課程設(shè)計-基于DAC0832的波形發(fā)生器設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上波形發(fā)生器設(shè)計目錄摘要本設(shè)計使用AT89C51單片機(jī)做控制，選擇8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832作D/A轉(zhuǎn)換。硬件方面，首先51熟悉單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，連接單片機(jī)的最小系統(tǒng)。之后熟悉D/A轉(zhuǎn)換器工作方式，經(jīng)過分析后選擇DAC0832的單緩沖啟動控制方式，完成電路框圖。進(jìn)一步根據(jù)設(shè)計要求完成通過獨(dú)立按鍵控制D/A輸出，作出電路框圖和電路原理圖。軟件方面：設(shè)計思路主要體現(xiàn)在兩點(diǎn)上。一是控制，通過程序控制DAC轉(zhuǎn)換與輸出，按鍵消抖，選擇相應(yīng)的即將輸出的波形。二是產(chǎn)生波形，根據(jù)波形的特點(diǎn)編寫程序以產(chǎn)生相應(yīng)波形的數(shù)字信號。分別通過C語言和匯編語言實現(xiàn)簡易的波形發(fā)生器，輸出方波

2、、正弦波、三角波、梯形波和鋸齒波，通過獨(dú)立按鍵控制分別輸出不同的波形。以KILL與Proteus為設(shè)計平臺，仿真測試設(shè)計結(jié)果的正確性。關(guān)鍵字: 51單片機(jī)，DAC0832，單緩沖啟動控制方式，波形發(fā)生器，C語言設(shè)計，匯編語言設(shè)計第一章 緒論單片簡稱單片機(jī)，是典型的嵌入式（Microcontroller Unit）， 常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，單片機(jī)又稱，它不是完成某一個邏輯功能的，而是把一個到一個芯片上。單片機(jī)由運(yùn)算器，控制器，存儲器，輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個微型的計算機(jī)（最小系統(tǒng)），和計算機(jī)相比，缺少了外圍設(shè)備等。概括的講：一塊就成了一臺計算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為

3、學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用是了解計算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。51單片機(jī)是目前最流行的8位單片機(jī)。51單片機(jī)是對所有兼容Intel8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)的始祖是Intel的8031單片機(jī)，后來隨著Flashrom技術(shù)的發(fā)展，8031單片機(jī)取得了長足的進(jìn)展，成為應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一，其代表型號是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控系統(tǒng)之中。很多公司都有51系列的兼容機(jī)型推出，今后很長的一段時間內(nèi)將占有大量市場。51單片機(jī)是基礎(chǔ)入門的一個單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。需要注意的是52系列的單片機(jī)一般不具備自編程

4、能力。第二章 DAC0832及其特性2.1 D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口探究D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口具有軟硬相依性。在連接過程中要考慮到數(shù)據(jù)線、地址線、控制線的連接。2.1.1 數(shù)據(jù)線連接 D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口要考慮到兩個問題：一個是位數(shù)，當(dāng)高于8位的D/A轉(zhuǎn)換器與8位數(shù)據(jù)總線的51單片機(jī)接口時，51單片機(jī)的數(shù)據(jù)必須分時輸出，這時就必須考慮數(shù)據(jù)分時傳送的格式和輸出電壓“毛刺”問題；二是D/A轉(zhuǎn)化器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，當(dāng)D/A轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒有輸入鎖存器時，必須在單片機(jī)與D/A轉(zhuǎn)換器之間增設(shè)鎖存器或者I/O口。最常用的是8位帶鎖存端的D/A轉(zhuǎn)換器與8位單片機(jī)的接口，這時只需要將單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線和D/A

