機械系統單片機控制訓練

1、<p>　　機械系統單片機控制訓練任務書</p><p>　　設計題目： </p><p>　　根據學號選擇題目，每個人根據具體題目填寫</p><p>　　設計內容：1、總體方案設計</p><p>　　2、選擇可編程接口芯片</p><

2、p><b>　　3、設計硬件電路</b></p><p>　　4、編寫匯編語言程序</p><p><b>　　5、程序調試及驗證</b></p><p>　　6、編寫課程設計說明書（參考目錄見第一部分）</p><p>　　時間安排：1、總體設計

3、 1天</p><p>　　2、選擇芯片及設計硬件電路 1天</p><p>　　3、編寫匯編語言程序 1天</p><p>　　4、程序調試及驗證 1天</p><p>　　5、編寫課程設計說明書 0.5天</p>&l

4、t;p>　　6、答辯 0.5天</p><p>　　指導教師： </p><p>　　教研室主任： </p><p>　　主管院長： </p><p><b>　　年

5、 月 日</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　課程設計是一項重要的實踐性教育環(huán)節(jié)，是學生在完成本專業(yè)所有課程學習后必須接受的一項結合本專業(yè)方向的、系統的、綜合的工程訓練。在教師指導下，運用工程的方法，通過一個較復雜課題的設計練習，可使學生通過綜合的系統設計，熟悉設計過程、設計要求、完成的工作內容和具體的設計方

6、法，掌握必須提交的各項工程文件。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　1.課程設計的目的和要求</p><p>　　1.1、課程設計的目的</p><p>　　1.2、課程設計的基本要求</p&g

7、t;<p><b>　　2.總體設計</b></p><p>　　2.1、基本工作原理</p><p>　　2.2、總體設計思想</p><p>　　2.3、總體設計電路圖及流程圖</p><p><b>　　3.硬件設計</b></p><p><b&g

8、t;　　3.1、硬件介紹</b></p><p>　　3.1.1、8051單片機</p><p>　　3.1.2、DAC0832芯片</p><p>　　3.2、硬件濾波電路</p><p><b>　　4.程序</b></p><p><b>　　5.調試</b>

9、;</p><p><b>　　6.結束語</b></p><p><b>　　7.參考文獻</b></p><p>　　1.課程設計的目的和要求</p><p>　　1.1、課程設計的目的</p><p>　　1）.了解D/A轉換的基本原理。</p><

10、p>　　2）. 了解D/A轉換芯片0832的性能及編程方法。</p><p>　　3）. 了解單片機系統中擴展D/A轉換的基本方法。</p><p>　　1.2、課程設計的基本要求</p><p>　　編程實現用DAC0832進行數/模轉換，根據選擇輸出正弦波（正弦波的波形數據見題目7）、三角波、鋸齒波、方波，頻率可以調節(jié)。</p><p&

11、gt;<b>　　2.總體設計</b></p><p>　　2.1、基本工作原理</p><p>　　1）. DAC0832讀寫原理</p><p>　　D/A轉換是把數字量轉換成模擬量的變換，從D/A輸出的是模擬電壓信號。產生鋸齒波和三角波只需由A存放的數字量的增減來控制；要產生正弦波，較簡單的手段是造一張正弦數字量表。取值范圍為一個周期，采

12、樣點越多，精度就越高。</p><p>　　在實驗板上，輸入寄存器占偶地址端口，DAC寄存器占較高的奇地址端口。兩個寄存器均對數據獨立進行鎖存。因而要把一個數據通過0832輸出，要經兩次鎖存。典型程序段如下：</p><p>　　MOV DPTR，#PORT</p><p>　　MOV A，#DATA</p><p>　　MOVX

13、@DPTR,A</p><p>　　INC DPTR</p><p>　　MOVX @DPTR,A</p><p>　　其中第二次I/O寫是一個虛擬寫過程，其目的只是產生一個WR信號。啟動D/A。</p><p>　　2）. 正弦波的波形數據如下：</p><p>　　DATA0: DB 80H,83H,86H

14、,89H,8DH,90H,93H,96H</p><p>　　DB 99H,9CH,9FH,0A2H,0A5H,0A8H,0ABH,0AEH</p><p>　　DB 0B1H,0B4H,0B7H,0BAH,0BCH,0BFH,0C2H,0C5H</p><p>　　DB 0C7H,0CAH,0CCH,0CFH,0D1H,0D4H,0D6H,0D8H</p&g

15、t;<p>　　DB 0DAH,0DDH,0DFH,0E1H,0E3H,0E5H,0E7H,0E9H</p><p>　　DB 0EAH,0ECH,0EEH,0EFH,0F1H,0F2H,0F4H,0F5H</p><p>　　DB 0F6H,0F7H,0F8H,0F9H,0FAH,0FBH,0FCH,0FDH</p><p>　　DB 0FDH,0F

