信號發(fā)生器DAC0832和AT89C52

1、單片機技術(shù)課程設(shè)計說明書智能信號發(fā)生器專業(yè)電氣工程及其自動化學(xué)生姓名TZC班級133學(xué)號111111111111指導(dǎo)教師吳冬春完成日期2016年 6月 12日目錄一 課題要求與內(nèi)容.3二 系統(tǒng)方案設(shè)計.3三 系統(tǒng)硬件的設(shè)計.4四 系統(tǒng)軟件設(shè)計.11五 心得體會.12六 參考文獻(xiàn).12一 課題要求與內(nèi)容. 1.1 設(shè)計內(nèi)容：根據(jù)指定的題目完成硬件與軟件的設(shè)計(原則上要求制作實物或仿真設(shè)計)。 1.2 設(shè)計目的：（1）了解轉(zhuǎn)換與單片機的接口方法；（2）了解轉(zhuǎn)換芯片的性能及編程方法；（3）了解單片機系統(tǒng)中擴展轉(zhuǎn)換的基本方法 1.3 設(shè)計要求：利用數(shù)字序列輸出一個從0V開始逐漸升至5V再降至0V的可變

2、電壓，循環(huán)并且利用示波器觀測波形。制作信號發(fā)生器，并且討論精度及其提高的方法。二 系統(tǒng)方案設(shè)計 2.1 信號發(fā)生器是一種常用的信號源，廣泛應(yīng)用于電子電路、自動控制系統(tǒng)和教學(xué)實驗等領(lǐng)域。信號的產(chǎn)生有模擬電路、專用硬件和軟件產(chǎn)生等方法。采用模擬電路搭建函數(shù)信號發(fā)生器，可同時產(chǎn)生方波、三角波、正弦波，但不能產(chǎn)生任意波形，存在波形質(zhì)量差、控制難、可調(diào)范圍小，電路復(fù)雜和體積大等缺點，且頻率調(diào)節(jié)不方便。專用硬件方法產(chǎn)生的信號頻率分辨率高、穩(wěn)定性好、在線調(diào)整方便。 2.2 信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器，在生產(chǎn)實踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。這次的設(shè)計分為五個模塊：單片機控制及顯示模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、波形產(chǎn)生

3、模塊、輸出顯示模塊、電源模塊。使用AT98C52作為主控臺結(jié)合芯片DAC0832產(chǎn)生1HZ-10HZ頻率可調(diào)的五種信號波（鋸齒波、三角波、方波、梯形波、正弦波）。這幾種波形有幾個開關(guān)控制，可以隨意進(jìn)行切換，十分方便。另外，波形的頻率和振幅也可以通過開關(guān)進(jìn)行更改?？梢哉f這次的設(shè)計操作簡單，內(nèi)容豐富，而且電路快捷明了。三 系統(tǒng)硬件的設(shè)計 3.1 DAC0832芯片介紹：DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制

4、電路構(gòu)成。l 分辨率為8位；l 轉(zhuǎn)換時間為1us；l 可單緩沖、雙緩沖或者直接數(shù)字轉(zhuǎn)換；l 只需在滿量程下調(diào)整其線性度；l 邏輯電平輸入與TTL兼容；l 單一電源供電（+5V+15V）；l 基準(zhǔn)電壓的范圍為10V。圖一：DAC0832引腳圖根據(jù)對DAC0832的數(shù)據(jù)鎖存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。 1、單緩沖方式。單緩沖方式是控制輸入寄存器和DAC寄存器同時接收資料，或者只用輸入寄存器而把DAC寄存器接成直通方式。此方式適用只有一路模擬量輸出或幾路模擬量異步輸出的情形。 2、雙緩沖方式。雙緩沖方式是先使輸入寄存器接收資料，再

5、控制輸入寄存器的輸出資料到DAC寄存器，即分兩次鎖存輸入資料。此方式適用于多個D/A轉(zhuǎn)換同步輸出的情節(jié)。 3、直通方式。直通方式是資料不經(jīng)兩級鎖存器鎖存，即 CS*，XFER* ，WR1* ，WR2* 均接地，ILE接高電平。此方式適用于連續(xù)反饋控制線路和不帶微機的控制系統(tǒng)，不過在使用時，必須通過另加I/O接口與CPU連接，以匹配CPU與D/A轉(zhuǎn)換。 DAC0832引腳功能電路應(yīng)用原理圖DAC0832是采樣頻率為八位的D/A轉(zhuǎn)換芯片，集成電路內(nèi)有兩級輸入寄存器，使DAC0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要(如要求多路D/A異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等)。所以這個芯片

6、的應(yīng)用很廣泛,關(guān)于DAC0832應(yīng)用的一些重要資料見下圖： D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。若需要相應(yīng)的模擬電壓信號，可通過一個高輸入阻抗的線性運算放大器實現(xiàn)。運放的反饋電阻可通過RFB端引用片內(nèi)固有電阻，也可外接。DAC0832邏輯輸入滿足TTL電平，可直接與TTL電路或微機電路連接。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)（1） 分辨率分辨率指輸入給D/A轉(zhuǎn)換器的單位數(shù)字量引起的模擬量輸出的變化，通常定義為輸出滿刻度值與2n之比（n為D/A轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制位數(shù)）。顯然，二進(jìn)制位數(shù)越多，分辨率越高，即D/A轉(zhuǎn)換器對輸入量變化的敏感程度越高。例如，8位的D/A轉(zhuǎn)換器，若滿量程輸出為10V，根據(jù)分辨率定義，則分辨

