簡易波形發(fā)生器課程設計報告

1、<p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　設計題目： 簡易波形發(fā)生器 </p><p>　　學 院： 理學院 </p><p>　　專業(yè)班級：08電子信息科學與技術（1）班 </p><p>　　學 號：

2、 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　電子郵件： </p><p>　　時 間： 2010年12月 </p><p>　　成 績：

3、 </p><p>　　指導教師： </p><p>　　課 程 設 計（報告）任 務 書</p><p>　　題 目 簡易波形發(fā)生器 </p><p><b>　　任務

4、與要求</b></p><p>　　開始日期 2010 年 12 月 7 日 完成日期 2010 年 12 月 23 日 </p><p><b>　　簡易波形發(fā)生器</b></p><p>　　摘要：本系統(tǒng)是基于STC89C52單片機的波形發(fā)生器。采用STC89C52單片機作為控制核心，外圍采用數(shù)字/模擬轉換電路（DAC083

5、2）和按鍵等。通過按鍵控制可產生方形波、三角波、正弦波和階梯波。其設計簡單、性能優(yōu)良，具有一定的實用性。文中簡要介紹了DAC0832數(shù)模轉換器的結構原理和使用方法，STC89C52的基礎理論，著重介紹了如何利用單片機控制D/A轉換器產生上述信號的硬件電路和軟件編程。</p><p>　　關鍵詞：波形發(fā)生器、STC89C52、DAC0832</p><p>　　Abstract: Wavef

6、orm The system is a generator based on single chip computer. STC89C52 is used as a control microcontroller core. The system is composed by digital/analog conversion (DAC0832) and buttons. .It can generate the square, tri

7、angle，sine and step wave. It is very practical. This paper introduces different signals that are produced by STC89C52 SCM and DAC0832, and briefly introduces the structure principle and usage of DAC0832, the basic theory

8、 of STC89C52. This paper emphasized how to us</p><p>　　Key words: waveform generator, STC89C52, DAC0832</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　波形發(fā)生器也稱函數(shù)發(fā)生器，作為實驗信號源，是現(xiàn)今各種電子電路實驗設計應

9、用中必不可少的儀器設備之一。目前，市場上常見的波形發(fā)生器多為純硬件的搭接而成，且波形種類有限，多為鋸齒波，正弦波，方波，三角波等波形。</p><p>　　本系統(tǒng)是基于STC89C52單片機的波形發(fā)生器。采用STC89C52單片機作為控制核心，外圍采用數(shù)字/模擬轉換電路（DAC0832）和按鍵等。通過按鍵控制可產生方波、三角波、正弦波和階梯波。其設計簡單、性能優(yōu)良，具有一定的實用性。本文介紹的波形發(fā)生器基本達到預

10、定的目標。</p><p><b>　　2 總體結構</b></p><p>　　2.1 總體設計流程</p><p><b>　　2.2總電路圖</b></p><p>　　本系統(tǒng)由單片機最小系統(tǒng)、功能選擇電路和數(shù)模轉換（D/A）電路等三部分構成，仿真電路如下圖所示。</p><

11、;p><b>　　3 基本原理</b></p><p><b>　　3.1硬件原理</b></p><p>　　波形的產生是通過STC89S52單片機執(zhí)行某一波形發(fā)生程序，向D/A轉換器的輸入端按一定的規(guī)律發(fā)送數(shù)據(jù)，從而在D/A轉換電路的輸出端將8位數(shù)字量轉換成模擬量輸出，得到相應的電壓波形。數(shù)字量輸入的范圍為0~255，單極性輸出時對應的

12、模擬量輸出的范圍在0到VREF+之間；雙極性輸出時，對應的模擬量輸出的范圍在VREF-到VREF+之間。根據(jù)這一特性，可以利用單片機的并行口輸出的數(shù)字量，產生常用的波形。</p><p>　　3.1.1 STC89C52電路</p><p>　　功能：波形選擇識別與處理、參數(shù)設置；形成波形的數(shù)字編碼，并輸出到D/A接口電路和顯示驅動電路。</p><p>　　典型的