16、EH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH</p><p>　　DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FEH,0FDH</p><p>　　DB 0FDH,0FCH,0FBH,0FAH,0F9H,0F8H,0F7H,0F6H</p><p>　　DB 0F5H,0F4H,0F2H,0F1H,0EFH,0EEH,0E

17、CH,0EAH</p><p>　　DB 0E9H,0E7H,0E5H,0E3H,0E1H,0DEH,0DDH,0DAH</p><p>　　DB 0D8H,0D6H,0D4H,0D1H,0CFH,0CCH,0CAH,0C7H</p><p>　　DB 0C5H,0C2H,0BFH,0BCH,0BAH,0B7H,0B4H,0B1H</p><p&

18、gt;　　DB 0AEH,0ABH,0A8H,0A5H,0A2H,9FH,9CH,99H</p><p>　　DB 96H,93H,90H,8DH,89H,86H,83H,80H</p><p>　　DB 80H,7CH,79H,76H,72H,6FH,6CH,69H</p><p>　　DB 66H,63H,60H,5DH,5AH,57H,55H,51H</

19、p><p>　　DB 4EH,4CH,48H,45H,43H,40H,3DH,3AH</p><p>　　DB 38H,35H,33H,30H,2EH,2BH,29H,27H</p><p>　　DB 25H,22H,20H,1EH,1CH,1AH,18H,16H</p><p>　　DB 15H,13H,11H,10H,0EH,0DH,0BH,

20、0AH</p><p>　　DB 09H,8H,7H,6H,5H,4H,3H,2H</p><p>　　DB 02H,1H,0H,0H,0H,0H,0H,0H</p><p>　　DB 00H,0H,0H,0H,0H,0H,1H,2H</p><p>　　DB 02H,3H,4H,5H,6H,7H,8H,9H</p><p

21、>　　DB 0AH,0BH,0DH,0EH,10H,11H,13H,15H</p><p>　　DB 16H,18H,1AH,1CH,1EH,20H,22H,25H</p><p>　　DB 27H,29H,2BH,2EH,30H,33H,35H,38H</p><p>　　DB 3AH,3DH,40H,43H,45H,48H,4CH,4EH</p>

22、;<p>　　DB 51H,51H,55H,57H,5AH,5DH,60H,63H</p><p>　　DB 69H,6CH,6FH,72H,76H,79H,7CH,80H</p><p><b>　　3）.電路原理</b></p><p>　　實驗板連接：將DAC0832的片選CS0832接CS0，輸出端OUT接示波器探頭；將短

23、路端子DS的1、2短路。</p><p>　　2.2、總體設計思想</p><p>　　圖2.1所示是波形發(fā)生器的總體設計流程圖。</p><p>　　圖2.1 總體設計流程圖</p><p><b>　　總體設計功能說明：</b></p><p>　　根據設計要求，分析得本次設計需要硬件和軟件

24、兩部分。</p><p>　　硬件上，如圖。鍵盤輸入部分主要用于選擇波形。鍵盤共設4個鍵，用于選擇三角波、矩形波、鋸齒波、正弦波4種不同的波形，。89C51單片機用來執(zhí)行某一波形發(fā)生程序，向D／A轉換器的輸入端發(fā)送數據，將其轉化成模擬量，并通過運算放大器調節(jié)波形的幅值，經過濾波器的濾波，從而在輸出端得到所需的波形。</p><p>　　軟件上，如圖?？捎捎布O計好后，再根據要求進行具體編寫

25、。程序的主要功能是：首先程序在開始后，先判斷P0.0，P0.1 ，P0.2相應的波形,然后根據選擇的波形輸出相應的波形.程序將根據要求進行調節(jié)波形.再下一步程序再判斷用戶繼續(xù)從鍵盤輸入要輸出的波形，可以進行必要的延遲。 </p><p>　　2.3、總體設計電路圖及程序流程圖</p><p><b>　　如下圖所示：</b></p><p>　

26、　圖2.2 總體設計電路圖</p><p>　　圖2.3 總體程序流程圖</p><p><b>　　3.硬件設計</b></p><p><b>　　3.1、硬件介紹</b></p><p>　　3.1.1、8051單片機</p><p>　　圖3.1　8051引腳圖

27、 </p><p>　　如果按功能劃分，它由8個部件組成，即微處理器（CPU）、數據存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM/EPROM）、I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）、串行口、定時器/計數器、中斷系統及特殊功能寄存器（SFR）的集中控制方式。</p><p><b>　　各功能部件

