《单片机课程设计-多功能信号发生器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机课程设计-多功能信号发生器设计（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、多功能信号发生器1中文摘要中文摘要随着人类社会的不断向前发展，科学技术也在一步一步地发生着天翻地覆的变换。而不管是在科教还是在科研方面，要想获得一个系统电参数的数值或特征，都必须在具有一定的电信号的作用下才能表现出来。为此，信号发生器成为了一种必然，成为了学术界的一种必需。多功能信号发生器是一种低频信号发生器，其基本波形主要是正弦波，三角波和方波。用单片机来产生这些基本信号是现在教学中一种基本措施，同时又能训练同学的动手动脑能力。单片机是集 CPU ,RAM ,ROM ,定时，计数和多种接口于一体的微控制器，体积小，成本低，功能强，广泛应用于智能产业和工业自动化上，其中数 C8051 系列最为
2、典型。本次单片机课程设计的基本目的就是训练我们的思考动手能力，让我们能更深入的了解单片机的使用及特点。而多功能信号发生器作为一种用途广泛且重要的器具，对本次试验来说无疑是一种针对性强的设计。在这次设计中着重介绍了中断程序的实现原理，如何实现液晶显示的功能及对基本信号的产生的编程过程，从而更加熟练编程的细节及注意事项。关键词：关键词： 单片机 中断服务程序 多功能信号发生器 液晶显示器 多功能信号发生器21设计任务描述1.1 设计题目设计题目：多功能信号发生器1.2 设计要求设计要求1.2.1 设计目的设计目的：单片机程序设计的目的是使学生通过这一环节，增强对单片机汇编语言的熟练程度。1.2.2
3、 基本要求基本要求：1）能够产生正弦信号、方波信号和三角波信号2）输出三种波形能够转换1.2.3 发挥部分发挥部分：1）能够改变波形的幅值2）能够用液晶显示器显示出来多功能信号发生器32设计思路根据本次单片机设计的基本要求，此次设计的多功能信号发生器主要功能是能够在产生正弦信号、方波信号和三角波信号三种波形输出的同时还能实现三种波形之间的相互转换。通过汇编语言将三种波形生成的程序串接在一起，在依靠中断按键，控制波形的转换。在此设计基础上同时还添加了改变信号的幅值和能在信号转换同时还可以在液晶显示器上显示相应波形的拼写的附加功能。 设计的思路：第一步：所需要的信号的生成，分别编写出方波，正弦波,
4、三角波三种常见的波形的程序；第二步：不同信号之间的相互的转换，程序中的比较指令是能够实现转换的中心环节，再利用中断服务程序中的外部中断六（key3）来实现三种波形之间灵活的相互转换；第三步：幅值的变换，利用按键中断七（key4）来实现波形中的正弦波幅值的变化；第四步：波形的形式显示，在波形生成的同时在液晶显示器上显示波形当前形式的拼写。 多功能信号发生器4开始初始化三角波正弦波方波输出三角波输出正弦波输出方波显示波形中断返回3 流程图多功能信号发生器54 各部分波形设计及参数计算各部分波形设计及参数计算： 在这里我将分别对两个方块作详细的称述： 4.1 多种波形设计4.1.1 正弦波 如图 4
5、-1 4.1.2 三角波 如图 4-2 4.1.3 方波 如图 4-3 4.1.4 锯齿波 如图 4-4L LC CD D输输出出 z zh he en ng gx xi ia an nb bo o数数字字量量送送累累加加器器A A查查表表输输出出对对应应的的A A地地 址址（A A）送送给给D DP PT TR R延延时时调调用用延延时时子子程程 序序输输出出A A对对应应数数字字输输出出相相应应A A的的模模拟拟量量（A A）送送给给D DP PT TR R延延时时开开始始L LC CD D输输出出s sa an nj ji ia ao ob bo o给给A A送送0 00 0h h设设置
6、置D D/ /A A输输入入地地址址将将A A值值送送给给D D/ /A A输输入入相相应应A A的的模模拟拟量量A A+ +1 1送送给给A A延延迟迟A A- -1 1送送给给A A延延迟迟开开始始图图 4-1 图图 4-2多功能信号发生器6正弦波流程正弦波流程图图 三角波流程三角波流程图图 设设置置D D/ /A A输输入入地地址址输输出出相相应应的的 模模拟拟量量L LC CD D输输出出f fa an ng gb bo o开开始始L LC CD D输输出出j ju uc ch hi ib bo o给给A A送送0 00 0h h设设置置D D/ /A A输输入入地地址址将将A A值值
7、送送给给D D/ /A A输输入入相相应应A A的的模模拟拟量量A A+ +1 1送送给给A A延延迟迟开开始始图图 4-3 图图 4-4方波流程方波流程图图 锯齿锯齿波流程波流程图图 4.2 参数计算4.2.1 正弦波参数计算 由于单片机是 12 位电压输出数/模转换器，所以将其分为两部分，高四位用来 调节幅度，低八位用来显示正弦波形，由 Vi/VREF=VD/FF 可知 VD 正弦变化则 Vi 正弦变化，令 VD=FF/2*（sinx+1） ，一个正弦周期取 181 个点，最后加一个 点 129 判断一个周期是否执行完，所以可得每点间隔为 23.14/1810.04， 所以可以算出正弦波数
8、值表，如下： sintab:DB 128,132,137,141,146,150,154,159,163,167DB 171,176,180,184,188,191,195,199,203,206DB 210,213,216,219,222,225,228,231,233,236DB 238,240,242,244,246,247,249,250,251,252DB 253,254,254,255,255,255,255,255,254,254DB 253,252,251,250,249,247,246,244,242,240DB 238,236,233,231,228,225,222,219
