波形發(fā)生器課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

DAC的輸出控制班級(jí)：1221201專(zhuān)業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器 姓名：xxxxx學(xué)號(hào)：xxxxx指導(dǎo)老師：周偉東華理工大學(xué)2023年1月12日目錄第1章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案………………………21.1設(shè)計(jì)思緒…………………21.2方案比較與選擇………………………....2第2章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)……………………….2.2.1主控制器電路……………22.2數(shù)模轉(zhuǎn)換電路……………3第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)……………………...63.1系統(tǒng)整體流程…………...63.2數(shù)模轉(zhuǎn)換程序…………...6第4章系統(tǒng)調(diào)試……………84.1proteus的調(diào)試……………………….......8第5章結(jié)論與總結(jié)…………115.1結(jié)論………………….......11（系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與完畢做一個(gè)總結(jié)，是客觀的，重要涉及：設(shè)計(jì)思緒，設(shè)計(jì)過(guò)程，測(cè)試結(jié)果及完善改善的方向。）5.2總結(jié)……………………...11（這是一個(gè)主觀的總結(jié)，談?wù)勛约菏斋@和局限性等方面的內(nèi)容。）第1章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1.1設(shè)計(jì)思緒（一）、課設(shè)需要各個(gè)波形的基本輸出。如輸出矩形波、鋸齒波，正弦波。這些波形的實(shí)現(xiàn)的具體環(huán)節(jié)：正弦波的實(shí)現(xiàn)是非常麻煩的。它的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是通過(guò)定義一些數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行時(shí)直接輸出定義的數(shù)據(jù)就可以了。然而為了實(shí)現(xiàn)100HZ的頻率，終于發(fā)現(xiàn)，將總時(shí)間除了總步數(shù)，根據(jù)每步執(zhí)行時(shí)間，算出延時(shí)時(shí)間，最終達(dá)成規(guī)定，然后建一個(gè)表通過(guò)查表來(lái)進(jìn)行輸出，這樣重要工作任務(wù)就落到了建表的過(guò)程中。這樣做的好處在于，查表所花費(fèi)的時(shí)鐘周期相同，這樣輸出的點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離就相等了，輸出的波形行將更趨于完美，當(dāng)然更讓我們感到的快樂(lè)的是它輸出波形的頻率將近達(dá)成了100赫茲，可以滿足我們?cè)O(shè)計(jì)的擴(kuò)展規(guī)定了。而三角波，則每次累加1，當(dāng)達(dá)成初值時(shí)，每次累減1，算出延時(shí)時(shí)間，也就達(dá)成規(guī)定了，矩形波和鋸齒波類(lèi)似。（二）、這次做的三種波形可以互相轉(zhuǎn)換，這個(gè)實(shí)現(xiàn)起來(lái)找了很多人最終發(fā)現(xiàn)，在每次循環(huán)之初進(jìn)行掃描，而在每個(gè)中斷入口處，對(duì)中斷優(yōu)先級(jí)進(jìn)行設(shè)定，最終達(dá)成設(shè)計(jì)目的。1.2方案比較與選擇方案一：采用模擬電路搭建函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，它可以同時(shí)產(chǎn)生方波、三角波、正弦波。但是這種模塊產(chǎn)生的不能產(chǎn)生任意的波形（例如梯形波），并且頻率調(diào)節(jié)很不方便。方案二：采用鎖相式頻率合成器，運(yùn)用鎖相環(huán)，將壓控振蕩器（VCO）的輸出頻率鎖定在所需頻率上，該方案性能良好，但難以達(dá)成輸出頻率覆蓋系數(shù)的規(guī)定，且電路復(fù)雜。方案三：使用集成信號(hào)發(fā)生器發(fā)生芯片，例如AD9854,它可以生成最高幾十MHZ的波形。但是該方案也不能產(chǎn)生任意波形（例如梯形波），并且價(jià)格昂貴。方案四：采用AT89C51單片機(jī)和DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器生成波形，加上一個(gè)低通濾波器，生成的波形比較純凈。它的特點(diǎn)是可產(chǎn)生任意波形，頻率容易調(diào)節(jié)，頻率能達(dá)成設(shè)計(jì)的500HZ以上。性能高，在低頻范圍內(nèi)穩(wěn)定性好、操作方便、體積小、耗電少。經(jīng)比較，方案四既可滿足課程設(shè)計(jì)的基本規(guī)定又能充足發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，電路簡(jiǎn)樸，易控制，性?xún)r(jià)比高，所以采用該方案.第2章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1主控制器電路89C52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，相應(yīng)于引腳PA7～PA0、PB7～PB0和PC7～PC0。其內(nèi)部尚有一個(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，可以提成4位的端口，每個(gè)端口包含一個(gè)4位鎖存器。它們分別與端口A／B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。89C52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。合用于三個(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口具有雙向總線方式，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)。原理框圖：硬件設(shè)計(jì)2.2數(shù)模轉(zhuǎn)換電路由于單片機(jī)產(chǎn)生的是數(shù)字信號(hào)，要想得到所需要的波形，就要把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，所以該文選用價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)樸、轉(zhuǎn)換控制容易并具有8位分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832。DAC0832重要由8位輸入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成。但事實(shí)上，DAC0832輸出的電量也不是真正能連續(xù)可調(diào)，而是以其絕對(duì)分辨率為單位增減，是準(zhǔn)模擬量的輸出。DAC0832是電流型輸出，在應(yīng)用時(shí)外接運(yùn)放使之成為電壓型輸出。1、DAC0832的引腳及功能：DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微解決器兼容。這個(gè)DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)樸、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。各引腳功能說(shuō)明：D0～D7：8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)犯錯(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），低電平有效；WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫(xiě)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DAC0832三種數(shù)據(jù)輸入方式：

