Ai8051U-实验指导书：实验内容与源代码

kai***

2.23         深大实验 -- ADC中断方式检测NTC热敏电阻测温+数码管显示

2.23.1.          实验介绍

                                 1、熟悉ADC数据采集热敏电阻NTC方法

                                 2、了解使用74HC595控制LED数码管

                                 3、熟悉Ai8051U实验箱原理图与AIapp-ISP系统软件的应用

                                 4、本项目主要熟悉如何管理多文件项目

2.23.1.1、   ADC通过采集NTC热敏电阻的电压值进行测温

                                 NTCthermistor，即 Negative Temperature Coefficientthermistor，即“负温度系数热敏电阻”，其电阻值随温度升高而减小，

                                 ADC测温通过ADC3通道采集NTC热敏电阻的电压值来计算出温度值。

                                 如图所示，NTC热敏电阻与10K精密电阻R165串联分压后的电压输入到ADC3脚位，而热敏电阻随温度变化，阻值会产生变化，

                                 从而导致分压电压跟着改变，于是通过ADC采集分压电压值，再根据热敏电阻的温度与阻值变化特性关系就能计算出温度值。

                                       

                                 本实验程序通过查表法计算温度值，使用Excel软件生成温度与ADC读数对应表，放到程序 temp_table 数组里，供查表计算使用：

                                

                                 表格存放从 -40~120度对应的ADC数据，分度值为1度，ADC采集到的NTC数据与表格进行比较，从表格里找到最接近的数据所对应的温度就是当前NTC感应到的温度。

                                 为了从表格里快速查找最接近的数据，我们采用二分法查表加快查找速度。

                                 例如 -40度数据存放在数组temp_table[0]，120度数据存放在数组temp_table[160]，

                                 取中间的temp_table[80]数据跟ADC采样数据进行对比，如果ADC采样数据小于temp_table[80]，

                                 就可以排除后面一半表格的数据，从前面一半数据里面再次进行对分比较，依此类推：

                                            160 / 2 = 80

                                            80 / 2 = 40

                                            40 / 2 = 20

                                            20 / 2 = 10

                                            10 / 2 = 5

                                 经过5次对分查表后，剩下的数据只有temp_table[n]~temp_table[n+5] 这几个数据，

                                 然后进行逐个比较，如果ADC采样数据跟其中一个数据正好相等的话，那么当前温度值就是这个数据所对应的温度。

                                 如果ADC采样数据在两个表格数据之间，则进行线性插补。

                                 例如ADC采样数据为2063，经过比较后发现在表格数据的2048(25度)与2093(26度)之间，则计算其百分比值作为温度的小数值。

                                 为了方便计算，我们将最终数据放大10倍，这样就可以使用整数计算，提高计算速度：

                                            1度的差值：2093 -2048 = 45

                                            当前读数不满1度的值：2063 - 2048 = 15

                                            计算小数部分，放大10倍：15*10 / 45 = 3            //取整

                                            从而得出当前温度值为25.3度。

                                 为了避免浮点计算，本实验使用整数来处理，人为规定一个0点（即定点计算），并且温度值扩大10倍（即分辨率为0.1度），

                                 表格中0度对应的数据序号是40，扩大10倍为400，即400表示0度，大于400为正的温度，小于400为负的温度。

                                            比如查表计算的结果是653，则实际温度为（653-400）/10 = 25.3度。

                                            比如查表计算的结果是300，则实际温度为（300-400）/10 = -10.0度。

2.23.1.2、   操作说明和实验现象

                                 将本项目的HEX文件下载到Ai8051U的实验箱后

                                 1、测量NTC温度，需要短接试验箱JUP2右侧两个跳线，才能连接NTC到芯片ADC脚：

                                 

                                 2、在LED数码管上面低4位会动态显示当前的NTC测量的温度，高4位显示NTC的ADC值补码：

                                 

