四種波形發(fā)生器

1、學(xué) 號 XXXX大學(xué)單片機原理及應(yīng)用A課程設(shè)計設(shè)計說明書四種波形發(fā)生器起止日期： 2017 年 5 月 29 日至 2017 年 6 月 9日學(xué)生姓名班級成績指導(dǎo)教師(簽字)控制與機械工程學(xué)院2017年 6月9 日目錄緒論11、設(shè)計目的22、課程設(shè)計題目和實現(xiàn)目標33、設(shè)計方案44、主要芯片介紹54.程序流程圖95、Proteus仿真原理圖106、設(shè)計心得體會11參考文獻12 緒論 近年來，隨著電子技術(shù)和微機計算機的迅速發(fā)展，單片機的檔次不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴大，已在工業(yè)控制、尖端科學(xué)、智能儀器儀表、日用家電、汽車電子系統(tǒng)、辦公自動化設(shè)備、個人信息終端及通信產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，成

2、為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化的核心部件。 單片機即單片微型計算機。（Single-ChipMicrocomputer）,是集CPU,RAM,ROM,定時，計數(shù)和多種接口于一體的微控制器。它體積小，成本低，功能強，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化上和智能產(chǎn)品。 本次基于51系列單片機實驗平臺開發(fā)課程設(shè)計，是根據(jù)我們所學(xué)習(xí)的單片機課程，按照大綱要求對我們進行的一次課程檢驗，是進行單片機課程訓(xùn)練的必要任務(wù)，也對我們掌握單片機應(yīng)用有很大的幫助。掌握單片機技術(shù)是一門不可或缺的技術(shù)，對我們將來的工作以及生活和學(xué)習(xí)都有很密切的聯(lián)系。實驗主要包括，以STC89C52RC單片機作為核心板，實現(xiàn)電路原理圖設(shè)計，LCD顯示模

3、塊、串口通信模塊、數(shù)碼管顯示模塊、LED流水燈、按鍵操作等電路的設(shè)計、焊接與仿真。編程軟件采用keil4及proteus7.8仿真軟件進行仿真。111、設(shè)計目的 （1）利用所學(xué)單片機的理論知識進行軟硬件整體設(shè)計，鍛煉學(xué)生理論聯(lián)系實際、提高我們的綜合應(yīng)用能力。 （2）我們這次的課程設(shè)計是以單片機為基礎(chǔ)，設(shè)計并開發(fā)能輸出多種波形（正弦波、三角波、鋸齒波、方波、梯形波等）且頻率、幅度可變的函數(shù)發(fā)生器。 （3）掌握各個接口芯片(如0832等)的功能特性及接口方法，并能運用其實現(xiàn)一個簡單的微機應(yīng)用系統(tǒng)功能器件。 （4）在平時的學(xué)習(xí)中，我們所學(xué)的知識大都是課本上的，在機房的練習(xí)大家也都是分散的對各個章節(jié)的

4、內(nèi)容進行練習(xí)。因此，缺乏一種系統(tǒng)的設(shè)計鍛煉。在課程所學(xué)結(jié)束以后，這樣的課程設(shè)計十分有助于學(xué)生的知識系統(tǒng)的總結(jié)到一起。 （5）通過這幾個波形進行組合形成了一個函數(shù)發(fā)生器，使得我對系統(tǒng)的整個框架的設(shè)計有了一個很好的鍛煉。這不僅有助于大家找到自己感興趣的題目，更可以鍛煉大家微機知識的應(yīng)用。2、課程設(shè)計題目和實現(xiàn)目標 本次課程設(shè)計的題目是；制作一個波形發(fā)生器，產(chǎn)生周期可調(diào)的方波、鋸齒波、三角波、正弦波信號，不同波形用不同符號顯示在一個LED上，用一個LCD顯示幅值和頻率。 本次課程設(shè)計的目標：設(shè)計一個波形發(fā)生器，帶有四個按鈕，分別是波形選擇、增加頻率、減少頻率、調(diào)節(jié)幅度，并帶有一個LCD和一個LED，