（1）雙緩沖方式：即數(shù)據(jù)通過(guò)雙重緩沖后再送入D／A轉(zhuǎn)換電路，執(zhí)行兩次寫(xiě)操作才干完畢一次D／A轉(zhuǎn)換。這種方式可在D／A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。更為重要的是，這種方式特別合用于規(guī)定同時(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)，每片相應(yīng)一個(gè)模擬量。

（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。此時(shí)兩個(gè)寄存器之一處在直通狀態(tài)，輸入數(shù)據(jù)只通過(guò)一級(jí)緩沖送入D／A轉(zhuǎn)換電路。這種方式只需執(zhí)行一次寫(xiě)操作，即可完畢D／A轉(zhuǎn)換。

（3）直通方式：此時(shí)兩個(gè)寄存器均處在直通狀態(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)處在放行直通狀態(tài)，數(shù)據(jù)直接送入D／A轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行D／A轉(zhuǎn)換。這種方式可用于一些不采用微機(jī)的控制系統(tǒng)中或其他不須0832緩沖數(shù)據(jù)的情況。第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)整體流程3.2數(shù)模轉(zhuǎn)換程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineDAC0832P2#defineALL65536#defineFosc12023000ucharTH_0,TL_0,flag1,flag=0;uintFREQ=100,num;floattemp;ucharcodesin_num[]={0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1, 2, 2, 2,2,3,3,4,4,4,5,5,6,6,7, 7, 8, 8, 9, 9,10,10,11,12,12,13,14,15,15,16,17,18,18,19,20,21,22,23,24,25,25,26,27,28,29,30,31,32,34,35,36, 37,38,39,40,41,42,44,45,46,47,49,50,51,52,54,55,56,57,59,60,61,63,64,66,67,68,70,71,73,74,75,77,78,80,81,83,84,86,87,89,90,92,93,95,96,98,99,101,102,104,106,107,109,110,112,113,115,116,118,120,121, 123, 124, 126, 128,129,131,132,134,135,137,139,140,142,143,145,146, 148,149, 151, 153,154,156,157,159,160,162,163,165,166,168,169, 171, 172, 174, 175, 177,178,180,181,182,184,185,187,188,189,191,192, 194, 195, 196, 198, 199,200,201,203,204,205,206,208,209,210,211,213, 214, 215, 216, 217, 218, 219,220,221,223,224,225,226,227,228,229,230, 230, 231, 232, 233, 234, 235,236,237,237,238,239,240,240,241,242,243, 243, 244, 245, 245, 246, 246,247,247,248,248,249,249,250,250,251,251,251, 252, 252, 253, 253, 253,253,254,254,254,254,254,255,255,255,255,255, 255, 255, 255, 255};sbitcs=P3^6;sbitchange1=P3^2;sbitchange2=P3^1;sbitchange3=P3^0;voiddelay(uintz){uintx,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}voidinit(){TMOD=0X01;temp=ALL-Fosc/12.0/256/FREQ;TH_0=(uint)temp/256;TL_0=(uint)temp%256;EA=1;EX0=1;IT0=1;ET0=1;TR0=1;}voidchangefreq(void){if(change==0){flag++;if(flag==4){flag=0;num=0;}}TH_0=(uint)temp/256;TL_0=(uint)temp%256;}voidsanjiaobo(void){for(num=0;num<255;num++){cs=0;DAC0832=num;cs=1;}for(num=255;num>0;--num){cs=0;DAC0832=num;cs=1;}}voidfangbo(void){cs=0;DAC0832=0XFF;cs=1;for(num=0;num<255;num++);cs=0;DAC0832=0X00;cs=1;for(num=255;num>0;num--);}voidjuchibo(void){cs=0;DAC0832=++num;cs=1; }voidzhengxianbo(void){for(num=0;num<255;num++){cs=0;DAC0832=sin_num[num];cs=1;}for(num=255;num>0;num--){cs=0;DAC0832=sin_num[num];cs=1;}}voidext0()interrupt0{changefreq();}voidtimer0()interrupt1{TH0=TH_0;TL0=TL_0;TR0=0;switch(flag){case0:{sanjiaobo();TR0=1;break;}case1:{fangbo();TR0=1;break;}case2:{juchibo();TR0=1;break;}case3:{zhengxianbo();TR0=1;break;}default:;}}voidmain(){init();while(1);}第4章系統(tǒng)調(diào)試4.1proteus的調(diào)試矩形波鋸齒波正弦波第5章結(jié)論與總結(jié)5.1結(jié)論基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)，這個(gè)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)中涉及到一個(gè)典型的控制過(guò)程。通過(guò)單片機(jī)控制一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832產(chǎn)生所需要的電流，然后使用運(yùn)算放大器LM324可以將其電流輸出線性地轉(zhuǎn)換成電壓輸出，再將電壓通過(guò)運(yùn)算放大器的放大，可以得到足夠幅度的信號(hào)。通過(guò)程序的控制，可以產(chǎn)生一系列有規(guī)律的波形。有了大約思緒后，我就開(kāi)始連接硬件電路。一方面，我先根據(jù)規(guī)定找好了需要的原件，單片機(jī)AT89C52用作主控制模塊；然后再連好數(shù)模轉(zhuǎn)換電路這一塊；再者把這兩段組合在一起，就完畢了一個(gè)簡(jiǎn)樸硬件電路。最后根據(jù)連好電路寫(xiě)出所需程序，運(yùn)營(yíng)成功后形成Hex文獻(xiàn)。再用自己連好的仿