                                 3、NTC热敏电阻在实验箱背面，用手指触摸，或者向其吹气，可改变测量的温度值：

                                 

2.23.1.3、   Keil环境下多文件项目管理说明

                                 当项目的功能比较复杂时，就需要在Keil中建立多文件项目，以方便分工合作、代码复用、模块化管理、增强可读性和可维护性。

                                 Ø   比较好的建议是将项目功能模块化，不同模块的实现代码放在不同的.c文件中。

                                 Ø   一般建议是一个模块对应一个.c程序文件和一个.h头文件

                                 Ø   模块的初始化函数以及相关的数据处理函数都在.c文件中实现

                                 Ø   与模块相关的全局变量也必须在.c文件中进行定义，一定不能在.h文件中定义变量

                                 Ø   如果有其他模块需要使用本模块定义的变量或函数，则这些函数和变量都需要在.h文件中声明。

                                 Ø   特别提醒：在.h文件中声明外部变量必须使用extern关键字，否则就变成变量定义了，这样会出现变量重复定义的错误

                                 Ø   为防止头文件被多次包含而产生错误或者警告，在头文件中使用类似如下的条件编译组合语句，可避免在同一个.c文件中对同一个.h头文件进行多次包含：

                                 #ifndef XXXX

                                 #define XXXX

                                 ...

                                 #endif

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2.24         深大实验 -- 硬件SPI控制74HC595驱动数码管显示模拟RTC时钟


2.24.1.          实验介绍

                                1、熟悉硬件SPI控制74HC595

                                2、了解使用74HC595控制LED数码管

                                3、熟悉Ai8051U实验箱原理图与AIapp-ISP系统软件的应用

                                4、熟悉如何管理多文件项目

2.24.1.1.       原理图

                                   

                                   

2.24.1.2.       Keil环境下多文件项目管理说明

                                当项目的功能比较复杂时，就需要在Keil中建立多文件项目，以方便分工合作、代码复用、模块化管理、增强可读性和可维护性。

                                    Ø   比较好的建议是将项目功能模块化，不同模块的实现代码放在不同的.c文件中。

                                    Ø   一般建议是一个模块对应一个.c程序文件和一个.h头文件

                                    Ø   模块的初始化函数以及相关的数据处理函数都在.c文件中实现

                                    Ø   与模块相关的全局变量也必须在.c文件中进行定义，一定不能在.h文件中定义变量

                                    Ø   如果有其他模块需要使用本模块定义的变量或函数，则这些函数和变量都需要在.h文件中声明。

                                    Ø   特别提醒：在.h文件中声明外部变量必须使用extern关键字，否则就变成变量定义了，这样会出现变量重复定义的错误

                                    Ø   为防止头文件被多次包含而产生错误或者警告，在头文件中使用类似如下的条件编译组合语句，可避免在同一个.c文件中对同一个.h头文件进行多次包含：

                                        #ifndef XXXX

                                        #define XXXX

                                        ...

                                        #endif

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2.25         大型综合实战--大学课程设计：硬件SPI读写串行Flash

2.25.1.           实验介绍

                                 1、本实验项目主要目的：

                                      Ø  掌握串口通讯

                                      Ø  硬件SPI读写串行Flash

                                 2、掌握Ai8051U实验箱原理图中的串口通信电路、硬件SPI电路

                                 3、熟悉AIapp-ISP系统软件中串口助手工具

                                 4、熟悉如何管理多文件项目

2.25.1.1.        按键去抖动说明

                                 如按键要判断为正常按下，而不是抖动，需要该按键保持按下持续保持为低状态时间是20ms ~ 50ms；

                                 主循环中有个1ms的时间基准，将按键扫描程序作为1ms事件，按键状态维持50ms不变，即可对按键去抖动，得到稳定的键码。

2.25.1.2.        实验现象和操作说明

                                 Ai8051U的实验箱正面图：

                                 