28、的介紹：</b></p><p>　　1）數據存儲器（RAM）：片內為128個字節(jié)單元，片外最多可擴展至64K字節(jié)。</p><p>　　2）程序存儲器（ROM/EPROM）：ROM為4K，片外最多可擴展至64K。</p><p>　　3）中斷系統：具有5個中斷源，2級中斷優(yōu)先權。</p><p>　　4）定時器/計數器：2個16

29、位的定時器/計數器，具有四種工作方式。</p><p>　　5）串行口：1個全雙工的串行口，具有四種工作方式。</p><p>　　6）特殊功能寄存器（SFR）共有21個，用于對片內各功能模塊進行管理、監(jiān)控、監(jiān)視。</p><p>　　7）微處理器：為8位CPU，且內含一個1位CPU（位處理器），不僅可處理字節(jié)數據，還可以進行位變量的處理。</p>&

30、lt;p>　　8）四個8位雙向并行的I/O端口，每個端口都包括一個鎖存器、一個輸出驅動器和一個輸入緩沖器。這四個端口的功能不完全相同。</p><p>　　A、P0口既可作一般I/O端口使用，又可作地址/數據總線使用；</p><p>　　B、P1口是一個準雙向并行口，作通用并行I/O口使用；</p><p>　　C、 P2口除了可作為通用I/O使用外，還可在

31、CPU訪問外部存儲器時作高八位地址線使用；</p><p>　　D、P3口是一個多功能口除具有準雙向I/O功能外，還具有第二功能。</p><p><b>　　控制引腳介紹：</b></p><p>　　1）電源：單片機使用的是5V電源，其中正極接40引腳，負極（地）接20引腳。</p><p>　　2）時鐘引腳XTAL

32、1、XTAL2時鐘引腳外接晶體與片內反相放大器構成了振蕩器，它提供單片機的時鐘控制信號。時鐘引腳也可外接晶體振蕩器。</p><p>　　振蒎電路：單片機是一種時序電路，必須提供脈沖信號才能正常工作，在單片機內部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器</p><p>　　3）RST：當振蕩器運行時，在此引腳外加上兩個機器周期的高電平將使單片機復位（RST）。我們在此引腳與VCC之間連接一個約8.2

33、千歐的下拉電阻，與引腳之間連接一個約10微法的電容，以保證可靠復位。在單片機正常工作時，此引腳應為≤0。5V低電平。</p><p>　　4）ALE：當訪問單片機外部存儲器時ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖的負跳沿用于16位地址的底8位的鎖存信號。即使不訪問外部鎖存器，ALE端仍有正脈沖信號輸出，此頻率約為時鐘振蕩器的1/6。但是每當訪問外部數據存儲器時，在兩個機器周期中ALE只出現一次，即丟失一個ALE脈沖。因此

34、，嚴格來說，用戶不能用ALE做時鐘源或定時。ALE端可以驅動8個TTL負載</p><p>　　5）/PSEN（29腳）：此腳的輸出是單片機訪問外部程序存儲器的讀選通信號。在由外部程序存儲器取指令（或常數）期間，每個機器周期PSEN兩次有效。但在此期間，每當訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號不出現。/PSEN可以驅動（吸收或者輸出電平）8個LSTTL負載。</p><p>　

35、　6）/EA/VPP（31腳）：當EA端保持高電平時，單片機訪問內部存儲器，但在PC值超過0FFFH時，講自動轉向執(zhí)行外部存儲器內的程序。當/EA保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器，不管是否有內部存儲器。</p><p>　　3.1.2、DAC0832芯片</p><p>　　圖3.2 DAC0832芯片圖</p><p>　　DAC0832是采樣頻率為八位的D/

36、A轉換芯片，集成電路內有兩級輸入寄存器。DAC0832輸出的是電流，一般要求輸出是電壓，所以還必須經過一個外接的運算放大器轉換成電壓。</p><p>　　DAC0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要(如要求多路D/A異步輸入、同步轉換等)。所以這個芯片的應用很廣泛,關于DAC0832的引腳功能如下：</p><p>　　D0~D7：數字信號輸入端。<

37、;/p><p>　　ILE：輸入寄存器允許，高電平有效。</p><p>　　CS：片選信號，低電平有效。</p><p>　　WR1：寫信號1，低電平有效。</p><p>　　XFER：傳送控制信號，低電平有效。</p><p>　　WR2：寫信號2，低電平有效。</p><p>　　IOUT1

38、、IOUT2：DAC電流輸出端。</p><p>　　RfB：是集成在片內的外接運放的反饋電阻。 </p><p>　　VREF：基準電壓（-10~10V）。</p><p>　　Vcc：是源電壓（+5~+15V）。</p><p>　　AGND：模擬地 NGND：數字地，可與AGND接在一起使用。</p><p>　

