基于單片機(jī)和DAC的波形發(fā)生器

1、基于單片機(jī)和DAC的波形發(fā)生器 作者： 日期：2 東華理工大學(xué)專項(xiàng)技能訓(xùn)練課程設(shè)計(jì)報(bào)告090421班第九組專項(xiàng)技能訓(xùn)練課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：基于單片機(jī)和DAC0832的波形發(fā)生器學(xué)院：機(jī)械與電子工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程 姓名：王X 羅X 熊XX 學(xué)號(hào)：09042111 09042128 09042129指導(dǎo)老師：胡XX 吳XX2012年6月23日目 錄一、 內(nèi)容摘要二、 設(shè)計(jì)任務(wù)三、 元器件說明四、 硬件電路設(shè)計(jì)五、 程序編譯1. 編輯思路2. 程序流程圖3. 程序編譯六、 電路組裝和調(diào)試1.電路板接法2.硬件焊接七、 實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)一、內(nèi)容摘要波形發(fā)生器是一種常用的信號(hào)源，廣泛的應(yīng)用于電子電路、

2、自動(dòng)控制系統(tǒng)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域，是現(xiàn)代測(cè)試領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的通用儀器之一。在研制、生產(chǎn)、測(cè)試和維修各種電子元件、部件以及整機(jī)設(shè)備時(shí)，都需要有信號(hào)源。由它產(chǎn)生不同頻率不同波形的電壓、電流信號(hào)并加到被測(cè)器件或設(shè)備上，用其他儀器觀察。測(cè)量被測(cè)儀器的輸出響應(yīng)，以分析確定它們的性能參數(shù)。信號(hào)發(fā)生器是電子測(cè)量領(lǐng)域中最基本、應(yīng)用最為廣泛的一類電子儀器。它可以產(chǎn)生多種波形信號(hào)，如方波、鋸齒波、三角波等，因而廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、宇航等領(lǐng)域。本次課程設(shè)計(jì)使用的AT89C51單片機(jī)構(gòu)成的發(fā)生器可產(chǎn)生三角波，正弦波和方波，波形的周期可用程序改變，并可根據(jù)需要選擇單極性輸出或雙極性輸出，具有線路簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、

3、性能優(yōu)越等特點(diǎn)。此設(shè)計(jì)給出了源代碼，通過仿真測(cè)試，其性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。二、設(shè)計(jì)任務(wù)利用DAC0832輸出正弦波信號(hào)（用示波器觀察輸出波形），初始頻率為50Hz，變頻采用“”、“”鍵 控制，實(shí)時(shí)測(cè)量輸出信號(hào)的頻率值，并分析和實(shí)測(cè)輸出信號(hào)的頻率范圍。具體完成以下任務(wù)：1. 完成系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，給出系統(tǒng)框圖。2. 完成系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，給出硬件電路圖和系統(tǒng)資源分配表。3. 完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，給出程序流程圖和程序編寫。4. 運(yùn)用Proteus仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和仿真，直到預(yù)定的功能全部仿真通過，給出仿真結(jié)果。5. 準(zhǔn)確、高質(zhì)量地進(jìn)行印刷電路板的焊接。6. 完成課程設(shè)計(jì)報(bào)告。三、元器件

4、說明u 知識(shí)簡(jiǎn)介： DAC0832當(dāng)今世界在以電子信是8位分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片，與微處理器完全兼容，這個(gè)系列的芯片 以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。這類D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器，8位DAC寄存器，8位DA轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。原理框圖：1、DAC0832的引腳及功能：DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器兼容。這個(gè)DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)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)換控制電路構(gòu)成。u 應(yīng)用特性：·DA

5、C0832是微處理器兼容型D/A轉(zhuǎn)換器，可以充分利用微處理器的控制能力實(shí)現(xiàn)對(duì)D/A轉(zhuǎn)換的控制。這種芯片有許多控制引腳，可以和微處理器控制線相連，接受微處理器的控制，如ILE、/CS、/WR1、/WR2、/XFER端。·有兩級(jí)鎖存控制功能，能夠?qū)崿F(xiàn)多通道D/A的同步轉(zhuǎn)換輸出。·DAC0832內(nèi)部無參考電壓源；須外接參考電壓源。·DAC0832為電流輸入型D/A轉(zhuǎn)換器，要獲得模擬電壓輸出時(shí)，需要外加轉(zhuǎn)換電路。u 各引腳功能說明：D0D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時(shí)間應(yīng)大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò))； ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效； C

6、S：片選信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效； WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產(chǎn)生LE1，當(dāng)LE1為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LE1的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存； XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效； WR2：DAC寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由WR2、XFER的邏輯組合產(chǎn)生LE2，當(dāng)LE2為高電平時(shí)，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入DAC寄存器并開始D/A轉(zhuǎn)換。 IOUT1：電流輸出端1，其