13、MCS-51單片機芯片集成了以下幾個基本組成部分： </p><p>　　1）一個8位的CPU</p><p>　　2）128B或256B單元內數(shù)據(jù)存儲器（RAM）；</p><p>　　3）4KB或8KB片內程序存儲器（ROM或EPROM）；</p><p>　　4）4個8位并行I/O接口P0~P3；</p><

14、;p>　　5）兩個定時/計數(shù)器；</p><p>　　6）5個中斷源的中斷管理控制系統(tǒng)；</p><p>　　7）一個全雙工串行I/O口UART（通用異步接收、發(fā)送器） ；</p><p>　　8）一個片內振蕩器和時鐘產生電路。</p><p>　　下圖是89C52的引腳排列：</p><p>　　其中，CPU

15、是單片機的核心部件，它由運算器和控制器等部件組成。存儲器（Memory）是計算機系統(tǒng)中的記憶設備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。P0~P3口是與外部交換信息的8位并行接口，均是準雙向口。本系統(tǒng)所使用的P1口作為通用I/O接口使用，P1.7—P1.0用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)據(jù)。單片機的時鐘信號用來提供單片機內各種微操作的時間基準；復位操作則使單片機的片內電路初始化，使單片機從一種確定的狀態(tài)開始運行。此次設計

16、單片機外接12M晶振作為時鐘頻率，并采用按鍵復位設計。</p><p>　　3.1.2 DAC0832電路</p><p>　　功能：將波形樣值的編碼轉換成模擬值，完成雙極性的波形輸出。 </p><p>　　DAC0832是8分辨率的D/A轉換集成芯片，與微處理器完全兼容。這個DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉換控制容易等優(yōu)點，在單片機應用系統(tǒng)中得到廣泛的應用。D

17、/A轉換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉換電路及轉換控制電路構成。</p><p>　　一個8位D/A轉換器有8個輸入端（其中每個輸入端是8位二進制數(shù)的一位），有一個模擬輸出端。輸入可有28=256個不同的二進制組態(tài)，輸出為256個電壓之一，即輸出電壓不是整個電壓范圍內任意值，而只能是256個可能值。下圖是DAC0832的邏輯框圖和引腳排列：</p><p>　　1、DA

18、C0832結構： </p><p>　　D0～D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時間應大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會出錯)；</p><p>　　ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效；</p><p>　　CS：片選信號輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；</p><p>　　WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負脈沖（脈寬應

19、大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產生LE1，當LE1為高電平時，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LE1的負跳變時將輸入數(shù)據(jù)鎖存；</p><p>　　XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效；</p><p>　　WR2：DAC寄存器選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效。由WR1、XFER的邏輯組合產生LE2，當LE2

20、為高電平時，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負跳變時將數(shù)據(jù)鎖存器的內容打入DAC寄存器并開始D/A轉換；</p><p>　　IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內容線性變化；</p><p>　　IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數(shù)；</p><p>　　Rfb：反饋信號輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調整轉換滿量程精

21、度；</p><p>　　Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V～+15V；</p><p>　　VREF：基準電壓輸入線，VREF的范圍為-10V～+10V；</p><p>　　AGND：模擬信號地；</p><p>　　DGND：數(shù)字信號地。</p><p>　　2、DAC0832的主要特性參數(shù)如下：</

22、p><p>　　1）分辨率為8位；</p><p>　　2）電流穩(wěn)定時間1us；</p><p>　　3）可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；</p><p>　　4）只需在滿量程下調整其線性度；</p><p>　　5）單一電源供電（+5V～+15V）；</p><p>　　6）低功耗，200mW。

23、</p><p><b>　　3.2軟件原理</b></p><p>　　系統(tǒng)軟件由主程序和產生波形的子程序組成，軟件設計主要是產生各種波形的子程序的編程，通過編程可得到各種波形。周期的改變可采用插入延時子程序的方法來實現(xiàn)。</p><p>　　主程序的功能是：開機以后負責查鍵，即做鍵盤掃描及顯示工作，然后根據(jù)用戶所按的鍵轉到相應的子程序進行處