                                 1、J20：          USB转双串口U2（Ai8H2K12U）TypeC接口。本实验需要用TypeA（连接电脑）-TypeC（连接实验箱J20）线相连。

                                                      （详见Ai8051U实验箱中J20-U2原理图）

                                 2、J18跳线：   本实验需要将实验箱上“J18跳线C”的跳线连上。

                                     Ø  J18.C：   使主控芯片UART1的P3.7/TxD_2与双串口U2（Ai8H2K12U）联通。

                                                       详见Ai8051U实验箱中J18跳线原理图

                                 3、SPI-Flash：详见Ai8051U实验箱中U6原理图

2.25.1.3.          Keil环境下多文件项目管理说明

                                 当项目的功能比较复杂时，就需要在Keil中建立多文件项目，以方便分工合作、代码复用、模块化管理、增强可读性和可维护性‌。

                                     Ø   比较好的建议是将项目功能模块化，不同模块的实现代码放在不同的.c文件中。

                                     Ø   一般建议是一个模块对应一个.c程序文件和一个.h头文件

                                     Ø   模块的初始化函数以及相关的数据处理函数都在.c文件中实现

                                     Ø   与模块相关的全局变量也必须在.c文件中进行定义，一定不能在.h文件中定义变量

                                     Ø   如果有其他模块需要使用本模块定义的变量或函数，则这些函数和变量都需要在.h文件中声明。

                                     Ø   特别提醒：在.h文件中声明外部变量必须使用extern关键字，否则就变成变量定义了，这样会出现变量重复定义的错误

                                     Ø   为防止头文件被多次包含而产生错误或者警告，在头文件中使用类似如下的条件编译组合语句，可避免在同一个.c文件中对同一个.h头文件进行多次包含：

                                              #ifndef XXXX

                                              #define XXXX

                                              ...

                                              #endif

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2025-9-8 11:02 上传

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2.26          深大实验--硬件SPI驱动OLED显示图片、图形、字符

2.26.1.           实验介绍

                                1、本实验项目主要目的：

                                      Ø  硬件SPI驱动OLED显示

                                      Ø  如何实现显示图片、6*8点阵字符、8*16点阵字符、16*16点阵汉字

                                      Ø  如何画直线、方框、圆

                                2、掌握Ai8051U实验箱原理图中SPI驱动OLED电路

                                3、了解图片取模的原理，并熟练使用AIapp-ISP系统软件中图片取模工具

                                4、了解字库生成原理，并熟练使用AIapp-ISP系统软件中字库生成工具

                                5、继续熟悉如何管理多文件项目

2.26.1.1.        Aiapp-ISP系统软件图片取模工具的使用

                                打开AIapp-ISP系统软件：

                                     Ü  点击菜单栏“工具”à“图片取模工具”，打开“图片取模工具”浮窗

                                     Ü  点击“打开图片”按钮，选择准备要取模的图片

                                     Ü  点击“打开”按钮

                                如下图：

                                   

                                此时，在打开的“图片取模工具”浮窗，我们看到被选择的图片显示在原始图片区和转换后的图片区：

                                     Ü  扫描模式：选择“垂直扫描，从左到右，从上到下”

                                     Ü  存储顺序：选择“高位在前”

                                     Ü  数据格式：选择“C表格格式”

                                     Ü  勾选“图片反色”

                                     Ü  设置：宽度：128；高度：64；输出格式：1位单色

                                     Ü  点击“开始转换”

                                就会生成相应的点阵图片C代码，如下图：

                                

                                将点阵图片生成的C代码数据拷贝出来，本例是将此段代码放在“pic.h”中，形成表格数据，方便程序加载并在OLED上显示出来。

2.26.1.2.        Aiapp-ISP系统软件字库生成工具的使用

                                打开AIapp-ISP系统软件，点击菜单栏“工具”à“字库生成工具”，打开“字库生成工具”浮窗：

                                     Ü  在“输入字符”区输入想要取模的文字，本例输入“深圳大学”

