課程設計報告正弦波設計

1、 微微機機原原理理與與接接口口技技術術 課程設計報告書課程設計報告書 1 1.引言引言.2 1.1.背景和編寫目的.2 1.2.參考資料.2 1.3.術語與縮寫.2 2.硬件設計硬件設計.3 2.1.at89c52 模塊：.3 2.2.硬件電路設計原理.5 2.3.硬件電路設計：.6 3.軟件編程軟件編程.7 4.系統(tǒng)仿真調試系統(tǒng)仿真調試.9 5.總結總結.9 6.參考文獻參考文獻.10 2 1. 引言引言 1.1. 背景和背景和編寫目的編寫目的 微機原理與接口技術是一門關于計算機與輸入輸出技術的課程，任何一個 計算機系統(tǒng)都是一個復雜的整體，學習計算機原理是要涉及到整體的每一部分。 討論某一部

2、分原理時又要涉及到其它部分的工作原理。這樣一來，不僅不能在 短時間內較深入理解計算機的工作原理，而且也很難孤立地理解某一部分的工 作原理。所以，在學習接口技術的過程中必須將所有所學的知識綜合起來，系 統(tǒng)的解決某一問題 該門課程的學習思維方法也和其它課程不同，該課程偏重于工程思維，具 體地說，在了解了微處理器各種芯片的功能和外部特性以后，剩下額是如何將 它們用于實際系統(tǒng)中，其創(chuàng)造性勞動在于如何用計算機的有關技術和廠家提供 的各種芯片，設計實用的電路和系統(tǒng)，再配上相應的應用程序，完成各種實際 應用項目。 主要是應用內容包括微型計算機體系結構、8086 微處理器和指令系統(tǒng)、匯 編語言設計以及單片機的

3、應用。微型計算機各個組成部分介紹等內容以便使我 們對微機原理中的基本概念有較深入的了解，能夠系統(tǒng)地掌握微型計算機的結 構 8086 微處理器和指令系統(tǒng)、匯編語言程序設計方法、微機系統(tǒng)的接口電路設 計及編程方法等，并具有綜合運用所學知識分析問題和解決問題的能力。 該設計在設計時采用數模轉換器即 d/a 轉換器。而計算機處理后的結果也 必須通過數模轉換器即 d/a 轉換器轉換成模擬量。該設計能用 protues 7 仿真軟 件能順利仿真出正弦波。 1.2. 參考資料參考資料 微型計算機原理及應用（第三版） ； 微機原理與接口技術課程設計； mcs-51/52 單片機原理與應用； 數字電子技術基礎（

4、第五版） 1.3. 術語與縮寫術語與縮寫 正弦波輸出，dac0832 數摸轉換，at89c52 單片機，嵌入式，protues 軟件仿真 3 2. 硬件設計硬件設計 本設計本以 8086cpu 為核心，8255a 等并行接口，拓展相應的接口單元， 由于對仿真軟件功能不熟悉，一些芯片無法找到，導致功能無法實現，最后小 組一直討論用單片機at89c52 代替 8086 及相應芯片完成本設計。 2.1. at89c52 模塊：模塊： at89c52 是一個低電壓，高性能 coms 8 位單片機，片內含 8k bytes 的可 反復擦寫的 flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數

5、據存儲器（ram）， 器件采用 atmel 公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準 mcs-51 指令 系統(tǒng)，片內置通用 8 位中央處理器和 flash 存儲單元，at89c52 單片機在電子 行業(yè)中有著廣泛的應用。 atc89c52 單片機 主要引腳及其功能： p p0 0 口口： p0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 i/o 口， 也即地址/數據總線復用口。 作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動8 個 ttl 邏輯門電路，對端 4 口 p0 寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。 在訪問外部數據存儲器或程序 存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8 位）和數據總線復用，在訪問期 間激活內

6、部上拉電阻 。在 flash 編程時，p0 口接收指令字節(jié)，而在程序校 驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 p p1 1 口口： p1 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口， p1 的輸出緩沖級可驅動 （吸收或輸出電流） 4 個 ttl 邏輯門電路。對端口寫 “1”，通過內部的 上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部 存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(iil)。 at89c51 不同之處是， p1.0 和 p1.1 還可分別作為定時 /計數器 2 的外部 計數輸入（ p1.0/t2）和輸入（p1.1/t2ex）。 p1.0

7、和 p1.1 的第二功能 引腳號功能特性 p1.0 t2，時鐘輸出 p1.1t2ex（定時/計數器 2） p p2 2 口口： p2 是一個帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 的輸出緩沖級可 驅動（吸收或輸出電流） 4 個 ttl 邏輯門電路。對端口 p2 寫“1”，通過 內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因 為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(iil)。 在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數據存儲器（例如執(zhí)行movx dptr 指令）時，p2 口送出高 8 位地址數據。在訪問 8 位地址的外部數 據存儲器（如執(zhí)行 m

8、ovx ri 指令）時， p2 口輸出 p2 鎖存器的內容。 flash 編程或校驗時， p2 亦接收高位地址和一些控制信號。 p p3 3 口口： p3 口是一組帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口。p3 口輸出緩沖級 可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 ttl 邏輯門電路。對 p3 口寫入“1”時， 它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的p3 口 將用上拉電阻輸出電流（ iil）。p3 口除了作為一般的 i/o 口線外，更重 要的用途是它的第二功 能 p3 口還接收一些用于 flash 閃速存儲器編程和 程序校驗的控制信號。 r re et t： 5 復位輸入，當振

