文档介绍：HUBEI NORMAL UNIVERSITY
综合课程设计

Integrated Curriculum Design(1)
所在院系
教育信息与技术学院
专业名称
信息工程
班级

题目
基于单片机的数字滤波器
指导教师

成员

完成时间

摘要 I
1 绪论 1
1
1
2 单片机和AD/DA相关知识 3
51单片机相关知识 3
AD转换器相关知识 4
DA转换器相关知识 5
3 数字滤波器设计 6
3数字滤波器系统设计 6
数字滤波器理论分析设计 6
单片机电路 7
数据采集电路 8
数模转换输出电路 9
数字电压表系统电路原理图 10
4 程序设计 10
11
AD转换器程序 12
程序代码 13
6 心得与体会 20
参考文献 21
1 绪论

现代工业控制系统中,电路系统越来越复杂,因而带来的相互干扰也越来越强烈,模拟滤波电路已经不能满足要求,数字滤波应运而生。数字滤波器的实现过程的实现过程是把输入的模拟信号数字化,也就是由采样器对输入的模拟信号进行周期性的采样,并对每个样本进行量化和编码,即模数转换。从ADC输出的数字信号送入到数字信号处理器进行处理变化,处理器输出的数字信号再通过数模转换为模拟信号,这个过程要用到DAC来转换实现模拟信号的输出。

Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上,可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路,该软件的特点是:
(1)现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能;有各种虚拟仪器,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。
(2)支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有:68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。
(3)提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能,同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态,因此在该软件仿真系统中,也必须具有这些功能;同时支持第三方的软件编译和调试环境,如Keil C51 uVision2等软件。
(4)具有强大的原理图绘制功能。
可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程,再配合显示及输出,能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等,Proteus建立了完备的电子设计开发环境。
在PROTEUS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。 PROTEUS 是单片机课堂教学的先进助手。
PROTEUS不仅可将许多单片机实例功能形象化,也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果,后者则是实物演示实验难以达到的效果。
它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能,例:元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。
课程设计、毕业设计是学生走向就业的重要实践环节。由于PROTEUS提供了实验室无法相比的大量的元器件库,提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表,因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台。
2 单片机和AD/DA相关知识
51单片机相关知识
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。该系列单片机的始祖是intel的8031单片机,后来随着技术的发展,成为目前广泛应用的8为单片机之一。单片机是在一块芯片内集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O口等计算机所需要的基本功能部件的大规模集成电路,又称为MCU。51系列单片机内包含以下几个部件:
一个8位CPU;一个片内振荡器及时钟电路;
4KB的ROM程序存储器;
一个128B的RAM数据存储器;
寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储空间的控制电路;
32条可编程的I/O口线;
两个16位定时/计数器;
一个可编程全双工串行口;
5个中断源、两个优先级嵌套中断结构。51系列单片机如