7、值隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化； IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數(shù)； Rfb：反饋信號(hào)輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度； Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V+15V； VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線，VREF的范圍為-10V+10V；AGND：模擬信號(hào)地 DGND：數(shù)字信號(hào)地u DAC0832三種數(shù)據(jù)輸入方式： （1）雙緩沖方式：即數(shù)據(jù)經(jīng)過雙重緩沖后再送入DA轉(zhuǎn)換電路，執(zhí)行兩次寫操作才能完成一次DA轉(zhuǎn)換。（2）單緩沖方式：不需要多個(gè)模擬量同時(shí)輸出時(shí)，可采用此種方式。（3）直通方式：此時(shí)兩個(gè)寄存器均處于直通狀態(tài)，因此要將、和端都接數(shù)字地，ILE接高電平，

8、使LE1、LE2均為高電平，致使兩個(gè)鎖存寄存器同時(shí)處于放行直通狀態(tài)，數(shù)據(jù)直接送入DA轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換。2. CPU芯片AT89C511AT89C51概述AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)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。2. AT89C51引腳說明AT89C51單片機(jī)引腳圖如圖3-2所示。它有40個(gè)引腳，其中包含2個(gè)專用于主電源的引腳，2個(gè)外接晶體的引腳，4個(gè)控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及32條輸入輸出I

9、/O引腳。3.元器件清單D/A芯片 ADC0832片1集成運(yùn)放 LM324個(gè)2譯碼器 74LS138片1LED個(gè)2排阻 RESPACK-8個(gè)1電阻 470、15K、7K5個(gè)1四、設(shè)計(jì)原理 D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生各種波形的原理：利用D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量與輸入數(shù)字量成正比關(guān)系這一特點(diǎn)，將D/A轉(zhuǎn)換器作為微機(jī)輸出接口，CPU通過程序向D/A轉(zhuǎn)換器輸出隨時(shí)間呈現(xiàn)不同變化規(guī)律的數(shù)字量，則D/A轉(zhuǎn)換器就可輸出各種各樣的模擬量，如方波、三角波、鋸齒波、正弦波等。Altium Designer電路原理圖：Protues實(shí)驗(yàn)仿真圖:方波仿真波形圖如下：三角波仿真波形圖如下：鋸齒波仿真波形圖如下：五、程序編譯輸出正

10、弦波子程序1.編程思路: a.寫正弦波存儲(chǔ)數(shù)地址，寫初值 b. 啟動(dòng)DAC0832轉(zhuǎn)換器，輸出值 c. 延時(shí) d. 循環(huán)2.編譯程序：#include<reg51.h>#include<absacc.h> #define DAC0832 XBYTE0x7fff /* 定義DAC0832端口地址 */sbit a=P30;sbit b=P31;sbit c=P32;sbit e=P33;void delay(unsigned int x) /* 延時(shí)函數(shù) */ unsigned char i; while(x-) for(i=0;i<=140;i+); void s

11、quare(void) /* 方波發(fā)生函數(shù) */ unsigned char i; for(i=0;i<255;i+) DAC0832=0x00; for(i=0;i<255;i+) DAC0832=0xff; void sanjiaobo() /* 三角波發(fā)生函數(shù) */ unsigned char i;for(i=0;i<255;i+) DAC0832=i; for(i=255;i>0;i-) DAC0832=i; void juchibo() /鋸齒波unsigned char i;for(i=0;i<255;i+) DAC0832=i; void main(

12、void) e=0; /譯碼器E1端置低電平 while(1) switch(P1) case 0xfe:while(P1=0XFF) square();break; case 0xfd:while(P1=0XFF) sanjiaobo(); break; case 0xfb:while(P1=0XFF) juchibo();break; default:break; 六、電路組裝和調(diào)試 1. 電路板接法:2.硬件焊接：使用的主要工具和儀表有電烙鐵、吸錫器、焊錫、指針式萬用表、數(shù)字式萬用表、無感改錐組裝和調(diào)試電路的方法和技巧焊接與裝配技巧：1、先不急于焊接，首先對(duì)照電原理圖熟悉印刷電路板。2、

13、清點(diǎn)元器件并用三用表進(jìn)行測(cè)試好壞。3、仔細(xì)對(duì)照原理圖，按照要求一絲不茍進(jìn)行焊接。4、在裝配前一定要對(duì)元器件的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，包括電阻的阻值、電容的漏電及電容的開路、電位器的電阻及接觸是否良好。5、焊接電解電容時(shí)，注意焊接速度要快，以免過熱損壞內(nèi)部。6、焊接時(shí)要保證無虛焊，有幾點(diǎn)要注意：有些三極管的腿不太沾錫，易造成虛焊，故在焊接前要將元器件的腿用攝子好好刮一刮，然后鍍上錫以后再焊接到印刷電路板上。七、實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)在19周，我們用了僅僅一個(gè)星期的時(shí)間去做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，在這一個(gè)星期時(shí)間里，我們要完成從設(shè)計(jì)到制版到軟件編程的全過程，時(shí)間是很緊張的，大家每天都忙的很累，為了成功完成這個(gè)設(shè)計(jì)，我們找了很多資料，也請(qǐng)教了很多同學(xué)，大家互相幫助，解答疑問，雖然累，但真的學(xué)到了很多有用的知識(shí)。在這期間，我們不斷的碰到問題，比如電路圖的設(shè)計(jì)，排版布線等。后來還有一個(gè)問題就是調(diào)頻調(diào)幅的問題，由于我開始在程序當(dāng)中設(shè)置的值過小導(dǎo)致后來我在示波器