嵌入式数字信号处理实验5 实验报告.doc下载

weixin_39821260 2019-05-28 08:30:12

1. DSP程序优化的方法有哪些？
(1) 开启IDE自带的优化选项；
(2) 使用硬件循环LSETUP；
(3) 使用双乘累加操作，充分利用两个乘累加器和数据总线宽度，如：R3.H=R0.H*R1.H, R3.L=R0.L*R1.L(LS)；
(4) 使用并行指令，如：mnop||R0=[I0++]||R1=[I2++]；R3.H=R0.H*R1.H, R3.L=R0.L*R1.L(LS)||R2=[I2++]；
(5) 将并行的数据放到两个数据段；
(6) 精简循环，进一步提高指令并行化。

2. 简述汇编代码的优化原理。
(1) 使用硬件循环代替软件循环
使用硬件循环不需要条件转移指令
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1. DSP程序优化的方法有哪些？ (1) 开启IDE自带的优化选项； (2) 使用硬件循环LSETUP； (3) 使用双乘累加操作，充分利用两个乘累加器和数据总线宽度，如：R3.H=R0.H*R1.H, R3.L=R0.L*R1.L(LS)； (4) 使用并行指令，如：mnop||R0=[I0++]||R1=[I2++]；R3.H=R0.H*R1.H, R3.L=R0.L*R1.L(LS)||R2=[I2++]； (5) 将并行的数据放到两个数据段； (6) 精简循环，进一步提高指令并行化。 2. 简述汇编代码的优化原理。 (1) 使用硬件循环代替软件循环使用硬件循环不需要条件转移指令，DSP硬件会更具循环寄存器的值自动执行循环体和提出循环，这样保证了流水线的畅通。而不像软件循环那样，一旦分支预测错误就会浪费9个CPU周期。于是使用硬件循环就会大大提高程序执行的效率。 (2) 充分利用数据总线宽度本DSP外部数据总线宽度为32位，可以一次存取4字节的数据。这样比起一次取1字节或者2字节的操作，执行速度和效率必然提高。 (3) 使用并行指令使用并行指令，可以充分利用DSP内部的硬件资源的重复性，减少指令执行次数和提高指令执行的效率。使用一条指令代替二至三条指令的功能。 3. 选做任一实验，总结DSP编程学习过程，得出结论。 (1) DSP学习首先要熟悉书本内容知道基础的硬件外围接线，基本几个寄存器的配置和基础的代码编写方法； (2) 然后，就可以通过实验平台验证一些实验通过验证实验，分析代码模板中每条语句的功能，通过这一过程，让自己进一步熟悉DSP实验的编程； (3) 第三，通过自己编写一些简单的程序，来进一步熟悉一种DSP芯片的代码编写方法和运作机理； (4) 第四，做一个项目，在做项目的过程中还会遇到很多的问题有待解决，通过完成一个项目，来把所学的DSP知识综合运用，逐渐融会贯通。