9、蕩器工作時， rst 引腳出現兩個機器周期以上高電平將使單片機 復位。 a al le e/ /p pr ro og g： 當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時， ale（地址鎖存允許）輸出脈 沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ale 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意 的是：每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個ale 脈沖。對 flash 存儲器 編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ prog）。如有必要，可通過對特 殊功能寄存器（ sfr）區(qū)中的 8eh 單元的 d0 位置位，可禁止 ale 操作。 該位置位后，只有一 條 m

10、ovx 和 movc 指令才能將 ale 激活。此外，該引腳 會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ale 禁止位無效。 p ps se en n： 程序儲存允許（ psen）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 at89c52 由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次psen 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數據存儲器，將跳過兩次 psen 信號。 ea/vpp： 外部訪問允許。欲使 cpu 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000hffffh） ， ea 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 lb1 被編程，復位時內部 會鎖存 ea 端狀態(tài)。如 ea 端為

11、高電平（接 vcc 端） ，cpu 則執(zhí)行內部程序存儲器中 的指令。 flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12v 的編程允許電源 vpp，當然這必 須是該器件是使用 12v 編程電壓 vpp。 xtal1： 振蕩器反相放大器的及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 xtal2： 振蕩器反相放大器的輸出端。 2.2. 硬件電路設計原理硬件電路設計原理 波形的產生是通過 at89c52 執(zhí)行某一波形發(fā)生程序，將所產生的數字信號 傳向 dac0832 轉換器，轉換器的輸入端按一定的規(guī)律發(fā)生數據，從而在 d/a 轉 6 換電路的輸出端得到相應的電壓波形。 波形發(fā)生器是一種常用的信號源，廣泛地應用于電子電路、自

12、動控制系統(tǒng) 和教學實驗等領域。 2.3. 硬件電路設計：硬件電路設計： 對于 8086 來說，產生正弦波硬件構架如下圖所示: 我們采用 at89c52 單片機來完成該實驗，于是相應的硬件構架如下圖： dac0832 是電流型輸出，所以在應用時應該外接一個運放器使其成為電壓輸出，仿真模擬 圖如下： 8284 clk 80868255adac 0832 at89c52dac0832i/o 設備 7 3. 軟件編軟件編程程 有了相應的硬件基礎，現在我們針對所要完成的功能進行相應的軟件編程。 我們要輸出一個正弦波，采用最簡單的方法，就是將正弦波的經過計算然后存 入一個數組，做成一張正弦波表，然后再將這

13、些值依次輸出，形成一系列的點， 從而形成一個正弦波。由硬件圖看出，地址為：ffffh。 軟件流程如下： 8 n y c 源代碼如下： #include unsigned int i,t=0 xffff; code unsigned char sin128=64,67,70,73,76,79,82,85,88,91,94,96,99,102,104,106, 109,111,113,115,117,118,120,121,123,124,125,126,126, 127,127,127,127,127,127,127,126,126,125,124,123,121, 120,118,117,11

14、5,113,111,109,106,104,102,99,96,94,91, 88,85,82,79,76,73,70,67,64,60,57,54,51,48,45,42,39, 36,33,31,28,25,23,21,18,16,14,12,10,9,7,6,4,3,2,1, 1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,2,3,4,6,7,9,10,12,14,16,18,21,23, 25,28,31,33,36,39,42,45,48,51,54,57,60; main() while(1) 程序開始 賦值正弦 波采樣點 i=0 p1=sini i+1 i=128? 9 if(+i=12

15、8)i=0; p1=sini; 到此，設計的軟件和硬件系統(tǒng)全部設計完畢。 4. 系統(tǒng)仿真調試系統(tǒng)仿真調試 對系統(tǒng)仿真，我們用的是 proteus 7 professional 軟件進行仿真實驗，將各部 分硬件按圖連接好，然后將程序代碼導入，運行之后，結果如下圖所示： 正弦波輸出圖 輸出的正弦波和我們預想一樣，所以整個設計完成。 5. 總結總結 這次課程設計對于不是熟練接口的人來說是小菜一碟，但是對于我們初學 者來說還是比較困難呢，主要的困難來自對硬件設計的各引腳的連接和對實現 程序的設計。功夫不負有心人，經過 3 個人的合作和努力，我們最后對實驗的 原理有了清晰的認識。 通過實驗，我們對接口有

16、了一定程度的了解，對于類似的設計，個人感覺 重要的還是對于硬件的程序的設計，針對不同的功能用不同的算法實現，這也 10 是可編程芯片的一個優(yōu)勢，在不改動硬件的情況下，可用軟件方法來實現不同 功能。 總之，這次課程設計對于我們有很大的幫助，通過課程設計，我更加深入 地理解了，微機原理課程上講到的各種芯片的功能，以及引腳的作用，同時加 深了對于主要芯片的應用的認識，對于接口的設計重要的是理論與實際相結合， 這也是接口這門課程的一個特殊之處只有理論知識是遠遠不夠的，只有把 所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論 ，然后通過實踐反復檢 驗理論，才是真正的知識，才能提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。 而且在做課程設計的過程中，不僅是考驗自己所學的微機原理