

write1bytedata(0x31);

write1bytecmd(0xc8);

if(ps==0)

write1bytedata(' ');

else

write1bytedata(0x30+ps);

write1bytecmd(0xc9);

write1bytedata(0x30+pg);

write1bytecmd(0xca);

write1bytedata('%');

}

}

系统测试与结果分析

模拟电源充满电时：

此时按下模拟负载放电开关C：

此时观察到LCD显示电压正在下降。

当电量低于25%时，X1低电压报警灯亮，如图所示：

当电量低于10%时，X2充电指示灯亮，模拟电源充电值满电压的85%以上。如图所示：

SPACE开关为LCD背光，S3开关为模拟负载放电，S4开关为选择正常模式和模拟电压输入测试。

设计心得体会

本次设计我们以掌握实际应用电路设计方法为出发点，假想在使用Altium Designer设计PCB板之前要先进行仿真设计，从而通过这个简单的可编程控制电路的仿真了解了在进行EDA设计时Multisim仿真的应用。为我们后期制作小型控制系统打下了坚实的基础，为我们在设计PCB电路时增加了一道保险，为我们理解可编程芯片与外围电路的应用提供了很好的机会。

参考文献

[1]https://www.360docs.net/doc/6c18861100.html,，LCD1602液晶完整中文资料。

指导教师评语及学生成绩