5、LED用來顯示波形的符號LCD用來顯示頻率、幅值。波形符號用1表示正弦波，2表示三角波，3表示方波，4表示鋸齒波。頻率的調(diào)節(jié)幅度是10HZ，幅值調(diào)節(jié)幅度分別是0.2V，0.02V,0.3V,0.4V。 3、設(shè)計方案 本次設(shè)計采用AT89C51及其外圍擴展系統(tǒng)和PCF8591，軟件方面主要是應(yīng)用C語言設(shè)計程序。系統(tǒng)以AT89C51為核心，配置相應(yīng)的外設(shè)及接口電路，用Keil C及Proteus等軟件開發(fā)，用C語言編程，組成一個多功能信號發(fā)生器。用戶通過按鍵選擇輸出實驗室中經(jīng)常使用到的幾種基本波形：方波、鋸齒波、正弦波和三角波。方波由AT89C51單片機將最大值和最小值輸出給進行轉(zhuǎn)換，并由用戶通過

6、鍵盤選擇波形周期。 可采用單片機程序產(chǎn)生以上4種波形，并通過一片轉(zhuǎn)換器輸出。另外，采用一片轉(zhuǎn)換器來控制前一片A轉(zhuǎn)換器的參考電壓，從而可以改變輸出波形幅值。通過外接鍵盤來設(shè)定波形的類型、幅值和頻率。4、主要芯片介紹 （1） 、PCF8591芯片介紹： PCF8591是一個單片集成、單獨供電、低功耗、8-bit CMOS數(shù)據(jù)獲取器件。PCF8591具有4個模擬輸入、1個模擬輸出和1個串行IC總線接口。PCF8591的3個地址引腳A0, A1和A2可用于硬件地址編程，允許在同個I2C總線上接入8個PCF8591器件，而無需額外的硬件。在PCF8591器件上輸入輸出的地址、控制和數(shù)據(jù)信號都是通過雙線雙

7、向I2C總線以串行的方式進行傳輸。 圖1 PCF8591工作原理圖DAC0832的外部引腳及功能介紹圖如下：圖2 PCF8591引腳圖AIN0AIN3：模擬信號輸入端。A0A2：引腳地址端。VDD、VSS：電源端。（2.56V）SDA、SCL：I2C 總線的數(shù)據(jù)線、時鐘線。OSC：外部時鐘輸入端，內(nèi)部時鐘輸出端。EXT：內(nèi)部、外部時鐘選擇線，使用內(nèi)部時鐘時 EXT 接地。AGND：模擬信號地。AOUT：D/A 轉(zhuǎn)換輸出端。VREF：基準電源端。（2）單片機AT89S52介紹： AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。使用Atmel 公司

8、高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、

9、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。圖3 AT89S52引腳圖AT89S52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(dāng)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(dāng)FIASH進行校驗時，P0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

10、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(dāng)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(dāng)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(dāng)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F

11、LASH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(dāng)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(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)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。

12、然而要注意的是：每當(dāng)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(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（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(dāng)/EA端保持高電平時，此間

13、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。（3）LCD1602介紹： 1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模

14、塊（顯示字符和數(shù)字）。圖4 LCD1602引腳圖LCD1602采用標準的16腳接口，其中： 第1引腳：GND為電源地 第2引腳：VCC接5V電源正極 第3引腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會 產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度）。 第4引腳：RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。 第5引腳：RW為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。 第6引腳：E(或EN)端為使能(enable)端,高電平（1）時讀取信息，負跳變時執(zhí)行指令。 第714引腳：D0D7為8位雙

15、向數(shù)據(jù)端。 第1516腳：空腳或背燈電源。第15引腳背光正極，第16引腳背光負極。4.程序流程圖初始化，設(shè)置常量和指針按鍵1按下按鍵1按下按鍵1按下跳轉(zhuǎn)到主程序NNN開始 LCD調(diào)用正弦波輸出程序，輸出一個周期的正弦波 LCD調(diào)用三角波輸出程序，輸出一個周期的三角波 LCD調(diào)用方波輸出程序，輸出一個周期的方波 LCD調(diào)用鋸齒波輸出程序，輸出一個周期的鋸齒波按鍵1按下5、Proteus仿真原理圖 6、設(shè)計心得體會 課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機已經(jīng)成為當(dāng)今計算機應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學(xué)來說掌握單片機的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。 通過這次課程設(shè)計，我不僅加深了對單片機理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會了如何去培養(yǎng)我們堅持不懈和合作精神，讓我們不斷超越自己。課堂上沒有見過真正的單片機 ，只是從理論上去理解 ，枯燥乏味，這次的實訓(xùn) ，讓我大開眼界，提高了單片機知識的理解和運用水