                                     Ü  点击第一行的工具栏上的“汉”按钮，打开“设置字体”浮窗，字库字体选择“宋体”

                                     Ü  扫描模式：选择“垂直扫描，从左到右，从上到下”

                                     Ü  数据格式：选择“C表格-格式2（后索引模式）”

                                     Ü  存储顺序：选择“低位在前”

                                     Ü  点击“生成字库”

                                就会生成相应的点阵字库代码，如下图：

                                

                                将点阵字库生成的C代码拷贝出来，本例是将此段代码放在“font.h”中，形成表格数据，方便程序查询并提取字库。

2.26.1.3.       使用Aiapp-ISP系统软件图片取模工具生成ASCII的点阵字符C代码

                                在AIapp-ISP系统软件的字库生成工具中，我们除了可以像上述操作步骤生成标准点阵字符C代码，还可以自己手动描点生成自己想要的点阵字符C代码。

                                打开AIapp-ISP系统软件，点击菜单栏“工具”à“字库生成工具”，打开“字库生成工具”浮窗。

                                先进行相应的设置：

                                     Ü  点击“字库生成工具”浮窗第一行的“M”按钮，清空字符点阵区域

                                     Ü  确定点阵宽度：6；点阵高度：8（本例中有6*8的点阵ASCII字符C代码数据和8*16的点阵ASCII字符代码数据）

                                     Ü  扫描模式：选择“垂直扫描，从左到右，从上到下”

                                     Ü  数据格式：选择“C表格-格式1（纯数据格式）”

                                     Ü  存储顺序：选择“低位在前”

                                如下图：

                                 

                                现在手动用鼠标在窗口左上角点阵描图区域，进行描图。

                                以ASCII码的“0”为例，进行如下图中的描绘，再点击“生成字库”按钮，即可生成相应的字库C代码数据。

                                以此类推，生成自己想要的全部ASCII码的点阵字库C代码数据。

                                将点阵字库生成的C代码拷贝出来，本例是将此段代码放在“ascii.h”中，形成表格数据，方便程序查询并提取字库。

                                

2.26.1.4.        认识Ai8051U实验箱和OLED屏

                                Ai8051U实验箱：

                                

                                J9：OLED插座。Ai8051U实验箱上的J9插座可插7线或8线的OLED屏，本实验使用的OLED屏是7线，第8脚浮空。

                                      详见Ai8051U实验箱中J9原理图。

                                OLED屏

                                

2.26.1.5.        Keil环境下多文件项目管理说明

                                当项目的功能比较复杂时，就需要在Keil中建立多文件项目，以方便分工合作、代码复用、模块化管理、增强可读性和可维护性‌。

                                     Ø   比较好的建议是将项目功能模块化，不同模块的实现代码放在不同的.c文件中。

                                     Ø   一般建议是一个模块对应一个.c程序文件和一个.h头文件

                                     Ø   模块的初始化函数以及相关的数据处理函数都在.c文件中实现

                                     Ø   与模块相关的全局变量也必须在.c文件中进行定义，一定不能在.h文件中定义变量

                                     Ø   如果有其他模块需要使用本模块定义的变量或函数，则这些函数和变量都需要在.h文件中声明。

                                     Ø   特别提醒：在.h文件中声明外部变量必须使用extern关键字，否则就变成变量定义了，这样会出现变量重复定义的错误

                                     Ø   为防止头文件被多次包含而产生错误或者警告，在头文件中使用类似如下的条件编译组合语句，可避免在同一个.c文件中对同一个.h头文件进行多次包含：

                                          #ifndef XXXX

                                          #define XXXX

                                          ...

                                          #endif

Project-SPI(硬件SPI驱动OLED显示图片、图形、字符)-Ai8051U.zip (175.41 KB, 下载次数: 22)

2025-9-8 11:35 上传

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