單片機波形發(fā)生器報告課程設計報告

1、單片機課程設計報告東莞理工學院課 程 單片機課程設計 題 目 多波形發(fā)生器 院 系 電子工程學院 專業(yè)班級 2011級電子信息工程2班 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 本設計任務.3第2 部分2.1本設計的意義.42.2 設計要求.42.3 設計原理.42.4 硬件設計.42.5 軟件設計.8第三部分3.1 心得.193.2參考文獻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，一個能產(chǎn)生各種波形的儀器。波形發(fā)生器可通過以下方法產(chǎn)生：(1)：利用模擬電路的運放電路，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

2、數(shù)量不多，焊接簡單，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。而且可以達到很高的頻率，其他方法很難做到這一點，所產(chǎn)生的的波形頻率不高。但這方法成本高，而且課程設計用這些芯片就沒意思了。（3）：用at89c51單片機和dac0832芯片，用輕觸按鍵組成的鍵盤來控制波形的選擇以及各種擴展功能。p1口連接按鍵鍵盤，作為波形的選擇和其他擴展功能的輸入口。p0口連上上拉電阻后，接上數(shù)碼管，用來顯示所選擇波形的類型。這方法較上面兩種方法好。調(diào)試主要通過編輯89c51的程序，而且89c51、dac0832、lm339這幾個芯片的

3、價格不貴。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，可以通過等差增減來實現(xiàn)。但是經(jīng)過proteus 7 professional仿真后，所產(chǎn)生的波形不理想。所以通過手動的方法計算出輸出各點的電壓值，然后在編寫程序時以數(shù)組的方式給出。當需要時，只要按照順序進行輸出即可。1.2 本設計任務設計要求： 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 、 各種波形可通過按鍵選擇； 二、擴展功能： 1 、 可調(diào)節(jié)信號的頻率、占空比等參數(shù)； 2 、 其他自行增加的功能；擴展部分：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

4、、減。自行增加的功能：制作電路的時候，擴展了通過數(shù)碼管顯示1、2、3、4，分別對應所選的波形是正弦波、方波、鋸齒波、三角波。又通過帶源可調(diào)電位器來改變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本設計的意義（1）通過為期一個星期的集中實驗，將平時所學的理論知識結(jié)合到實際中。實踐中體會理論知識的用途和檢驗其是否真實。制作電路的時候，發(fā)現(xiàn)模電書的運放輸出都沒接上拉電阻，還有89c51的p0口輸出也沒接上拉電阻。雖然理論上是正確的，但是在實踐時發(fā)現(xiàn)這會導致所期望的的效果不明顯。（2）學習了如何使用dac0832、lm339芯片

5、和用proteus 7 professional仿真。（3）將平時學的分散的知識系統(tǒng)地組合一次，鍛煉了系統(tǒng)的思維。2.2 設計要求設計要求： 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 、 各種波形可通過按鍵選擇； 二、擴展功能： 1 、 可調(diào)節(jié)信號的頻率、占空比等參數(shù)； 2 、 其他自行增加的功能；2.3 設計原理課程設計要求輸出正弦波、方波、鋸齒波、三角波。這些波形的實現(xiàn)的具體步驟：（1）正弦波：通過手動的方法計算出輸出各點的電壓值，然后在編寫程序時以數(shù)組的方式給出。當需要時，只要按照順序進行輸出即可。將一個周期（360度）分為256個點，則每兩個點之間的

6、間隔為1.4度，然后計算出每個點電壓對應的數(shù)字量，相鄰的變化4，形成數(shù)組。重復輸出這組數(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：按照設定的周期值將輸出的電壓改變，先輸出0xff，延時，再輸出0x00，延時。（3）鋸齒波：也使用查表法。將三角波的一個周期（360度）分為256個點，相鄰點等差，生成數(shù)組。反復輸出前128個數(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)輸出端得到想要的三角波。通過p1口和輕觸開關(guān)s1-s4相連接來切換波形輸出，p1內(nèi)帶上拉電阻，按鍵

7、接地，按下后輸入0到對應的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，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，再把信號放大，最后接到示波器上顯示。2.4 硬件設計 設計圖示：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：焊接出來的成品：所用到的電子元件介紹：（1）51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本組成部分：1 一個8位的cpu2 128

8、b或256b單元內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（ram）3 4kb或8kb片內(nèi)程序存儲器（rom或eprom）4 4個8位并行i/o接口p0p3。5 兩個定時/計數(shù)器。6 5個中斷源的中斷管理控制系統(tǒng)。7 一個全雙工串行i/o口uart（通用異步接收、發(fā)送器） 8 一個片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路。圖7 51單片機引腳管腳說明：vcc：供電電壓。 gnd：接地。 p0口：p0口為一個8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時，p0 口作為原碼輸入口，當fiash進行校驗時，p0