任务要求 1．4路模拟量输入，输入电压范围0~5V，分辨率8位，转换时间100us，具有显示（数码管）测量结果（用10进制显示直流电压值或交流电压峰值）的功能； 2．1路模拟量输出，用来分别重现4路被采信号的波形（供示波器观测）摘要本数据采集系统是基于单片机AT89C51来完成的，4路的模拟电压通过通用的8位A/D转换器ADC0809转换成数字信号后，由单片机进行数据处理，并将处理后的数据送LED显示器显示。再经过常用的8位D/A转换器DAC0832将数字数据转换成模拟量，供示波器观测。一、系统的方案选择和论证根据题目基本要求，可将其划为如下几个部分： 4路模拟信号A/D转换单片机数据处理 LED显示测量结果 D/A转换模拟量输出系统框图如图1所示：图 1 单片机数据采集系统框图 1、4路模拟信号A/D转换由于被测电压范围为0~5V，分辨率为8位，转换时间为100us，所以A/D转换部分，本系统选择常用的8路8位逐次逼近式A/D转换器ADC0809。 ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装。下面说明各引脚功能。 IN0～IN7：8路模拟量输入端。 2-1～2-8：8位数字量输出端。 ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。 ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START： A／D转换启动信号，输入，高电平有效。 EOC： A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。 REF（+）、REF（-）：基准电压。 Vcc：电源，单一＋5V。 GND：地。 ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。 2、单片机数据处理选择美国ATMEL公司的CMOS8位单片机AT89C51，其工作电压为2.7~6V，具有低电压低功耗性能和高性价比，兼容标准MCS- 51指令系统，4Kbytes的PEROM和128bytes的RAM，片内置通用的8位中央处理器（CPU）和 Flash存储单元。 AT89C51是一种带有4 KB闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器，可为很多嵌入式控制系统提供灵活且价廉的方案。所以，本设计采用ATM EL公司的AT89C51作为程序的主控芯片。 AT89C51数据总线是由P0口提供的，P0口本身能以多种方式提供数据总线和地址总线。当ALE输出信号为高电平时，P0将输出的数据锁入总线驱动器中作为地址的低8位，然后和P2送出来的高8位地址一起组成一个完整的16位地址，以寻址到外部的64KB的地址空间。AT89C51的地址总线比较简单(只有3个：RD、WR、PSEN)，其中RD是用来读取外部数据内存的控制线，WR是用来写数据到外部数据内存的控制线，PSEN是用来存取外部程序内存的读取控制线。 3、LED显示测量结果这里选择的是广州周立功单片机发展有限公司自行设计的数码管显示驱动及键盘扫描管理芯片ZLG7289B，它可直接驱动 8 位共阴式数码管（或 64 只独立 LED），同时还可以扫描管理多达64 只按键。ZLG7289B 内部含有显示译码器，可直接接受 BCD 码或 16 进制码，并同时具有 2 种译码方式。此外，还具有多种控制指令，如消隐闪烁左移右移段寻址等。ZL G7289B采用 SPI 串行总线与微控制器接口，仅占用少数几根 I/O口线。利用片选信号，多片 ZLG7289B 还可以并接在一起使用，能够方便地实现多于 8 位的显示或多于 64只按键的应用。 4、D/A转换模拟量输出在本设计中D/A转换的作用是使得采集处理过的数据通过D/A转换电路后送示波器进行观察。这里选择了DAC0832这一D/A转换器。它是一个8位D/A转换芯片，唯一电源供电，从 +5V~+15V均可正常工作，其引脚功能说明如下： DI0~DI7：数据输入线，TLL电平。 ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。 CS：片选信号输入线，低电平有效。 WR1：为输入寄存器的写选通信号。 XFER：数据传送控制信号输入线

1. 绪论 1.1系统背景 1.1.1单片机的介绍单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器，常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD 4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！ 1.1.2单片机的应用目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。　　单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域 1.2多功能家用定时器 1.2.1多功能家用定时器的概述人类最早使用的定时工具是沙漏或水漏，但在钟表诞生发展成熟之后，人们开始尝试使用这种全新的计时工具来改进定时器，达到准确控制时间的目的。　　1876年，英国外科医生索加取得一项定时装置的专利，用来控制煤气街灯的开关。它利用机械钟带动开关来控制煤气阀门。　　定时器确实是一项了不起的发明，使相当多需要人控制时间的工作变得简单了许多，家用电器都安装了定时器来控制开关或工作时间。 1.2.2多功能家用定时器的功能与实现步骤 1. 能够调整数字钟、定时开启、关闭时间的显示当时间分别显示小时、分钟状态时，按11键，实现将当前显示的小时或分钟减1；按12键时，实现将当前显示的小时或分钟加1。 2. 能过实现三路定时通过按10键来选择显示的时间。从而实现三路定时的开启与关闭，实现三路定时功能。 3. 既能够实现按键输值，也可用加减键来对其调时当在小时状态时，不管是在数字钟还是定时状态，都可以通过按键来对其调时，同时此时如果觉得时间按错还可以通过加减键进行调整时间。 4. 能够时间倒计时的秒表功能当一开始接通是，显示的是60秒倒计时功能，这一功能有助于对准确时间更好的把握。 5. 能够显示今天心情当在时钟状态时，按加减键，可显示出今天心情。如果按减号键时，显示sad，并且LED 灯全灭；如果按加号键时，显示fine，并且灯全亮。 2. 系统电路设计 2.1 系统总体设计框架结构总体结构图如下：图2.1总体结构图按键输入电路：对定时器输入定时时间、时钟时间，并对其调整。时钟电路：给单片机一个时钟信号，让其工作。复位电路：使单片机为初始状态，并从初态开始工作。 LED显示电路：表明定时器的工作状态。数码管显示电路：显示数字钟时间或定时时间或心情。继电器电路：是用较小的电流去控制较大电流的一种"自动开关"。 2.2 系统硬件单元电路设计 2.2.1 时钟电路设计时钟电路对单片机是不可缺的，单片机的每个功能都要以时钟电路为基础工作。单片机内部自带一个时钟电路，外部接入定时控制元件即可构成一个稳定的自激振荡器。其中机器周期共有12个振荡脉冲周期，因此，机器周期是时钟周期的12倍。本实验中时钟电路中使用的晶体是12MHz，则时钟周期为(1/12)us，机器周期为1us。实验图如下：时钟电路图: 图2.2时钟电路图 2.2.2 复位电路设计复位操作有上电自动复位、按键电平复位和外部脉冲复位三钟方式，本次实验用的是按键电平复位，利用电容的充放电公式来选择所需的电容、电阻，能

