單片機(jī)波形發(fā)生器報(bào)告

1、 . . . 單片機(jī)課 程 設(shè) 計(jì)報(bào)告理工學(xué)院課 程 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 題 目 多波形發(fā)生器 院 系 電子工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 2011級(jí)電子信息工程2班 學(xué)生XX 莫日朗 學(xué)生學(xué)號(hào) 201141301227 指導(dǎo)教師 胡必武 2013年 6月 27日目錄第一部分1.1波形發(fā)生器的概述31.2 本設(shè)計(jì)任務(wù).3第2 部分2.1本設(shè)計(jì)的意義.42.2 設(shè)計(jì)要求.42.3 設(shè)計(jì)原理.42.4 硬件設(shè)計(jì).42.5 軟件設(shè)計(jì).8第三部分3.1 心得.193.2參考文獻(xiàn)19第一部分1.1 波形發(fā)生器的概述波形發(fā)生器：顧名思義，一個(gè)能產(chǎn)生各種波形的儀器。波形發(fā)生器可通過(guò)以下方法產(chǎn)生：(1)：利用模擬電路的運(yùn)放電

2、路，可以產(chǎn)生三角波、鋸齒波、正弦波。用數(shù)字電路的555電路可以產(chǎn)生方波。這方法的電路元件數(shù)量不多，焊接簡(jiǎn)單，但不穩(wěn)定難以調(diào)試，產(chǎn)生的波形也不理想。(2)：利用市面上可以購(gòu)得的專用直接數(shù)字合成DDS芯片的波形發(fā)生器：能產(chǎn)生任意波形。而且可以達(dá)到很高的頻率，其他方法很難做到這一點(diǎn)，所產(chǎn)生的的波形頻率不高。但這方法成本高，而且課程設(shè)計(jì)用這些芯片就沒(méi)意思了。（3）：用AT89c51單片機(jī)和DAC0832芯片，用輕觸按鍵組成的鍵盤來(lái)控制波形的選擇以與各種擴(kuò)展功能。P1口連接按鍵鍵盤，作為波形的選擇和其他擴(kuò)展功能的輸入口。P0口連上上拉電阻后，接上數(shù)碼管，用來(lái)顯示所選擇波形的類型。這方法較上面兩種方法好。

3、調(diào)試主要通過(guò)編輯89c51的程序，而且89c51、DAC0832、LM339這幾個(gè)芯片的價(jià)格不貴。至于編程方面，鋸齒波、三角波、正弦波這三種分段后呈單調(diào)性的波形，可以通過(guò)等差增減來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是經(jīng)過(guò)Proteus 7 Professional仿真后，所產(chǎn)生的波形不理想。所以通過(guò)手動(dòng)的方法計(jì)算出輸出各點(diǎn)的電壓值，然后在編寫程序時(shí)以數(shù)組的方式給出。當(dāng)需要時(shí)，只要按照順序進(jìn)行輸出即可。1.2 本設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)要求： 一、基本功能： 1 、 可產(chǎn)生多種波形，如正弦波、三角波、鋸齒波、方波； 2 、 各種波形可通過(guò)按鍵選擇； 二、擴(kuò)展功能： 1 、 可調(diào)節(jié)信號(hào)的頻率、占空比等參數(shù)； 2 、 其他自行增加的功能

4、；擴(kuò)展部分：按鍵s5、s6分別是控制方波的占空比增、減；s7、s8分別是控制波形的頻率增、減。自行增加的功能：制作電路的時(shí)候，擴(kuò)展了通過(guò)數(shù)碼管顯示1、2、3、4，分別對(duì)應(yīng)所選的波形是正弦波、方波、鋸齒波、三角波。又通過(guò)帶源可調(diào)電位器來(lái)改變DAC0832的參考電壓Vref的值，從而做到改變所產(chǎn)生波形的幅值。Vref的值越大，波形的幅值越大。第2 部分2.1本設(shè)計(jì)的意義（1）通過(guò)為期一個(gè)星期的集中實(shí)驗(yàn)，將平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)結(jié)合到實(shí)際中。實(shí)踐中體會(huì)理論知識(shí)的用途和檢驗(yàn)其是否真實(shí)。制作電路的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)模電書的運(yùn)放輸出都沒(méi)接上拉電阻，還有89c51的P0口輸出也沒(méi)接上拉電阻。雖然理論上是正確的，但是在實(shí)