5、轉(zhuǎn)換器的8位數(shù)據(jù)輸入端一一對應(yīng)即可。2.1.2 地址線連接 一般的D/A轉(zhuǎn)換器只有片選信號，而沒有地址線。這時單片機(jī)的地址線采用全譯碼或者部分譯碼，經(jīng)譯碼器輸出控制片選信號，也可以用某一位I/O線來控制片選信號。也有少數(shù)D/A轉(zhuǎn)換器有少量的地址線，用于選中片內(nèi)獨(dú)立的寄存器或者選擇輸出通道，這時單片機(jī)執(zhí)行的地址線與D/A轉(zhuǎn)換器的地址線對應(yīng)連接。2.1.3 控制線連接D/A轉(zhuǎn)換器主要有片選信號、寫信號、及啟動轉(zhuǎn)換信號等，一般由單片機(jī)的有關(guān)引腳或譯碼器提供。一般來說，寫信號多由單片機(jī)的信號控制；啟動信號常常由片選信號與寫信號的組合形式（LE1、LE2）形成，當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行一條輸出指令時，傳送的地址使轉(zhuǎn)

6、換器的片選信號有效，由實現(xiàn)啟動。（具體實現(xiàn)原理見1.2節(jié)）2.2 DAC0832的認(rèn)識圖1.1 DAC0832的管腳結(jié)構(gòu)2.2.1 DAC0832的結(jié)構(gòu)DAC0832的結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，主要由控制邏輯電路、輸入寄存器、DAC寄存器和D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。由上圖邏輯控制電路可知：LE1=(+）ILELE2=+ 由LE1控制輸入寄存器讀入數(shù)據(jù)，由LE2控制輸入寄存器向DAC寄存器傳輸數(shù)據(jù)，同時開始D/A轉(zhuǎn)換。2.2.2 DAC0832的引腳DAC0832的引腳如圖1.1所示：DI0DI7：8位數(shù)據(jù)輸入線，高電平有效。ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制輸入線，高電平有效。：片選信號輸入線，低電平有效。：輸入鎖存

7、器寫選通輸入線，負(fù)脈沖有效。輸入鎖存器的信號就是LE1。LE1負(fù)跳變有效。：數(shù)據(jù)傳送控制信號輸入線，低電平有效。：DAC寄存器寫選通信號輸入線，負(fù)脈沖有效。DAC鎖存信號就是LE2，LE2的負(fù)跳變有效。：模擬電流輸出線。：模擬電流輸出線，采用單極性輸出時，通常接地。：反饋信號輸入線。反饋電阻被制作在芯片里，用作外接運(yùn)放的反饋電阻，為D/A轉(zhuǎn)換器提供電壓輸出。：參考電壓輸入端。要求外接一精密電壓源，電壓范圍在-10V+10V之間選定。通過的符號來改變輸出極性。:電源接口。AGND：模擬地。DGND：數(shù)字地。注：數(shù)字信號的高頻噪聲很大，如果模擬信地和數(shù)字地混合的話，就會把數(shù)字的噪聲傳到模擬部分，造

8、成干擾。如果分開的話，高頻噪聲可以在電源處通過濾波來消除掉。2.2.3 DAC0832的啟動控制方式 DAC0832有三種啟動控制方式： （1）直通方式：將、信號都接地，ILE信號引腳接高電平，只要數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)線上，兩級鎖存器同時開始工作，并啟動D/A轉(zhuǎn)換，即轉(zhuǎn)換器處于非受控狀態(tài)。在這種工作方式下，轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)線不能直接和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線（P0.0P0.7）相連接。因為P0口分時復(fù)用為低8位的地址總線和數(shù)據(jù)總線，對輸出無鎖存能力，會使轉(zhuǎn)換器的輸出不確定。但是可以將ADC的數(shù)據(jù)線連接到某個I/O口上，執(zhí)行端口輸出指令（MOV Px A）即可啟動一次D/A轉(zhuǎn)換。這種方式很少采用。 （2）單緩沖方式