24、理，主程序流程圖如圖所示。</p><p><b>　　主程序流程圖</b></p><p>　　子程序的功能有：開關檢測、正弦波輸出、三角波輸出、方形波輸出、階梯波輸出、延時等。</p><p><b>　　總程序如下所示：</b></p><p>　　//*****************課程設

25、計（單片機實現(xiàn)簡易波形發(fā)生器）*************</p><p>　　;實驗名稱：單片機實現(xiàn)簡易波形發(fā)生器</p><p>　　;功 能：通過功能選擇，使信號發(fā)生器分別輸出正弦波、三角波、階梯波和方波。</p><p>　　;編 寫 人：紀婧如、蔡國英、陳建澤</p><p>　　;編寫時間：2010年12月7日</p&g

26、t;<p>　　//********************************程序代碼**************************</p><p>　　ORG 0000H </p><p>　　AJMP MAIN </p><p>　　ORG 0030H</p><p>　　

27、MAIN : MOV A,P2 ;P2口接選擇開關，讀選擇信息到A</p><p>　　JNB ACC.0,ZXBO ;P2.0控制正弦波的輸出 </p><p>　　JNB ACC.1,SJBO ;P2.1控制三角波的輸出 </p><p>　　JNB ACC.2,JTBO ;P2.2控制階梯波的輸

28、出</p><p>　　JNB ACC.3,FXBO ;P2.3控制方形波的輸出 </p><p>　　SJMP MAIN</p><p>　　//********************************正弦波****************************</p><p>　　ZXBO : MOV R7,#

29、6EH ;正弦函數(shù)數(shù)據(jù)表共有110個數(shù)，即6EH個</p><p>　　MOV DPTR,#TAB ;函數(shù)表首地址給DPTR</p><p>　　DA0 : MOV A,#00H</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　MOV P0,A</p><p>

30、;　　INC DPTR ;將數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)一個個輸出</p><p>　　DJNZ R7,DA0 ;數(shù)據(jù)輸完則返回重新檢查波形選擇是否改變</p><p><b>　　RET </b></p><p>　　//*******************************三角波*************

31、*****************</p><p>　　SJBO: MOV A,#00H </p><p>　　UP0 : MOV P0,A </p><p><b>　　INC A </b></p><p>　　CJNE A,#250,UP0 ;A=250 跳轉反之順

32、序執(zhí)行 </p><p>　　DOWN1:DEC A </p><p>　　MOV P0,A</p><p>　　CJNE A,#00,DOWN1 ;為了對稱性，使用相同的跳轉語句</p><p><b>　　RET </b></p><p>　　//***************

33、***********方波（頻率為250Hz）******************** </p><p>　　FXBO: SETB P2.4 ;P2.4口輸出方波，用于檢測系統(tǒng)工作是否正常</p><p>　　ACALL DELAY1 ;調高2ms延時程序 </p><p><b>　　CLRP2.4</b&g

34、t;</p><p>　　ACALL DELAY1 ;調低電平延時程序 </p><p><b>　　RET </b></p><p>　　//**************************階梯波（頻率為500Hz）*******************</p><p>　　JTBO: MOV

35、A, #00H </p><p>　　LOOP:MOV P0, A</p><p>　　ADDA,#50 ;每次幅值增量為50</p><p>　　ACALLDELAY2 ;調用1ms延時子程序</p><p>　　CJNE A, #250, LOOP </p><p>

36、<b>　　RET </b></p><p>　　//***************************正弦波數(shù)據(jù)表****************************</p><p><b>　　TAB: </b></p><p>　　DB 00H, 00H, 00H, 01H, 02H, 03H, 04H, 0