5、踐時(shí)發(fā)現(xiàn)這會(huì)導(dǎo)致所期望的的效果不明顯。（2）學(xué)習(xí)了如何使用DAC0832、LM339芯片和用Proteus 7 Professional仿真。（3）將平時(shí)學(xué)的分散的知識(shí)系統(tǒng)地組合一次，鍛煉了系統(tǒng)的思維。2.2 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)要求： 一、基本功能： 1 、 可產(chǎn)生多種波形，如正弦波、三角波、鋸齒波、方波； 2 、 各種波形可通過(guò)按鍵選擇； 二、擴(kuò)展功能： 1 、 可調(diào)節(jié)信號(hào)的頻率、占空比等參數(shù)； 2 、 其他自行增加的功能；2.3 設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)要求輸出正弦波、方波、鋸齒波、三角波。這些波形的實(shí)現(xiàn)的具體步驟：（1）正弦波：通過(guò)手動(dòng)的方法計(jì)算出輸出各點(diǎn)的電壓值，然后在編寫程序時(shí)以數(shù)組的方式給出。當(dāng)

6、需要時(shí)，只要按照順序進(jìn)行輸出即可。將一個(gè)周期（360度）分為256個(gè)點(diǎn)，則每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)之間的間隔為1.4度，然后計(jì)算出每個(gè)點(diǎn)電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，相鄰的變化4，形成數(shù)組。重復(fù)輸出這組數(shù)據(jù)到DAC0832,就可以在系統(tǒng)輸出端得到想要的正弦波。（2）方波：按照設(shè)定的周期值將輸出的電壓改變，先輸出0xff，延時(shí)，再輸出0x00，延時(shí)。（3）鋸齒波：也使用查表法。將三角波的一個(gè)周期（360度）分為256個(gè)點(diǎn)，相鄰點(diǎn)等差，生成數(shù)組。反復(fù)輸出前128個(gè)數(shù)據(jù)到DAC0832,然后=0，就可以在系統(tǒng)輸出端得到想要的鋸齒波。（4）三角波：將（3）中的數(shù)組256個(gè)數(shù)據(jù)全部輸出到DAC0832,循環(huán)，就可以在系統(tǒng)輸出端得到

7、想要的三角波。通過(guò)P1口和輕觸開(kāi)關(guān)S1-S4相連接來(lái)切換波形輸出，P1帶上拉電阻，按鍵接地，按下后輸入0到對(duì)應(yīng)的P1口。（如按S1鍵輸出正弦波，按S2鍵產(chǎn)生方波，按S3鍵產(chǎn)生鋸齒波，按S4鍵產(chǎn)生三角波）。用P0口控制數(shù)碼管靜態(tài)顯示波形代號(hào)，P0.0=0,顯示1（0XF9）；P0.1=0,顯示2（0xA4）；P0.2=0，顯示3（0XB0）；P0.3=0，顯示4（0x99）。用P2口向DAC0832發(fā)送數(shù)據(jù)，經(jīng)DAC0832轉(zhuǎn)換后，再把信號(hào)放大，最后接到示波器上顯示。2.4 硬件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)圖示：仿真的總電路圖仿真的正弦波效果圖：方波的效果圖：鋸齒波的效果圖：三角波的效果圖：焊接出來(lái)的成品：所用到

8、的電子元件介紹：（1）51單片機(jī)的部結(jié)構(gòu)基本組成部分：1 一個(gè)8位的CPU2 128B或256B單元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）3 4KB或8KB片程序存儲(chǔ)器（ROM或EPROM）4 4個(gè)8位并行I/O接口P0P3。5 兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器。6 5個(gè)中斷源的中斷管理控制系統(tǒng)。7 一個(gè)全雙工串行I/O口UART（通用異步接收、發(fā)送器）8 一個(gè)片振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路。圖7 51單片機(jī)引腳管腳說(shuō)明：VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)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(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八

9、位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)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，被部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于部上拉的緣故。P2口當(dāng)

10、用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被部上拉為高電平，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(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出

11、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(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， 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(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出

12、現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間部程序存儲(chǔ)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與部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。（2）DAC0832芯片DAC0832是采樣頻率為八位的D/A轉(zhuǎn)換芯片，集成電路有兩級(jí)輸入寄存器。DAC0832輸出的是電流，一般要求輸出是電壓，所以還必須經(jīng)過(guò)一個(gè)外接的運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。DAC0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通

