波形發(fā)生器設(shè)計單片機課程設(shè)計

1、廣東石油化工學(xué)院單片機原理及應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計題目：波形發(fā)生器的設(shè)計班級： 505 團隊團隊成員：學(xué)號：目錄一、設(shè)計任務(wù)及團隊分工說明1二、總體設(shè)計及需求分析3三、硬件選型及電路設(shè)計錯誤！未定義書簽。四、軟件設(shè)計錯誤！未定義書簽。五、結(jié)論錯誤！未定義書簽。六、設(shè)計心得錯誤！未定義書簽。七、致謝錯誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn)錯誤！未定義書簽。二、 總體設(shè)計及需求分析1.實驗?zāi)康模赫莆諗?shù) / 模轉(zhuǎn)換的基本原理及編程方法；掌握 D/A 轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832的結(jié)構(gòu)特點、工作原理及使用方法；掌握利用串行口擴展I/O 口的方法；2.實驗要求：實驗?zāi)康?. 設(shè)計一款能夠產(chǎn)生 3 種以上波形的波形發(fā)生器； .

2、設(shè)計波形選擇按鈕； LED或 LCD顯示波形代號（如 1 為正弦波， 2 為方波 ）；能夠同時輸出兩種波形能夠記錄一段時間的波形3. 程序流程圖程序的主流程圖如下：開始開啟顯示設(shè)置 D/A 地址， #7FFFH (DPTR)是P2.0=0?調(diào)用方波否是P2.1=0?調(diào)用鋸齒波否是P2.2=0?調(diào)用三角波否是P2.3=0?調(diào)用梯形波否結(jié)束主流程圖三：硬件選型及電路設(shè)計1. 單片機 AT89C51介紹：AT89C51是一種帶 4K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓、高性能 CM

3、OS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶 2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 1000 次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器， AT89C2051是它的一種精簡版本。 AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 外形及引腳排列如下圖所示：圖 3.4 AT89C51 引腳圖AT89C51管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0 口

4、：P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) / 地址的第八位。 在 FIASH編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。P1 口：P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1口

5、作為第八位地址接收。P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2口被寫“ 1”時， 其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高， 且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時， P2口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3 口：P3 口管腳是 8

6、個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL ）這是由于上拉的緣故。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時， 地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6 。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器

7、時，將跳過一個 ALE脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。此時， ALE只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC指令是 ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。/PSEN ：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP ：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器 （0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，

8、此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.DAC0832DAC0832 是 8 位分辨率 D/A 轉(zhuǎn)換集成芯片，與處理器完全兼容，具有價格低廉，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)換器由八位輸入鎖存器、八位DAC 寄存器、八位 D/A 轉(zhuǎn)換電路以及轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。DAC0832 輸出是電流型的，但實際應(yīng)用中往往需要電壓輸出信號，所以還必須一個外接的運算放大器轉(zhuǎn)換稱電壓。其引腳如下圖1 所示：圖 1： DAC0832

9、 引腳圖? D0 D7：八位數(shù)據(jù)輸入線? ILE ：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效? CS: 片選信號輸入線，低電平有效? WR1：輸入寄存器的寫選通信號，低電平有效? XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號輸入線，低電平有效? WR2：DAC寄存器寫選通輸入線，低電平有效? IOUT1：電流輸出線。當(dāng)輸入全為1 時 IOUT1最大? IOUT2：電流輸出線。其值與 OUT1之和為一常數(shù)? RFB：反饋信號輸入線，芯片內(nèi)部有反饋電阻? Vcc ：電源輸入線（ +5 +15V）? Vref: 基準(zhǔn)電壓輸入線（ -10 +10V）? AGND: 模擬地，模擬信號和基準(zhǔn)電源的查考地? DGND：數(shù)字地，

10、兩種地線在基準(zhǔn)電源共處比較好根據(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，可用軟件指令控制這5個控制端： ILE 、CS、 WR1、WR2、XFER。? 直通工作方式： 5 個控制端均有效，直接 D/A 轉(zhuǎn)換? 單緩沖工作方式： 5 個控制端一次選通，即兩個輸入寄存器中任意一個處于直通方式，另一個工作于受控方式? 雙緩沖工作方式： 5 個控制端分二次選通。即兩個鎖存器都處于受控狀態(tài)本次設(shè)計我們讓 DAC0832工作于單緩沖器方式，它的 ILE 接+5V。/CS 和/XFER相連后由 8051 的 P2.7 控

