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1、湖南科技大学潇湘学院信息与电气工程系微机原理与接口技术课程设计报告题 目：基于D/A转换器DAC0832的波形发生器设计专 业： 通信工程 班 级： 通信002班 姓 名： 刘黎辉 学 号： 0954040217 指导老师： 欧青立 陈君 宋芳 课程设计任务书题 目基于D/A转换器DAC0832的波形发生器设计设 计 时 间第17-18周（2011年12月19日-2011年12月30日）设 计 目 的：1. 掌握计算机应用系统特别是微机接口系统的设计。2. 掌握接口电路设计技术。初步掌握电子设计软件Protel99使用。3. 掌握微机接口程序的编制与调试技术。设 计 要 求：1. 使用DAC0
2、832设计一个波形发生器。2. 设计硬件电路。标示引脚编号、元器件参数。 3. 完成硬件电路的搭建。4. 编制相应接口程序。与硬件一并调试成功。总体方案实现：设计一个波形发生器，以DAC0832作为波形发生芯片，通过拨码开关和8255组成的按键控制电路来控制发出波形的种类。能产生方波、锯齿波和三角波。按键电路也能控制波形是否经二分频再输出。指导教师评语：目录一、课程设计的目的及意义11.设计目的12.设计意义1二、方案论证11.设计要求12.方案论证1三、硬件电路设计21.波形产生电路22.按键控制电路43.地址译码电路7四、程序设计81.波形发生原理82.程序流程图9五、硬件连接及调试91.
3、硬件连接92.电路调试9六、体会与心得10七、参考书目：10八、附录101.电路原理图112.程序源码12一、 课程设计的目的及意义1.设计目的（1） 掌握计算机应用系统特别是微机接口系统的设计。（2） 掌握接口电路设计技术，初步掌握电子设计软件Protel99使用。（3） 掌握微机接口程序的编制与调试技术。（4） 掌握DAC0832芯片的使用方法。（5） 利用所学微机的理论知识进行软硬件整体设计，提高综合应用能力。2.设计意义波形发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都需要有信号源，由它产生不同频率不
4、同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。此次课程设计旨在将理论知识与实际应用结合起来中，通过本次实验掌握微机接口电路的设计和调试方法。二、 方案论证1.设计要求利用桌面计算机和AEDK实验系统进行接口电路设计并编写程序制作一个波形发生器。使用数模转换器DAC0832构成波形发生器，可以产生方波、三角波、正锯齿波和反锯齿波等多种波形，波形的周期可调。要求了解不同波形的产生原理
5、和设计方案，画出硬件电路图，并编程完成软件部分，最后调试观察产生不同类型的波形信号。具体要求如下：（1） 设计硬件电路。标示引脚编号、元器件参数。 （2） 完成硬件电路的搭建。（3） 编制相应接口程序。与硬件一并调试成功。（4） 写好课程设计论文。（5） 完成任务书的其它内容2.方案论证（1）波形发生器的实现方法方案一：用分立元件组成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。方案二：可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频
6、率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。方案三：利用专用直接数字合成芯片的函数发生器：能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。方案四：使用D/A转换器如DAC0832，通过程序控制能产生各种波形，且周期、振幅的大小容易调整。方案四整体性能和指标优于其他几种方案，价格也低廉，所以本设计采用方案四。（2）按键控制电路方案一：使用独立按键，电路实现较简单。每个I/O口的工作状态互不影响，此类键盘采用端口直接扫描方式。缺点是当按键较多时占用单片机的I/O数目较多。方案二：采用阵列式键盘。此类键盘是采用行列扫描方式，优点是当按键较多
7、时可以降低占用的I/O口数目，但是在程序实现上比独立按键麻烦。由于本次设计不需要用到太多按键，故采用方案一。三、 硬件电路设计1.波形产生电路该波形发生电路使用DAC0832作为波形发生器件，通过程序控制使得DAC0832输出不同幅值的电压从而得到所需的波形。由于DAC0832的输出为电流，属于电流型芯片，需外接运算放大器才能得到模拟电压输出，所以本电路使用LM324运算放大器来完成电流向电压的转换。（1）波形产生部分电路图图1 波形产生部分电路图（2）主要芯片介绍1) D/A转换器DAC0832DAC0832是采样频率为八位的D/A转换器件，采用CMOS工艺和R-2RT形电阻解码网络，转换结