13、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(gè)芯片的應(yīng)用很廣泛,關(guān)于DAC0832的引腳功能如下：18 / 32D0D7：數(shù)字信號(hào)輸入端。ILE：輸入寄存器允許，高電平有效。CS：片選信號(hào)，低電平有效。WR1：寫信號(hào)1，低電平有效。XFER：傳送控制信號(hào)，低電平有效。WR2：寫信號(hào)2，低電平有效。IOUT1、IOUT2：DAC電流輸出端。RfB：是集成在片的外接運(yùn)放的反饋電阻。 VREF：基準(zhǔn)電壓（-1010V）。VCC：是源電壓（+5+15V）。GND：地。圖8 DAC0832芯片圖（3）LM339芯片LM339引腳圖These comparators

14、 are designed for use in level detection, lowlevelsensing and memory applications in consumer automotive and industrialelectronic applications. Single or Split Supply Operation Low Input Bias Current: 25 nA (Typ) Low Input Offset Current: ±5.0 nA (Typ) Low Input Offset Voltage: ±1.0 mV (Ty

15、p) LM139A Series Input Common Mode Voltage Range to Gnd Low Output Saturation Voltage: 130 mV (Typ) 4.0 mA TTL and CMOS Compatible ESD Clamps on the Inputs Increase Reliability without Affecting DeviceOperation(4)一位共陽(yáng)極數(shù)碼管 由于單片機(jī)的P0口帶負(fù)載的能力不高，所以連接數(shù)碼管的時(shí)候要接上上拉電阻提高負(fù)載能力。具體解法：P0.0連a；P0.1連b；P0.2連c；P0.3連d；P0.

16、4連e；P0.5連f；P0.6連g；P0.7連h（或dp）至于3、8兩個(gè)腳是部相連的，接VCC。引腳圖如右圖：2.5軟件設(shè)計(jì) （1）程序流程圖：（2）鍵盤掃描系統(tǒng)流程圖：(3) 源代碼清單#include <reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit s1=P10;/P1口部自帶上拉電阻，因此外部的輕觸按鍵要接地sbit s2=P11;/當(dāng)按下按鍵時(shí)，P1口輸入0，檢測(cè)出是哪個(gè)按鍵按下sbit s3=P12;/sbit s4=P13;sbit s5=P14;sbit s6=P15;sbit s7=

17、P16;sbit s8=P17;uint d1,d2;uint s,p;uint n;uchar code sintab256=/正弦波的數(shù)字量表0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5,0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1,0xe3,0xe5,0xe7,0xe9,0xea,0xec,0xee,0xef,0xf1,0x

18、f2,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,0xf4,0xf2,0xf1,0xef,0xee,0xec,0xea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda,0xd8,0xd6,0xd4,0xd1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0x

19、c2,0xbf,0xbc,0xba,0xb7,0xb4,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99,0x96,0x93,0x90,0x8d,0x89,0x86,0x83,0x80,0x80,0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f,0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x55,0x51,0x4e,0x4c,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2e,0x2b,0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x

20、1a,0x18,0x16,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0e,0x0d,0x0b,0x0a,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0d,0x0e,0x10,0x11,0x13,0x15,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x25,0x27,0x

21、29,0x2b,0x2e,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3a,0x3d,0x40,0x43,0x45,0x48,0x4c,0x4e,0x51,0x55,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x63,0x66,0x69,0x6c,0x6f,0x72,0x76,0x79,0x7c,0x80;uchar code jctab128=/鋸齒波的數(shù)字量表0x00,0x02,0x04,0x06,0x08,0x0a,0x0c,0x0e,0x10,0x12,0x14,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x24,0x26,0x28,0x2a,0x2c,0x2

22、e,0x30,0x32,0x34,0x36,0x38,0x3a,0x3c,0x3e,0x40,0x42,0x44,0x46,0x48,0x4a,0x4c,0x4e,0x50,0x52,0x54,0x56,0x58,0x5a,0x5c,0x5e,0x60,0x62,0x64,0x66,0x68,0x6a,0x6c,0x6e,0x70,0x72,0x74,0x76,0x78,0x7a,0x7c,0x7e,0x80,0x82,0x84,0x86,0x88,0x8a,0x8c,0x8e,0x90,0x92,0x94,0x96,0x98,0x9a,0x9c,0x9e,0xa0,0xa2,0xa4,0xa

