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1、单片机课程设计报告东莞理工学院课 程 单片机课程设计 题 目 多波形发生器 院 系 电子工程学院 专业班级 2011级电子信息工程2班 2013年 6月 27日目录第一部分1.1波形发生器的概述31.2 本设计任务.3第2 部分2.1本设计的意义.42.2 设计要求.42.3 设计原理.42.4 硬件设计.42.5 软件设计.8第三部分3.1 心得.193.2参考文献19第一部分1.1 波形发生器的概述波形发生器：顾名思义，一个能产生各种波形的仪器。波形发生器可通过以下方法产生：(1)：利用模拟电路的运放电路，可以产生三角波、锯齿波、正弦波。用数字电路的555电路可以产生方波。这方法的电路元件
2、数量不多，焊接简单，但不稳定难以调试，产生的波形也不理想。(2)：利用市面上可以购得的专用直接数字合成DDS芯片的波形发生器：能产生任意波形。而且可以达到很高的频率，其他方法很难做到这一点，所产生的的波形频率不高。但这方法成本高，而且课程设计用这些芯片就没意思了。（3）：用AT89c51单片机和DAC0832芯片，用轻触按键组成的键盘来控制波形的选择以及各种扩展功能。P1口连接按键键盘，作为波形的选择和其他扩展功能的输入口。P0口连上上拉电阻后，接上数码管，用来显示所选择波形的类型。这方法较上面两种方法好。调试主要通过编辑89c51的程序，而且89c51、DAC0832、LM339这几个芯片的
3、价格不贵。至于编程方面，锯齿波、三角波、正弦波这三种分段后呈单调性的波形，可以通过等差增减来实现。但是经过Proteus 7 Professional仿真后，所产生的波形不理想。所以通过手动的方法计算出输出各点的电压值，然后在编写程序时以数组的方式给出。当需要时，只要按照顺序进行输出即可。1.2 本设计任务设计要求： 一、基本功能： 1 、 可产生多种波形，如正弦波、三角波、锯齿波、方波； 2 、 各种波形可通过按键选择； 二、扩展功能： 1 、 可调节信号的频率、占空比等参数； 2 、 其他自行增加的功能；扩展部分：按键s5、s6分别是控制方波的占空比增、减；s7、s8分别是控制波形的频率增
4、、减。自行增加的功能：制作电路的时候，扩展了通过数码管显示1、2、3、4，分别对应所选的波形是正弦波、方波、锯齿波、三角波。又通过带源可调电位器来改变DAC0832的参考电压Vref的值，从而做到改变所产生波形的幅值。Vref的值越大，波形的幅值越大。第2 部分2.1本设计的意义（1）通过为期一个星期的集中实验，将平时所学的理论知识结合到实际中。实践中体会理论知识的用途和检验其是否真实。制作电路的时候，发现模电书的运放输出都没接上拉电阻，还有89c51的P0口输出也没接上拉电阻。虽然理论上是正确的，但是在实践时发现这会导致所期望的的效果不明显。（2）学习了如何使用DAC0832、LM339芯片
5、和用Proteus 7 Professional仿真。（3）将平时学的分散的知识系统地组合一次，锻炼了系统的思维。2.2 设计要求设计要求： 一、基本功能： 1 、 可产生多种波形，如正弦波、三角波、锯齿波、方波； 2 、 各种波形可通过按键选择； 二、扩展功能： 1 、 可调节信号的频率、占空比等参数； 2 、 其他自行增加的功能；2.3 设计原理课程设计要求输出正弦波、方波、锯齿波、三角波。这些波形的实现的具体步骤：（1）正弦波：通过手动的方法计算出输出各点的电压值，然后在编写程序时以数组的方式给出。当需要时，只要按照顺序进行输出即可。将一个周期（360度）分为256个点，则每两个点之间的
6、间隔为1.4度，然后计算出每个点电压对应的数字量，相邻的变化4，形成数组。重复输出这组数据到DAC0832,就可以在系统输出端得到想要的正弦波。（2）方波：按照设定的周期值将输出的电压改变，先输出0xff，延时，再输出0x00，延时。（3）锯齿波：也使用查表法。将三角波的一个周期（360度）分为256个点，相邻点等差，生成数组。反复输出前128个数据到DAC0832,然后=0，就可以在系统输出端得到想要的锯齿波。（4）三角波：将（3）中的数组256个数据全部输出到DAC0832,循环，就可以在系统输出端得到想要的三角波。通过P1口和轻触开关S1-S4相连接来切换波形输出，P1内带上拉电阻，按键
7、接地，按下后输入0到对应的P1口。（如按S1键输出正弦波，按S2键产生方波，按S3键产生锯齿波，按S4键产生三角波）。用P0口控制数码管静态显示波形代号，P0.0=0,显示1（0XF9）；P0.1=0,显示2（0xA4）；P0.2=0，显示3（0XB0）；P0.3=0，显示4（0x99）。用P2口向DAC0832发送数据，经DAC0832转换后，再把信号放大，最后接到示波器上显示。2.4 硬件设计 设计图示：仿真的总电路图仿真的正弦波效果图：方波的效果图：锯齿波的效果图：三角波的效果图：焊接出来的成品：所用到的电子元件介绍：（1）51单片机的内部结构基本组成部分：1 一个8位的CPU2 128
8、B或256B单元内数据存储器（RAM）3 4KB或8KB片内程序存储器（ROM或EPROM）4 4个8位并行I/O接口P0P3。5 两个定时/计数器。6 5个中断源的中断管理控制系统。7 一个全双工串行I/O口UART（通用异步接收、发送器） 8 一个片内振荡器和时钟产生电路。图7 51单片机引脚管脚说明：VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0
9、输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输
10、出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚
11、用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。 /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外
12、部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。（2）DAC0832芯片DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器。DAC0832输出的是电流，一般要求输出是电压，所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。DAC0832芯片具备双缓冲、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
13、路D/A异步输入、同步转换等)。所以这个芯片的应用很广泛,关于DAC0832的引脚功能如下：- 1 -D0D7：数字信号输入端。ILE：输入寄存器允许，高电平有效。CS：片选信号，低电平有效。WR1：写信号1，低电平有效。XFER：传送控制信号，低电平有效。WR2：写信号2，低电平有效。IOUT1、IOUT2：DAC电流输出端。RfB：是集成在片内的外接运放的反馈电阻。 VREF：基准电压（-1010V）。VCC：是源电压（+5+15V）。GND：地。图8 DAC0832芯片图（3）LM339芯片LM339引脚图These comparators are designed for use in
14、 level 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 Voltage Range to Gnd Low Output Saturation Voltage: 130 mV (Typ) 4.0 mA TTL and CMOS Compatible ESD Clamps on