《嵌入式系统基础》课程设计报告设计题目：交通灯班级：学号：姓名：指导教师：成绩： 2011 年 6 月 20 日 1 设计任务 1、设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求东西方向（主干道）车道和南北方向（从干道）车道两条交叉道路上的车辆交替运行，时间可设置修改。 2、在绿灯转为红灯时，要求黄灯闪烁，才能变换运行车道3、黄灯亮时，要求每秒闪亮一次。 4、紧急情况发生，如消防车、救护车等紧急车辆通过时，要求四个路口同时加亮黄灯闪烁，并且倒计时显示装置关闭，四个路口的信号灯全部变成红灯。 5当东西或南北方向车流量大时，四个路口同时加亮黄灯进行闪烁，并且倒计时显示装置关闭，黄灯闪烁5秒后，只允许东西或南北方向车辆通行。交通信号灯模拟控制系统设计利用单片机的定时器定时，令十字路口的红绿灯交替点亮和熄灭。用8051做输出口，控制十二个发光二极管燃灭，模拟交通灯管理。在一个交通十字路口有一条主干道（东西方向），一条从干道（南北方向），如图所示: 2 电路原理图. 1总体设计电路如图所示 2 交通灯电路为了方便实验，可以用发光二极管作为交通灯来使用，单片机的I/O接口直接和交通灯（发光二极管）连接。在十字路口的四组红、黄、绿三色交通灯中，东西方向道路上的两组同色灯连接在一起，南北方向道路上的两组同色的灯也彼此连接在，受单片机P1.0~P 1.5控制。单片机的I/O接口与交通灯电路的具体连接方式为：P1.0~P1.2分别接东西方向的红、黄、绿共6个放光二极管，P1.3~P1.5分别接南北方向的红、黄、绿共6个发光二极管。12个发光二极管采用了共阳极的连接方式，因此I/O口输出低电平时，与之相连的发光二极管会亮，I/O口输出高电平时，相应的发光二极管会灭。交通灯电路如图所示。 3 倒计时显示电路 3 该交通灯控制系统在正常情况下，每60s循环一次，为方便提示路上行人及车辆交通灯转换的剩余时间，专门为控制系统设计了一个倒计时显示装置。该显示装置选用七段数码管来显示交通灯转换的剩余时间，根据控制要求，每个路口需要两个数码管，这样四个路口就要求八个数码管。有序AT89C51单片机的I/O作为输出时，具有较强吸收电流能力，因此我们可以选用共阳型数码管，这样由单片机的I/O就可以直接驱动，从而简化硬件电路的设计。四个路口倒计时显示被置在同一时刻显示相同的数字，期中P0口用来显示时间的十位，P2口用来显示时间的个位；东西南北四个方向共四个路口，令DS1和DS2是一组，DS3和DS4是一组，DS5和DS6是一组，D S7和DS8是一组。考虑到AT89C51 单片机所能提供I/O接口的数量以及该控制系统所需要的I/O的个数并结合我们的实际能力，数码管在本系统采用的是静态显示。所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的数码管恒定地导通或截止。采用静态显示时。占用CPU的资源较少，单片机只要把要显示的字符代码发送到接口电路即可，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码。倒计时显示电路如图所示。 4 紧急通行电路该系统的K1、K2、K3三个按键分别于单片机的P3.0、P3.1、P3.6相接，它们可以在特殊的交通情况下使用。例如，当有紧急情况发生时，如消防车、救护车等紧急车辆通过时，按下K1键，四个路口同时加亮黄色信号灯并进行闪烁（闪烁时间为5秒）。并且倒计时显示装置关闭，黄灯5s闪烁完成后，四个路口的信号灯全部变成红灯，从而保证紧急车辆的及时通过，待紧急车辆通过后，松开K1键，紧急情况消除，交通灯控制系统恢复正常工作；按下K2键，四个路口同时加亮黄色信号灯并进行闪烁（闪烁时间为5秒），并且倒计时显示装置关闭，黄色等5s闪烁完成后，只允许东西方向车辆准行、南北方向车辆禁行，松开K2键，交通灯控制系统又开始正常工作；按下K3键，四个路口同时加亮黄色信号灯并进行闪烁（闪烁时间为5秒），并且倒计时显示装置关闭，黄色等5s闪烁完成后，只允许南北方向车辆准行、东西方向车辆禁行，松开K3键，交通灯控制系统又开始正常工作。 5 主程序流程图 6 按键子程序流程图 3 AT89S51功能介绍 1）串口通信接口。与计算机通讯，也可作为STC系列单片机下载程序及仿真调试接口。 2）1602液晶插座。做普通常用液晶1602显示实验。 3）ISP下载线接口。在线下载程序到单片机，不需要编程器。 4）四位数码管 5）8位发光二极管。流水灯实验，以及其它指示使用。 6）扩展地（GND）插针。需要扩展单片机外围器件，对外围元件供电。 7）12864液晶数据传送方式选用接口。 8）液晶背灯光亮度调节。 9）DS1302时钟模块接口。精确时钟DS1302实验。 10）扩展电源（VCC）插针。需要扩展单片机外围