9、,216,213多功能信号发生器7DB 210,206,203,198,195,192,188,184,180,176DB 172,167,163,159,155,150,146,141,137,133DB 128,124,119,115,111,106,102,97,93,89,85DB 81,77,73,69,65,61,57,54,50,47,43,40,37DB 34,31,28,25,23,20,18,16,14,12,10,9,7DB 6,5,4,3,2,2,1,1,1,1,1,2,2,3,4,5,6DB 7,9,10,12,14,16,18,20,23,25,28,30,33,3
10、6DB 40,43,46,50,53,57,60,64,68,72,76,80,84DB 88,93,97,101,106,110,114,119,123,128,129 4.2.2 LCD 显示器的参数计算 LCD 显示数值就是将所要显示字母的 ASCII 码值填入表中: zhengxianbodata: DB 2EH,7AH,68H,65H,6EH,67H,78H,69H,61H,6EH,62H,6FH sanjiaobodata: DB 2EH,73H,61H,6EH,6AH,69H,61H,6FH,62H,6FH fangbodata: DB 2EH, 66H,61H,6EH,67H,
11、62H,6FH juchibodata: DB 2EH, 6aH,75H,63H,68H,69h,62H,6FH 5 工作过程分析工作过程分析 5.1 正弦波:若 R7 等于 4，则 LCD 显示程序显示“zhengxianbo”,LED 显示完后 再查正弦波波形表，将所查得的数据进行 DA 转换并输出正弦波，按下 key3 可 以调节幅值，将表最后一个数据定为 129 用来判断正弦波一个周期的数据是否 调用完，若调用完则让此程序循环执行。 5.2 三角波:若 R7 等于 1，则 LCD 显示程序显示“sanjiaobo” ， 显示完后将 00 送到 DAC0L 再逐次加 1 送到 DAC0L
12、 待到低位值增到 FF 时，给 DAC0H 加 1，依次 循环，直至 DAC0 的值为 FFF，锯齿波最高点的值为 FFF，再用同样的方法让 DAC0 的值从最大值 FFF 减到 000，以此循环则显示三角波。 5.3 方波:若 R7 等于 2，则 LCD 显示程序显示 “fangbo” ， 显示完后将 FF 送到 DAC0L，将 F 送到 DAC0H，再调用延时程序，待延时程序执行完将 00 送到 DAC0L，将 0 送到 DAC0H，再调用延时程序，以此循环，则示波器上输出方波。 5.4 锯齿波:若 R7 等于 3，则 LCD 显示程序显示“juchibo” ，显示完后将 00 送到 DA
13、C0L 再逐次加 1 送到 DAC0L 待到低位值增到 FF 时，给 DAC0H 加 1，依次循环， 直至 DAC0 的值为 FFF，锯齿波最高点的值为 FFF，再循环执行上述过程。 6 元器件清单元器件清单器件名称器件型号器件数量 计算机1 波形发生器GDS-10221单片机C8051f0201多功能信号发生器8表表 6-17 7 主要元器件介绍主要元器件介绍 7.1 计算机：用于编写源程序 7.2 示波器：用于显示各种波形 7.3 单片机：如果按功能划分，它由 8 个部件组成，即微处理器（CPU） 、数据 存储器（RAM） 、程序存储器（ROM/EPROM） 、I/O 口（P0 口、P1
14、口、P2 口、 P3 口） 、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）的 集中控制方式。各功能部件的介绍： 1、数据存储器（RAM）：片内为 128 个字节单元，片外最多可扩展至 64K 字节。2、程序存储器（ROM/EPROM）：ROM 为 4K，片外最多可扩展至 64K。 3、中断系统：具有 5 个中断源，2 级中断优先权。 4、定时器/计数器：2 个 16 位的定时器/计数器，具有四种工作方式。 5、串行口：1 个全双工的串行口，具有四种工作方式。 6、特殊功能寄存器（SFR）共有 21 个，用于对片内各功能模块进行管理、监控、 监视。 7、微处理器：为 8 位 CPU
15、，且内含一个 1 位 CPU（位处理器） ，不仅可处理字节 数据，还可以进行位变量的处理。 8、四个 8 位双向并行的 I/O 端口，每个端口都包括一个锁存器、一个输出驱动 器和一个输入缓冲器。这四个端口的功能不完全相同。多功能信号发生器9小结小结 在这次设计中，我超额完成了这次任务，作好了多功能信号发生器，能够 输出正弦波，三角波，方波，锯齿波；各种波形之间可以相互转换；也可以调 节幅值；可以用 LCD 显示出来，我很高兴，同时也感谢老师和同学的帮助。 回忆起这次课程设计,至今我仍然感触颇多。我的题目是多功能信号发生器， 刚刚看到这个题目时感到非常难，无从下手，没有一个具体的设计思路，最后,
16、 我制定了这样的计划:先查阅相关资料，再进行方案论证，源程序设计，最后再 写设计报告，进行答辩。总体思路有了，但实现起来还是很难，只设计一个简 单的方波子程序我就遇到了问题。还有每个程序作好后，调试时也遇到了许多 困难，比如：正弦波调试没错误就是不出波形。每个程序思路都不同，发现有 些无法组合，我们不得不放弃一些已经作好的程序，从头做起。 其中我遇到了很多问题：比如再用中断六进行转换时跳的很快，加了延时 好像也不太好使。但是我从不知道做什么，到不知怎么做，到后来的不知怎么 完善程序，一个一个问题不断地出现，但值得高兴的是我们一起克服了。虽然 在这次课程设计中我们所设计的程序仍有很多漏洞， 。还有一些没解决的问题， 但我们已经很满足了，至少我们努力了。 通过课程设计我收获很多，不仅对这个课程有了更深的理解，而且也学会 了团队精神的重要性，个人的能力是有限