9、:兩級鎖存器接受同一種控制，例如將和直接接地，8位ADC鎖存器處于非受控狀態(tài)，只有8位輸入鎖存器處于受控狀態(tài)，即此時僅有LE1控制ADC。這種方式在不要求多個模擬同步輸出時采用。 （3）雙緩沖方式： 倆個鎖存器都處于受控狀態(tài)，單片機(jī)要對轉(zhuǎn)換器進(jìn)行兩步寫操作：第一次執(zhí)行指令使LE1有效，稱作第一級緩沖，第二次執(zhí)行指令使LE2有效，稱作第二級緩沖。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)接收和啟動轉(zhuǎn)換可以異步進(jìn)行，可在D/A轉(zhuǎn)換的同時接收下一個轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，以提高轉(zhuǎn)換速度，還可以實現(xiàn)多個轉(zhuǎn)換器同時啟動轉(zhuǎn)換，同步輸出。第三章 硬件設(shè)計3.1 啟動方式選擇 因為本設(shè)計要求設(shè)計一個波形發(fā)生器，要求能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、梯

10、形波、鋸齒波，而且由按鍵控制輸出的波形。故各個波形輸出并非同步輸出，而是由按鍵控制，單個輸出，并且本例只需要一個DAC，如果選擇雙緩沖方式就會加大不必要的難度；直通方式不能有效的控制DAC轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)流失。故選擇單緩沖啟動控制方式來驅(qū)動DAC0832。3.2 框圖設(shè)計根據(jù)2.1節(jié)的判斷，選擇AT89c51單片機(jī)作控制，實現(xiàn)電路框如下：圖2.1 硬件設(shè)計框圖3.3 電路圖設(shè)計根據(jù)以上框圖，選擇+12V的基準(zhǔn)電壓，選擇一級集成運(yùn)放作放大電路，連接A/D轉(zhuǎn)換電路圖如下：圖2.2 單片機(jī)與ADC的連接方式 此外加上單片機(jī)最小系統(tǒng)，用P1口控制輸出的波形，電路連接如下：圖2.3 電路原理圖

11、第四章 程序設(shè)計4.1 程序流程圖4.1.1 程序設(shè)計思路 （1）因為要使用到按鈕（本例中選擇獨(dú)立按鍵），必須使用到鍵盤掃描，首先要進(jìn)行鍵盤消抖，然后通過掃描確定是哪個按鍵被按下，通過I/O口（本例中為P1口）的數(shù)據(jù)判斷選擇五種波形中的哪一個； （2）根據(jù)（1）中的結(jié)果，通過編程產(chǎn)生各個波形的數(shù)字信號； （3）控制DAC轉(zhuǎn)換數(shù)字信號為模擬信號。程序框圖如下：圖3.1 程序設(shè)計思路4.1.2流程圖在本流程圖中分別以k1、k2、k3、k4、k5代表單片機(jī)的I/O口P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4；設(shè)置flag1、flag2、flag3、flag4、flag5為1時分別代表方波、正弦

12、波、三角波、梯形波、鋸齒波。當(dāng)確認(rèn)按鍵按下時，令相對應(yīng)的flagx=1，然后用連續(xù)的判斷程序來選擇將要輸出的波形。程序?qū)崿F(xiàn)了只需按一下按鈕便可持續(xù)輸出對應(yīng)的波形。流程圖如下： 圖3.2 程序流程圖4.2 用C語言實現(xiàn) 根據(jù)程序流程圖用C語言編程，得C語言實現(xiàn)的代碼為：#include<absacc.h> #include<reg51.h> #define DAC0832 XBYTE0x7fff sbit k1=P10; sbit k2=P11; sbit k3=P12; sbit k4=P13;sbit k5=P14;int flag1=0;int flag2=0;in

13、t flag3=0;int flag4=0;int flag5=0;unsigned char code zhengxian256= 此處省略為正弦波數(shù)字信號 ;void delay() /延時程序 int i; for(i=0;i<1000;i+); void panduan(void) /函數(shù)panduan用于掃描按鍵狀態(tài)，判斷輸出波形 if(k1=1) /按鍵消抖 delay(); if(k1=1) /通過賦值flag選擇波形 flag1=1;flag2=0;flag3=0;flag4=0;flag5=0; if(k2=1) delay(); if(k2=1) flag1=0; f

