基于8086波形發(fā)生器設(shè)計(jì)

1、信 息 工 程 學(xué) 院 課課 程程 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 報(bào)報(bào) 告告 設(shè)計(jì)題目: 波形發(fā)生器的設(shè)計(jì) 名 稱: 微機(jī)原理與接口課程設(shè)計(jì) 班 級(jí): 1002 姓 名: 學(xué) 號(hào): 設(shè)計(jì)時(shí)間: 至 指導(dǎo)教師: 評(píng) 語(yǔ): 評(píng)閱成績(jī): 評(píng)閱教師: 目目 錄錄 一一. .引引言言 .3 二二. .設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)目目的的 .3 三三. .原原理理說(shuō)說(shuō)明明 .3 四四. 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì).6 五五. 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理.8 六六. 程序編譯程序編譯.9 1. 輸出方波的子程序.9 2. 輸出三角波子程序.10 3. 輸出鋸齒波子程序.11 4. 輸出正弦波子程序.12 5. 輸出梯形波子程序.12 七七. .調(diào)調(diào)試試方方法法與與

2、結(jié)結(jié)果果.14 八八. .心心得得體體會(huì)會(huì) .14 一一引引言言 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、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)，如鋸齒波、三角波、梯形波等，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 8086

3、和 DAC0832 構(gòu)成的發(fā)生器可產(chǎn)生三角波，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、性能優(yōu)越等特點(diǎn)。此設(shè)計(jì)給出了源代碼，通過(guò)仿真測(cè)試，其 性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 二二. .設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)目目的的 1、掌握 DAC0832 與 PC 機(jī)的接口方法。 2、掌握 D/A 轉(zhuǎn)換應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法。 三三. .原原理理說(shuō)說(shuō)明明 1.知識(shí)簡(jiǎn)介：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

4、 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。 2. .DAC0832 的引腳及功能：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)。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。 3.應(yīng)用特性：應(yīng)用特性： DAC0832 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

5、、/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(wú)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。 DAC0832 的引腳圖及邏輯結(jié)構(gòu)如下圖: DAC0832DAC0832 結(jié)構(gòu)框圖及引腳排列結(jié)構(gòu)框圖及引腳排列 4.各引腳功能說(shuō)明：各引腳功能說(shuō)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； CS：片選信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器） ，低電平

6、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(kāi)始 D/A 轉(zhuǎn)換。 IOUT1：電流輸出端

7、1，其值隨 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 5.DAC0832 三種數(shù)據(jù)輸入方式：三種數(shù)據(jù)輸入方式： （1 1）雙緩沖方式：）雙緩沖方式：即數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)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。這種方式可在 DA 轉(zhuǎn)換的同 時(shí)，進(jìn)行下一個(gè)數(shù)據(jù)的輸入，可提高轉(zhuǎn)換速率。更

8、為重要的是，這種方式 特別適用于要求同時(shí)輸出多個(gè)模擬量的場(chǎng)合。此時(shí)，要用多片 DAC0832 組成模擬輸出系統(tǒng)，每片對(duì)應(yīng)一個(gè)模擬量。 （2 2）單緩沖方式：）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。 此時(shí)兩個(gè)寄存器之一處于直通狀態(tài)，輸入數(shù)據(jù)只經(jīng)過(guò)一級(jí)緩沖送入 DA 轉(zhuǎn)換電路。這種方式只需執(zhí)行一次寫操作，即可完成 DA 轉(zhuǎn)換。 （3 3）直通方式：）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，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。這種方式可用于一些不采用

9、微機(jī)的控制系統(tǒng)中或 其他不須 0832 緩沖數(shù)據(jù)的情況。 四四. .硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì) 1.8086(8088)CPU1.8086(8088)CPU 引腳圖（如圖 1）： GND 1 AD14 2 AD13 3 AD12 4 AD11 5 AD10 6 AD9 7 AD8 8 AD7 9 AD6 10 AD5 11 AD4 12 AD3 13 AD2 14 AD1 15 AD0 16 NM I 17 TITR 18 CLK 19 GND 20 VCC 40 A15 39 A16/S3 38 A17/S4 37 A18/S5 36 A19/S6 35 BHE/S7 34 M N/M X 33 RD

10、 32 HOLD(RD/GT0) 31 HLDA(RQ/GT1) 30 WR(LOCK) 29 M /IO(S2) 28 DT/R(S1) 27 DEN(S0) 26 ALE(QS0) 25 INTA(QS1) 24 TEXT 23 READY 22 RESET 21 8086 8086 圖 1 2.DAC0832（D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器) D/A0832 是 8 位并行輸出電流型 D/A 轉(zhuǎn)換器，其主要參數(shù)：轉(zhuǎn)換時(shí)間 1us， 滿量程誤差土 1LSB，參考電壓10V+10V，供電電壓+5V+15V，輸入邏輯電平 與 TTL 兼容。 引腳圖（如圖 2）： C S 1 W R 1 2 AGAND