单片机课程设计报告基于单片机的数字温度计设计 1 绪论 2 方案设计 3 系统的硬件设计 3.1 主控制器 3.2 显示电路 3.3 温度传感器工作原理 3.4 温度传感器接口电路 4 系统的软件设计 4.1 主程序 4.2 温度测量 4.2.1 初始化DS18B20 4.2.2 等待应答信号 4.2.3 DS18B20读字节 4.2.4 DS18B20写字节 4.2.5 启动温度测量 4.2.6 读取测量结果 4.2.7各算法流程图 4.3 数码管显示 5 系统的测试与总结参考文献附录1 原理图附录2 源程序清单 1 绪论随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施就需要从单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)中，传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器技术，在我国各领域已经引用的非常广泛，可以说是渗透到社会的每一个领域，人民的生活与环境的温度息息相关，在工业生产过程中需要实时测量温度，在农业生产中也离不开温度的测量，因此研究温度的测量方法和装置具有重要的意义。测量温度的关键是温度传感器，温度传感器的发展经历了三个发展阶段：传统的分立式温度传感器模拟集成温度传感器智能集成温度传感器。目前的智能温度传感器(亦称数字温度传感器)是在20世纪90年代中期问世的，它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器(MCU)。社会的发展使人们对传感器的要求也越来越高，现在的温度传感器正在基于单片机的基础上从模拟式向数字式，从集成化向智能化、网络化的方向飞速发展，并朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展，本文将介绍智能集成温度传感器DS18B20的结构特征及控制方法，并对以此传感器，89S51单片机为控制器构成的数字温度测量装置的工作原理及程序设计作了详细的介绍。与传统的温度计相比，其具有读数方便，测温范围广，测温准确，输出温度采用数字显示，主要用于对测温要求比较准确的场所，或科研实验室使用。该设计控制器使用ATMEL公司的AT89S52单片机，测温传感器使用DALLAS公司DS18B20，用数码管来实现温度显示。 2方案设计本设计主要是介绍了单片机控制下的温度检测系统，详细介绍了其硬件和软件设计，并对其各功能模块做了详细介绍，其主要功能和指标如下：利用温度传感器（DS18B20）测量某一点环境温度测量范围为-55 ～＋125 ，精度为±0.5 用数码管进行实际温度值显示采用AT89S52单片机P3 .5口控制温度传感器DS18B20的温度测量，以四位数码感形式输出测量温度，原理图如下图1.1所示：图2.1 DS18B20与单片机接口原理图2.2　总体设计方框图 3 系统的硬件设计 3.1 主控制器 AT89S52 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash AT89S52 图3.1 时钟电路与复位电路 3.2显示电路显示采用4位数码管，图3.2.1为数码管段驱动，图3.2.2为数码管位驱动，图3.2.3为温度显示电路图3.2.1数码管段驱动图3.2.2数码管位驱动图3.

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