14、lag2=1;flag3=0;flag4=0;flag5=0; if(k3=1) delay(); if(k3=1) flag1=0;flag2=0;flag3=1;flag4=0;flag5=0; if(k4=1) delay(); if(k4=1) flag1=0;flag2=0;flag3=0;flag4=1;flag5=0; if(k5=1) delay(); if(k5=1) flag1=0;flag2=0;flag3=0;flag4=0;flag5=1; void boxing(void) /函數(shù)boxing用于產(chǎn)生選擇好的波形 if(flag1=1) /產(chǎn)生方波 DAC0832=

15、0x00; delay(); DAC0832=0xff; delay(); else if(flag2=1) /產(chǎn)生正弦波 int i; for(i=0;i<256;i+) DAC0832=zhengxiani; else if(flag3=1) /三角波 int i; for(i=0;i<255;i+) DAC0832=i; for(i=255;i>0;i-) DAC0832=i; else if(flag4=1) /梯形波 int i; for(i=0;i<255;i+) DAC0832=0; for(i=0;i<255;i+) DAC0832=i; for(

16、i=255;i>0;i-) DAC0832=0XFF; for(i=255;i>0;i-) DAC0832=i; else if(flag5=1) /鋸齒波 int i; for(i=0;i<255;i+) DAC0832=i; void main() /主函數(shù) P1=0x00; while(1) panduan(); boxing(); 4.3 用匯編語言實現(xiàn)在用C語言實現(xiàn)設(shè)計之后，我又嘗試使用匯編語言完成任務(wù)，由于對匯編語言還不夠熟悉，只做到了以開關(guān)控制的矩形波、三角波、梯形波和鋸齒波。程序為：START: MOV DPTR ,#7FFFH MOV A,#00 LOOP:

17、 MOV R0 ,#00 MOV P1 ,R0 MOV R0 ,P1 JB P1.0 , K0 JB P1.1 , K1 JB P1.2 , K2 JB P1.3 , K3 K0: AJMP LOOP1 K1: AJMP LOOP2 K2: AJMP LOOP3 K3: AJMP LOOP4 LOOP1: MOV A,#00 ;LOOP1:方波 MOVX DPTR ,A MOV R1, #255 MOV R4, #255 DEL1: DJNZ R1,$ DJNZ R4, DEL1 MOV A,#255 MOVX DPTR ,A MOV R1, #255 MOV R4, #255 DEL2: D

18、JNZ R1,$ DJNZ R4, DEL2 LJMP LOOPLOOP2: ;LOOP3：三角波形 UP: MOVX DPTR,A INC A CJNE A,#0FFH,UPDOWN:MOVX DPTR,A DEC A CJNE A,#00H,DOWN LJMP LOOPLOOP3: ;LOOP4:梯形波 UP1: MOVX DPTR,A ;上升階段 INC A CJNE A,#0FFH,UP1 MOVX DPTR ,A ;上底 MOV R1, #255 DJNZ R1,$ DOWN1:MOVX DPTR,A ;下降階段 DEC A CJNE A,#00H,DOWN1 MOVX DPTR ,A ；下底 MOV R1, #255 DJNZ R1,$ LJMP LOOPLOOP4: MOVX DPTR ,A ;LOOP5：鋸齒波 INC A MOV R1, #10 DJNZ R1,$ LJMP LOOP END第五章 Proteus仿真及結(jié)果將程序代碼在Kill中編譯輸出.HEX文件，燒寫進(jìn)單片機(jī)中，用Proteus仿真軟件仿真，得到的輸出波形為：5.1方波：圖5.1 輸出方波波形5.2正弦波：圖5.2 輸出正弦波形5.3三角波：圖5.3 輸出三角波形5.4梯形波：圖5.4 輸出梯形波形5.5鋸齒波：圖5.5 輸出鋸齒波形設(shè)計心得