8、果为一对差动电流Iout1和Iout2输出。其引脚分布如下图所示：图2 DAC0832引脚分布图DAC0832引脚功能说明：DI0DI7：数据输入线，TLL电平。ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。CS：片选信号输入线，低电平有效。WR1：为输入寄存器的写选通信号。XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。WR2：为DAC寄存器写选通输入线。Iout1:电流输出线。当输入全为1时Iout1最大。Iout2: 电流输出线。其值与Iout1之和为一常数。Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻.Vcc:电源输入线 (+5v+15v)Vref:基准电压输入线 (-10v+10v)A
9、GND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地.DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好.DAC0832内部结构资料:芯片内有两级输入寄存器，使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。D/A转换结果采用电流形式输出。要是需要相应的模拟信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现这个供功能。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，还可以外接。其内部结构如下图所示：图3 DAC0832内部结构图2）LM324运算放大器LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相
10、比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。LM324的引脚排列如下图：图4 LM324引脚图LM324主要参数如下：放大器数目:4带宽:1.2MHz工作温度范围:0C to +70C3dB带宽增益乘积:1.2MHz变化斜率:0.5V/s电源电压 最大:32V电源电压 最小:3V2.按键控制电路本次设计中使用可编程并行I/O接口芯片8255与拨码开关实现按键控制。8255工作在简单的输入/输出方式，8255的PA口作为输入口与拨码开关相连。微机通过读取8255PA口的状态判断拨码开关的状态，然后执行相应的程序产生对
11、应波形。（1）按键控制电路原理图图5 按键控制电路原理图（2）主要芯片介绍1）8255可编程并行I/O接口芯片8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。其引脚分布图如下：图6 8255引脚分布图8255引脚功能说明：RESET:复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成输入方式。CS:芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传输.RD:读信号
12、线，当这个输入引脚为低电平时,即/RD=0且/CS=0时,允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。WR:写入信号，当这个输入引脚为低电平时,即/WR=0且/CS=0时,允许CPU将数据或控制字写入8255。D0D7:三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU 执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。A1,A0:地址选择线,用来选择8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器.当A1=0,A0=0时,PA口被选择;当A1=0,A0=1时,PB口被选择;当A1=1,A0=0时,PC口被选择
13、;当A1=1.A0=1时,控制寄存器被选择.8255具有3个相互独立的输入/输出通道端口，用+5V单电源供电，能在一下三种方式下工作：方式0（基本输入/输出方式）：这种工作方式不需要任何选通信号。A口，B口及C口的两个4位口中任何一个端口都可以由程序设定为输入或者输出。作为输出口时，输出数据被锁存：作为输入口,输入数据不锁存。方式1( 选通输入/输出方式)：在这种工作方式下，A，B，C三个口分为两组。A组包括A口和C口的高四位，A口可由编程设定为输入口或者输出口，C口的高四位则是用来作为A口输入/输出操作的控制和同步信号：B组包括B口和C口的低四位，B口可由编程设定为输入口或者输出口，C口的低四位则是用来作为B口输入/输出操作的控制和同步信号。A口和B口的输入或者输出的数据都被锁存。方式2( 双向传送方式)在这种方式下，A口可以用于双向传送，C口的PC3PC74用来作为输入/输出的控制同步信号。应该注意的是，只有A口允许用作双向传送，这时B口和PC0PC2则可编程为方式0或者方式1工作。8255编程控制字格式图7 8255控制字格式3.地址译码电路本电路模块为138译码电路，提供的I/O空间地址为20023F。（1）电路原理图图8 译码电路原理图（2）主要芯片资料1）74LS13874LS138 为3 线8 线译码器，其引脚分布图