37、5H, 06H, 08H </p><p>　　DB 0AH, 0CH, 0EH, 10H, 12H, 15H, 18H, 1BH, 1EH, 21H </p><p>　　DB 24H, 27H, 2AH, 2DH, 31H, 35H, 39H, 3DH, 41H, 45H </p><p>　　DB 49H, 4DH, 51H, 55H, 59H, 5D

38、H, 61H, 64H, 67H, 6AH</p><p>　　DB 6DH, 70H, 73H, 76H, 79H, 7BH, 7DH, 7FH, 81H, 83H</p><p>　　DB 85H, 86H, 87H, 88H, 89H, 8AH, 8BH, 8CH, 8CH, 8CH</p><p>　　DB 8CH, 8CH, 8CH, 8BH, 8AH,

39、89H, 88H, 87H, 86H, 85H</p><p>　　DB 83H, 81H, 7FH, 7DH, 7BH, 79H, 76H, 73H, 70H, 6DH</p><p>　　DB 6AH, 67H, 64H, 61H, 5DH, 59H, 55H, 51H, 4DH, 49H</p><p>　　DB 45H, 41H, 3DH, 39H, 35H

40、, 31H, 2DH, 2AH, 27H, 24H</p><p>　　DB 21H, 1EH, 1BH, 18H, 15H, 12H, 10H, 0EH, 0CH, 0AH</p><p>　　//**************************兩個延時子程序*************************** </p><p>　　DELAY1:

41、 ;2ms延時子程序</p><p>　　MOV R5, #20 </p><p>　　DE1: MOV R6, #50 </p><p>　　DJNZ R6,$ </p><p>　　DJNZ R5, DE1 </p><p><b>　　RET</b>

42、;</p><p>　　DELAY2: ;1ms延時子程序</p><p>　　MOV R5 ,#20 </p><p>　　DE2: MOV R6 , #25 </p><p>　　DJNZ R6,$ </p><p>　　DJNZ R5,DE2 </p

43、><p><b>　　RET </b></p><p><b>　　END</b></p><p>　　//*****************************程序編寫結束**************************</p><p><b>　　4 結果檢測</b>&

44、lt;/p><p>　　4.1 總體電路實物圖</p><p>　　4.2 各種波形輸出</p><p><b>　　5 結束語</b></p><p>　　基于89C52單片機的波形發(fā)生器產生的波形基本能夠滿足一般測量、實驗中的使用要求。采用的高性能數(shù)模轉換芯片保證了輸出波形的精度和穩(wěn)定性。通過編制軟件可以實現(xiàn)輸出更多的波

45、形。隨著電子設備信號的多樣化, 基于89C52單片機的波形發(fā)生器具有很高的實際使用價值。</p><p>　　總結：經(jīng)過半個月的單片機課程設計，終于完成了波形發(fā)生器的制作，基本達到設計要求。在本次設計的過程中，我們組內三人進行了熱烈深入的討論，并在實踐過程中不斷完善電路設計。對于單片機設計，其硬件電路是比較簡單的，程序設計成為主要問題，它反映了解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力，是一個設計的靈魂所在。因此在整個設計過程

46、中大部分時間是用在程序上面的。跟以往一樣，我們首先在電腦上用虛擬仿真軟件模擬出效果，再到實驗室焊接電路，最后用示波器進行調試檢測。在實驗過程中，我們也遇到了許多問題，如輸出波形有毛刺、階梯波的輸出幅度差不相等、正弦波波峰和波谷處不圓滑等，但是經(jīng)過不斷的探索、思考、驗證，以及請教指導老師，我們最終克服了種種困難，解決了所遇到的問題，成功地完成了這個課程設計。經(jīng)過本次課程設計實驗，我們鞏固了理論知識，對編程有了更深入的理解和運用，加強了與他

47、人的交流合作，提高了動手能力，獲得寶貴的實踐經(jīng)驗。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1]李朝青.單片機原理與接口技術.北京：北京航空航天大學出版社，2006.12</p><p>　　[2]王守中，趙朋朋，索世文.北京：51單片機應用開發(fā)速查手冊——指令、模塊、實例.人民郵電出版社，2009.4<