11、3 D3 4 D2 5 D1 6 D0 7 VR EF 8 R f 9 DGAND 10 Iout1 11 Iout2 12 D7 13 D6 14 D5 15 D4 16 XFER 17 W R 18 ILE 19 Vcc 20 DAC 0832 圖 2 3.8255A（可編程并行接口）（可編程并行接口） 8255 可編程并行接口芯片有三個(gè)輸入輸出端口，即 A 口、B 口和 C 口，對(duì) 應(yīng)于引腳 PA7PA0、PB7PB0 和 PC7PC0。其內(nèi)部還有一個(gè)控制寄存器， 即控制口。通常 A 口、B 口作為輸入輸出的數(shù)據(jù)端口。C 口作為控制或狀態(tài)信 息的端口，它在方式字的控制下，可以分成 4 位

12、的端口，每個(gè)端口包含一個(gè) 4 位鎖存器。它們分別與端口 AB 配合使用，可以用作控制信號(hào)輸出或作為狀 態(tài)信號(hào)輸入。8255 可編程并行接口芯片工作方式說(shuō)明: 方式 0：基本輸入輸出方式。適用于三個(gè)端口中的任何一個(gè)。每一個(gè)端 口都可以用作輸入或輸出。輸出可被鎖存，輸入不能鎖存。 方式 1：選通輸入 輸出方式。這時(shí) A 口或 B 口的 8 位外設(shè)線用作輸入或輸出，C 口的 4 條線中 三條用作數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆?lián)絡(luò)信號(hào)和中斷請(qǐng)求信號(hào)。方式 2：雙向總線方式。只有 A 口具備雙向總線方式，8 位外設(shè)線用作輸入或輸出，此時(shí) C 口的 5 條線用作 通訊聯(lián)絡(luò)信號(hào)和中斷請(qǐng)求信號(hào)。 引腳圖（如圖 3）： PA3 1

13、 PA2 2 PA1 3 PA0 4 RD 5 CS 6 GND 7 A1 8 A0 9 PC7 10 PC6 11 PC5 12 PC4 13 PC3 14 PC2 15 PC1 16 PC0 17 PB0 18 PB1 19 PB2 20 PB3 40 PB4 39 PB5 38 PB6 37 PB7 36 VCC 35 D7 34 D6 33 D5 32 D4 31 D3 30 D2 29 D1 28 D0 27 RESET 26 WR 25 PA7 24 PA6 23 PA5 22 PA4 21 8255A 8255A 圖 3 4.82844.8284 在 8086CPU 內(nèi)部沒(méi)有有時(shí)

14、時(shí)鐘發(fā)生器，當(dāng)組成微型機(jī)系統(tǒng)時(shí)，所需的時(shí)鐘信號(hào) 由外部時(shí)鐘發(fā)生器提供。 8284 是專門為 8086 設(shè)計(jì)的時(shí)鐘發(fā)生器/驅(qū)動(dòng)器。在 8284 中，不僅有時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器，還有復(fù)位信號(hào) RESET 和 準(zhǔn)備好信號(hào) READY 產(chǎn)生電路，這些電路分別向 8086 系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào) CLK，復(fù)位信號(hào) RESET 和準(zhǔn) 備好信號(hào) READY ，還可向外界提供晶振信號(hào) OSC 以及外圍芯片所需的時(shí)鐘信號(hào) PCLK。 引腳圖（如圖 4）： 圖 4 五五. .設(shè)計(jì)原理設(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

15、，CPU 通過(guò)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。 8255A 實(shí)現(xiàn)波形切換的原理：從 8255A 的 B 口讀入外接開(kāi)關(guān)的信號(hào)，CPU 讀入不同信號(hào)值，從而執(zhí)行不同的代碼，向 D/A 轉(zhuǎn)換器傳送不同的數(shù)據(jù)，控制 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出鋸齒波、三角波、方波、正弦波和梯形波。 DAC0832 采用雙緩沖數(shù)據(jù)輸入方式。數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)兩級(jí)鎖存后才送入 D/A 轉(zhuǎn) 換器。數(shù)據(jù)寫入分兩次進(jìn)行，第一次把待轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器，第二次 再對(duì) DAC 寄存器進(jìn)行一次寫操作。 延遲作用：方便觀察到輸出各種波形高低電