11、制， /WR1和 /WR2相連后由 8051 的/WR控制 DAC0832 的地址為7FFFH, 工作于單緩沖器方式，執(zhí)行一次對DAC0832的寫入操作即可完成一次D/A轉(zhuǎn)換。3.74LS47 芯片74LS47 是 BCD-7段數(shù)碼管譯碼器 / 驅(qū)動器， 74LS47的功能用于將BCD碼轉(zhuǎn)化成數(shù)碼塊中的數(shù)字，通過它的解碼，可以直接把數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的顯示數(shù)字，從而簡化了程序，節(jié)約了單片機的I/O 開銷。因而是一個很好的芯片。引腳圖2如下：B116VCCC215fLT314g413aBI / RBORBI512bD611cA710dGND89e圖 2:74LS47 引腳圖? D、 C、 B、 A

12、： BCD碼輸入引腳? a 、 b、 c、 d、 e、 f 、 g： 7 段 LED數(shù)碼管的輸出引腳? LT ：測試引腳，當(dāng)本引腳輸入低電平時，所連接的7 段數(shù)碼管全亮。正常情況下，應(yīng)輸入高電平? RBI ：漣波淹沒輸入引腳。正常情況下，應(yīng)輸入高電平? BI/RBO ：淹沒輸入或漣波淹沒輸出引腳。正常顯示下，應(yīng)輸入高電平或空接。若本引腳輸入低電平，且 D、C、B、A 引腳輸入為 0，則該位數(shù)不顯示，這項功能用于消除前置 0 或者消除尾端 0.? D、 C、 B、 A： BCD碼輸入引腳? a 、 b、 c、 d、 e、 f 、 g： 7 段 LED數(shù)碼管的輸出引腳? LT ：測試引腳，當(dāng)本引腳

13、輸入低電平時，所連接的7 段數(shù)碼管全亮。正常情況下，應(yīng)輸入高電平? RBI ：漣波淹沒輸入引腳。正常情況下，應(yīng)輸入高電平? BI/RBO ：淹沒輸入或漣波淹沒輸出引腳。正常顯示下，應(yīng)輸入高電平或空接。若本引腳輸入低電平，且 D、C、B、A 引腳輸入為 0，則該位數(shù)不顯示，這項功能用于消除前置 0 或者消除尾端 0.3. 7 段數(shù)碼管7 段數(shù)碼管一般有8 個發(fā)光二極管組成，其中有7 個細(xì)長的發(fā)光二極管組成數(shù)字顯示，另外一個圓形的發(fā)光二極管顯示小數(shù)點。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的一個點或一個筆畫發(fā)光?？刂葡鄳?yīng)的二極管導(dǎo)通，就能顯示各種字符。 發(fā)光二極管的陽極連在一起稱為共陽極數(shù)碼管，陰極連在一起稱為

14、共陰極數(shù)碼管。圖 3：七段數(shù)碼管引腳圖4. 硬件接線圖顯示部分：波形發(fā)生部分：按鈕部分：整體電路圖 :四、軟件設(shè)計 :1. 鋸齒波模塊8051 單片機的累加器A 從 0 開始循環(huán)增量，每增量一次向DAC0832寫入一個數(shù)據(jù)，得到一個輸出電壓，這樣可以獲得一個正向的階梯波。程序如下：LOOP1:; 正向鋸齒波MOV R1,#02H；LCALL DISP;L11:MOV R3,#00H;L12:MOV A,R3;MOVX DPTR,A;INC R3;CJNE R3,#0FFH,L12;JB P2.1,STR;AJMP L11;延時子程序：程序若如下：DELAY: MOV R6,#0AH; 延時 1

15、ms子程序DEL2:MOV R7,#32HDEL1:DJNZ R7,DEL1DJNZ R6,DEL2RET在延時子程序中改變延時時間的長短，即可改變輸出波形的周期2三角波模塊在以上這個反向的鋸齒波的前提下， 若要獲得正向的鋸齒波只需將以上程序中的指令 INCA換成指令 DECA即可，如果想獲得任意起始電壓和終止電壓的波形，則需先確定起始電壓和終止電壓所對應(yīng)的數(shù)字。程序中首先從起始電壓對應(yīng)的數(shù)字量開始輸出， 當(dāng)達(dá)到終止電壓對應(yīng)的數(shù)字量時返回，如此反復(fù)。 將正向鋸齒波與負(fù)向鋸齒波組合起來就可以獲得三角波，程序如下：LOOP2:; 三角波MOV R1,#03HLCALL DISPL21:MOV R3,#00HL22:MOV A,R3MOVX DPTR,AINC R3CJNE R3,#0FFH,L22L23:DEC R3MOV A,R3MOVX DPTR,ACJNE R3,#00H,L23JB P2.2,STRAJMP L213方波模塊：方波信號也是波形發(fā)生器中常用的一種信號，下面的程序可以從DAC的輸出端得到矩形波， 當(dāng)延時子程序延時時間大體相同時即為方波，改變延時時間可得到不同占空比的矩形波， 上限電平及上限電平對應(yīng)的數(shù)字量可用前面講過的方法獲得。程序如下：L0:MOV A,#0FFH MOVX DPTR,A LCALL DELA