9、輸出原碼，此時p0外部必須被拉高。 p1口：p1口是一個內(nèi)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，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，p1口作為第八位地址接收。 p2口：p2口為一個內(nèi)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ttl門電流，當p2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，p2口輸

10、出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 p3口：p3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)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：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。 ale/prog：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳

11、用于輸入編程脈沖。在平時，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時， 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，置位無效。 /psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/psen信號將不出現(xiàn)。 /ea/vpp：當/ea保持低電平時，則在此期間外

12、部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當/ea端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。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及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 xtal2：來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，集成電路內(nèi)有兩級輸入寄存器。dac0832輸出的是電流，一般要求輸出是電壓，所以還必須經(jīng)過一個外接的運算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。dac0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要(如要求多

13、路d/a異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等)。所以這個芯片的應用很廣泛,關(guān)于dac0832的引腳功能如下：d0d7：數(shù)字信號輸入端。ile：輸入寄存器允許，高電平有效。cs：片選信號，低電平有效。wr1：寫信號1，低電平有效。xfer：傳送控制信號，低電平有效。wr2：寫信號2，低電平有效。iout1、iout2：dac電流輸出端。rfb：是集成在片內(nèi)的外接運放的反饋電阻。 vref：基準電壓（-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 are designed for use in leve

14、l 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 (typ) lm139a series input common mode voltag

15、e 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 device operation(4)一位共陽極數(shù)碼管 由于單片機的p0口帶負載的能力不高，所以連接數(shù)碼管的時候要接上上拉電阻提高負載能力。具體解法：p0.0連a；p0.1連b；p0.2連c；p0.3連d；p0.4連e；p0.5連f；p0.6連g；p0.7連h（或dp）至于3、8兩個腳是內(nèi)部

16、相連的，接vcc。引腳圖如右圖：2.5軟件設計 （1）程序流程圖： （2）鍵盤掃描系統(tǒng)流程圖：(3) 源代碼清單#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit s1=p10;/p1口內(nèi)部自帶上拉電阻，因此外部的輕觸按鍵要接地sbit s2=p11;/當按下按鍵時，p1口輸入0，檢測出是哪個按鍵按下sbit s3=p12;/sbit s4=p13;sbit s5=p14;sbit s6=p15;sbit s7=p16;sbit s8=p17;uint d1,d2;uint s,p;uint n;uchar cod

17、e 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,0xf1,0xf2,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd

18、,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,0xc7,0xc5,0xc2,0xbf,0xbc,0xba,0xb7,0xb4,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5

19、,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,0x1a,0x18,0x16,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0e,0x0d,0x0b,0x0a

20、,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,0x20,0x22,0x25,0x27,0x29,0x2b,0x2e,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3a,0x3d,0x40,0x43

21、,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,0x2e,0x30,0x32,0x34,0x36,0x38,0x3a,0x3c,0x3e,0x40,0x42,

22、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,0xa0,0xa2,0xa4,0xa6,0xa8,0xaa,0xac,0xae,0xb0,0xb2,0xb4,0xb6,0xb8,0xba,

23、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,0x10,0x12,0x14,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x24,0x26,0

24、x28,0x2a,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,0x8c,0x8e,0x90,0x92,0x94,0x96,0x98,0x9a,0x9c,0x9e,0

25、xa0,0xa2,0xa4,0xa6,0xa8,0xaa,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,0xfa,0xf8,0xf6,0xf4,0xf2,0xf0,0xee,0xec,0xea,0xe8,0

26、xe6,0xe4,0xe2,0xe0,0xde,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,0x88,0x86,0x84,0x82,0x80,0x7e,0x7c,0x7a,0x78,0x76,0x74,0x72,0x70,0

27、x6e,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,0x0a,0x08,0x06,0x04,0x02,0x00;void delay (uchar k)

28、/延時 uchar j; while(k-)!=0) for(j=0;j=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; n=n+p; if(n=255)n=0;void boxingkey() /電路所采用的數(shù)碼管是共陽極的，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 i

29、f(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);/檢測是否已經(jīng)松手了，當s5=1跳出死循環(huán)delay(10);/消抖while(!s5);/確實一下是否真的松手了 else if(s6=0)/占空比減小 delay(10); if(s6=0) d1+; d2-; while(!s6);/檢測