16、平時(shí)，信號(hào)燈發(fā)光和熄滅的情 況。 a.實(shí)驗(yàn)電路圖：實(shí)驗(yàn)電路圖： 六六. .程序編譯程序編譯 1.1.輸出方波的子程序輸出方波的子程序 （一）編程思路：a.設(shè)置 8255A 的工作方式 b.啟動(dòng) DAC0832 轉(zhuǎn)換器 c.寫初值，延時(shí) d.取反，延時(shí) e.返回 （二）編譯子程序：MODEL SMALL STACK 200H CODE START: MOV DX,213H ;8255A 控制口地址 MOV AL,82H OUT DX,AL MOV DX,200H ;DAC0832 的地址 AGAIN: MOV AL,00H OUT DX,AL ;輸出方波為“0” CALL DELAY ;f 方波

17、寬度 MOV AL,0FFH OUT DX,AL ;輸出方波為“1” CALL DELAY ;方波寬度 JMP AGAIN DELAY: MOV CX,0ffffH; LOOP $ RET END start 2.2.輸出三角波子程序輸出三角波子程序 （一）編程思路：a.設(shè)置 8255A 的工作方式 b.啟動(dòng) DAC0832 轉(zhuǎn)換器 c.寫初值，延時(shí) d.初值加 1,返回 e.取反，延時(shí) f.取反值減 1，返回 g.循環(huán) （二）編譯子程序：MODEL SMALL STACK 200H CODE START: MOV DX,213H ;8255A 控制口地址 MOV AL,82H OUT DX,

18、 AL L: MOV DX,200H ; DAC0832 的地址 MOV AL,00H ;正向初值 M: OUT DX,AL CALL delay INC AL JNZ M MOV AL,0FFH ;負(fù)向初值 N: OUT DX,AL CALL delay DEC AL JNZ N JMP L DELAY: MOV CX,0FFFH DAY1: LOOP DAY1 RET INT 21H END START 3.3.輸出鋸齒波子程序輸出鋸齒波子程序 （一）編程思路：a.設(shè)置 8255A 的工作方式 b.啟動(dòng) DAC0832 轉(zhuǎn)換器 c.寫初值 d.初值加 1，延時(shí) e.返回 g.循環(huán) （二）編

19、譯子程序：MODEL SMALL STACK 200H CODE START: MOV DX,213H ;設(shè)置 8255A 控制口地址 MOV AL,82H OUT DX,AL ;設(shè)置 8255A 口 A 為方式 0 輸出 MOV DX,200H ;DAC0832 的地址 MOV AL,00H ;輸出數(shù)據(jù)初值 J: OUT DX,AL ;鋸齒波輸出 INC AL CALL DELAY JMP J DELAY: MOV CX,0FFFH DAY1: LOOP DAY1 RET INT 21H; END START 4.4.輸出正弦波子程序輸出正弦波子程序 （一）編程思路:a.寫正弦波存儲(chǔ)數(shù)地址

20、b.寫初值 c.地址加 1，取值加 1 d.啟動(dòng) DAC0832 轉(zhuǎn)換器，輸出值 e.延時(shí) f.設(shè)置 8255A，返回 g.循環(huán) （二）編譯子程序：MODEL SMALL STACK 200H CODE START: ZXBB: LEA BX,TAB MOV CX,0001H ZX2: MOV AL,BX ;將 TAB 中的數(shù)字一次賦給 AL 再輸 出正弦波 INC BX INC CX MOV DX,200H OUT DX,AL CALL DELAY PUSH AX BG2: MOV DX,211H ;再次讀入開(kāi)關(guān)信號(hào)，進(jìn)行比較 IN AL,DX CMP AL,04H JNZ BG2 POP

21、AX CMP CX,256 JNE ZX2 JMP ZXBB DELAY: MOV CX,0FFFH DAY1: LOOP DAY1 RET INT 21H END START 5.5.輸出梯形波子程序輸出梯形波子程序 （一）編程思路：a.啟動(dòng) DAC0832 轉(zhuǎn)換器 b.寫低電平段，延時(shí)，返回 c.寫上升段，延時(shí)，返回 d.寫高電平段，延時(shí)，返回 e.寫下降段，延時(shí)，返回 f.設(shè)置 8255A，返回 g.循環(huán) （二）編譯子程序：MODEL SMALL STACK 200H CODE START: TXBB: MOV CX,0100H ;梯形波 MOV AL,00H LL0: MOV DX,200H ;低電平段 OUT DX,AL CALL DELAY DEC CX JNZ LL0 LL1: INC AL ;上升段 MOV DX, 200H OUT DX,AL CALL DELAY CMP AL,6FH JNE LL1 MOV CX,0100H LL2: MOV DX, 200H OUT DX,AL ;高電平段 CALL DELAY DEC CX JNZ LL2