23、6,0xa8,0xaa,0xac,0xae,0xb0,0xb2,0xb4,0xb6,0xb8,0xba,0xbc,0xbe,0xc0,0xc2,0xc4,0xc6,0xc8,0xca,0xcc,0xce,0xd0,0xd2,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdc,0xde,0xe0,0xe2,0xe4,0xe6,0xe8,0xea,0xec,0xee,0xf0,0xf2,0xf4,0xf6,0xf8,0xfa,0xfc,0xfe;uchar code sjtab256=/三角波的數(shù)字量表0x00,0x02,0x04,0x06,0x08,0x0a,0x0c,0x0e,0x10,0x12

24、,0x14,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x24,0x26,0x28,0x2a,0x2c,0x2e,0x30,0x32,0x34,0x36,0x38,0x3a,0x3c,0x3e,0x40,0x42,0x44,0x46,0x48,0x4a,0x4c,0x4e,0x50,0x52,0x54,0x56,0x58,0x5a,0x5c,0x5e,0x60,0x62,0x64,0x66,0x68,0x6a,0x6c,0x6e,0x70,0x72,0x74,0x76,0x78,0x7a,0x7c,0x7e,0x80,0x82,0x84,0x86,0x88,0x8a

25、,0x8c,0x8e,0x90,0x92,0x94,0x96,0x98,0x9a,0x9c,0x9e,0xa0,0xa2,0xa4,0xa6,0xa8,0xaa,0xac,0xae,0xb0,0xb2,0xb4,0xb6,0xb8,0xba,0xbc,0xbe,0xc0,0xc2,0xc4,0xc6,0xc8,0xca,0xcc,0xce,0xd0,0xd2,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdc,0xde,0xe0,0xe2,0xe4,0xe6,0xe8,0xea,0xec,0xee,0xf0,0xf2,0xf4,0xf6,0xf8,0xfa,0xfc,0xfe,0xfe,0xfc

26、,0xfa,0xf8,0xf6,0xf4,0xf2,0xf0,0xee,0xec,0xea,0xe8,0xe6,0xe4,0xe2,0xe0,0xde,0xdc,0xda,0xd8,0xd6,0xd4,0xd2,0xd0,0xce,0xcc,0xca,0xc8,0xc6,0xc4,0xc2,0xc0,0xbe,0xbc,0xba,0xb8,0xb6,0xb4,0xb2,0xb0,0xae,0xac,0xaa,0xa8,0xa6,0xa4,0xa2,0xa0,0x9e,0x9c,0x9a,0x98,0x96,0x94,0x92,0x90,0x8e,0x8c,0x8a,0x88,0x86,0x84

27、,0x82,0x80,0x7e,0x7c,0x7a,0x78,0x76,0x74,0x72,0x70,0x6e,0x6c,0x6a,0x68,0x66,0x64,0x62,0x60,0x5e,0x5c,0x5a,0x58,0x56,0x54,0x52,0x50,0x4e,0x4c,0x4a,0x48,0x46,0x44,0x42,0x40,0x3e,0x3c,0x3a,0x38,0x36,0x34,0x32,0x30,0x2e,0x2c,0x2a,0x28,0x26,0x24,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16,0x14,0x12,0x10,0x0e,0x0c

28、,0x0a,0x08,0x06,0x04,0x02,0x00;void delay (uchar k) /延時(shí) uchar j; while(k-)!=0) for(j=0;j<125;j+); void sin() /正弦波 P2=sintabn; n=n+p; if(n>=256)n=0;void square() P2=0xff;/方波 delay(d1-p); P2=0; delay(d2-p);void sawtooth() /鋸齒波 P2=jctabn; n=n+p; if(n>=127)n=0;void triangular() /三角波 P2=sjtabn;

29、n=n+p; if(n>=255)n=0;void boxingkey()/電路所采用的數(shù)碼管是共陽(yáng)極的，因此P0口輸出1不亮、0亮 if(s1=0) P0=0xF9;/數(shù)碼管顯示1 s=1; n=0;p=4; else if(s2=0) P0=0xA4;/數(shù)碼管顯示2 s=2; n=0;p=4; else if(s3=0) P0=0xB0;/ 數(shù)碼管顯示3 s=3; n=0;p=4; else if(s4=0) P0=0x99; / 數(shù)碼管顯示4 s=4; n=0;p=4; else if(s5=0) /占空比增加 delay(10);/ if(s5=0) d1-; d2+; while(!s5);/檢測(cè)是否已經(jīng)松手了，當(dāng)s5=1跳出死循環(huán)delay(10);/消抖while(!s5);/確實(shí)一下是否真的松手了 else if(s6=0)/占空比減小 delay(10); if(s6=0) d1+;