7、率為10V/2n,分辨率為10V/256=39.1mV,即輸入的二進(jìn)制最低位的變化可引起輸出的模擬電壓變化39.1mV,該值占滿量程的0.391%，常用1LSB表示。使用時，應(yīng)根據(jù)對D/A轉(zhuǎn)換器分辨率的需要來選定D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。（2） 相對精度相對精度是指在滿刻度已經(jīng)校準(zhǔn)的前提下，在整個刻度范圍內(nèi)，對應(yīng)于任一數(shù)碼的模擬量輸出與它的理論值之差。通常用偏差幾個LSB來表示。（3） 建立時間建立時間是描述D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換快慢的一個參數(shù)，用于表明轉(zhuǎn)換時間或轉(zhuǎn)換速度。其值為從輸入數(shù)字量到輸出達(dá)到總值誤差(1/2)LSB（最低有效位）時所需的時間。電流輸出的轉(zhuǎn)換時間較短，而電壓輸出的轉(zhuǎn)換器，由于要加上

8、完成I-V轉(zhuǎn)換的運算放大器的延遲時間，因此轉(zhuǎn)換時間要長一些。快速D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間可控制在1us以下。（4） 線性度通常用非線性誤差的大小表示D/A轉(zhuǎn)換器的線性度，輸入輸出特性的偏差與滿刻度輸出之比的百分?jǐn)?shù)表示非線性誤差。一定溫度下的最大非線性誤差一般為0.01%0.03%。圖二：DAC0832內(nèi)部邏輯框圖 3.2 AT89C52特性AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flsah只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通

9、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(yīng)用。AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出(I/O)端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2 個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 圖三：單片機控制部分圖四：晶振部分單片機晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同

10、步。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。AT89C52使用12MHz的晶體振蕩器作為振蕩源，由于單片機內(nèi)部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個晶振和兩個電容即可，電容容量一般在15pF至50pF之間。此次選擇22pF。圖五：復(fù)位部分單片機的置位和復(fù)位，都是為了把電路初始化到一個確定的狀態(tài)，一般來說，單片機復(fù)位電路作用是把一個例如狀態(tài)機初始化到空狀態(tài)，而在單片機內(nèi)部，復(fù)位的時候單片機是把一些寄存器以及存儲設(shè)備裝入廠商預(yù)設(shè)的一個值。單片機復(fù)位電路原理是在單片機的復(fù)位引腳RST上外接電阻和電容，實現(xiàn)上電

11、復(fù)位。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個機器周期以上時復(fù)位有效。復(fù)位電平的持續(xù)時間必須大于單片機的兩個機器周期。具體數(shù)值可以由RC電路計算出時間常數(shù)。復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。(1)上電復(fù)位：STC89系列單片及為高電平復(fù)位，通常在復(fù)位引腳RST上連接一個電容到VCC，再連接一個電阻到GND，由此形成一個RC充放電回路保證單片機在上電時RST腳上有足夠時間的高電平進(jìn)行復(fù)位，隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這個電阻和電容的典型值為10K和10uF。(2)按鍵復(fù)位：按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片

12、機復(fù)位。圖六：DAC0832部分 3.3 UA741特性 741型運算放大器具有廣泛的模擬應(yīng)用。寬范圍的共模電壓和無阻塞功能可用于電壓跟隨器。高增益和寬范圍的工作電壓特點在積分器、加法器和一般反饋應(yīng)用中能使電路具有優(yōu)良性能。此外，它還具有如下特點：（1）無頻率補償要求；（2）短路保護(hù)；（3）失調(diào)電壓調(diào)零；（4）大的共模、差模電壓范圍；（5）低功耗。 采用UA741運算放大器將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。轉(zhuǎn)換后輸出的電壓值為-D*VREF/255其中D為輸出的數(shù)據(jù)字節(jié)，將輸出的字節(jié)值先從0255遞增，再從2550遞減，如此循環(huán)，輸出電壓值先由0-5V遞減，再從-5V0遞增，依次循環(huán)，形成三角波。圖七

13、：proteus仿真電路圖圖八：三角波波形四 系統(tǒng)軟件設(shè)計 程序設(shè)計#include#include#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#defineDAC0832XBYTE0x7fffvoidDelayMS(uintms)uchari;while(ms-)for(i=0;i120;i+);voidmain()uchari;uchark;k=0;i=0;while(1)if(k=0)i-;DAC0832=i;if(i=0)k=k;DelayMS(1);elsei+;DAC0832=i;if(i=255)k=k;DelayMS(1); 五 心得體會 通過這次課程設(shè)計，讓我更加深刻了解課本知識，和以往對知識的疏忽得以補充?；仡櫰鸫苏n程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子