39、　3.2、硬件濾波電路</p><p>　　圖3.3 濾波電路圖</p><p>　　由圖知，截止頻率w0 =w =1/RC，即f =1/2pRC，再根據公式Q=Rf/(2Rf-R2)及Rf∥R2=2R可算出Rf及R2的值。</p><p><b>　　4.程序</b></p><p>　　具體的程序代碼如下：</

40、p><p>　　ORG 8000H ；此為硬件仿真調試程序，使用軟件仿真或直接運行，應改為0000H</p><p>　　MAIN:MOV A,P1 </p><p>　　MOV R0,A ;設置高電平 </p><p>　　MOV R1,#00H ;設置低電平 </p><p>　　LCALL BOXING </p

41、><p>　　SJMP MAIN </p><p>　　BOXING: JNB P1.0,SANJIAO ;P1.0控制三角波的輸出 </p><p>　　JNB P1.1,JUXING ;P1.1控制矩形波的輸出 </p><p>　　JNB P1.2,JUCHI ;P1.2控制鋸齒波的輸出 </p><p>　　JNB

42、 P1.3,ZXBO;P1.3控制正弦波的輸出</p><p><b>　　RET </b></p><p>　　;**********三角波******** </p><p><b>　　SANJIAO: </b></p><p>　　MOV DPTR,#7FFFH ; 選中DA0832 <

43、/p><p>　　MOV A,#00H </p><p>　　UP1: MOVX @DPTR,A ; 向0832輸出數據 </p><p><b>　　INC A </b></p><p>　　JNZ UP1 ; A=！0 跳轉反之順序執(zhí)行 </p><p>　　DOWN1:DEC A </p&

44、gt;<p>　　MOVX @DPTR,A </p><p>　　JNZ DOWN1 </p><p><b>　　RET </b></p><p>　　;*********矩形波********* </p><p><b>　　JUXING: </b></p><

45、p>　　MOV DPTR,#7FFFH </p><p>　　LP:MOV A,R0 ;設置輸出上限 </p><p>　　MOVX @DPTR,A </p><p>　　LCALL DEL_H ;調高電平延時程序 </p><p><b>　　MOV A,R1 </b></p><p>　

46、　MOVX @DPTR,A </p><p>　　LCALL DEL_L ;調低電平延時程序 </p><p><b>　　RET </b></p><p>　　;*********鋸齒波******** </p><p><b>　　JUCHI: </b></p><p>

47、　　MOV DPTR,#7FFFH </p><p>　　MOV A,#00H </p><p>　　LOOP:MOVX @DPTR,A </p><p><b>　　INC A </b></p><p>　　SJMP LOOP </p><p><b>　　RET </b>

48、</p><p>　　;*********正弦波********</p><p><b>　　ZZXBO:</b></p><p><b>　　DA01 :</b></p><p>　　MOV R7,#0FFH</p><p>　　MOV DPTR ,#TAB</p&g

49、t;<p><b>　　DA02 :</b></p><p>　　MOV A , #0H</p><p>　　MOVC A , @A+DPTR</p><p>　　MOV R0,DPL</p><p>　　MOV R1,DPH</p><p>　　MOV DPTR,#7FFFH &l

50、t;/p><p>　　MOVX @DPTR, A</p><p>　　MOV DPL,R0</p><p>　　MOV DPH,R1</p><p>　　INC DPTR</p><p>　　DJNZ R7,DA02</p><p>　　AJMP DA01 </p>

51、<p><b>　　TAB : </b></p><p>　　DB 80H,83H,86H,89H,8DH,90H,93H,96H</p><p>　　DB 99H,9CH,9FH,0A2H,0A5H,0A8H,0ABH,0AEH</p><p>　　DB 0B1H,0B4H,0B7H,0BAH,0BCH,0BFH,0C2H,0C5H

52、 </p><p>　　DB 0C7H,0CAH,0CCH,0CFH,0D1H, 0D4H,0D6H,0D8H</p><p>　　DB 0DAH,0DDH,0DFH,0E1H,0E3H, 0E5H,0E7H,0E9H </p><p>　　DB 0EAH,0ECH,0EEH,0EFH,0F1H, 0F2H,0F4H,0F5H</p><p>

53、;　　DB 0F6H,0F7H,0F8H,0F9H,0FAH, 0FBH,0FCH,0FDH</p><p>　　DB 0FDH,0FEH,0FFH,0FFH,0FFH, 0FFH,0FFH,0FFH</p><p>　　DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH, 0FFH,0FEH,0FDH</p><p>　　DB 0FDH,0FCH,0FBH,0

54、FAH,0F9H, 0F8H,0F7H,0F6H</p><p>　　DB 0F5H,0F4H,0F2H,0F1H,0EFH, 0EEH,0ECH,0EAH</p><p>　　DB 0E9H,0E7H,0E5H,0E3H,0E1H, 0DEH,0DDH,0DAH</p><p>　　DB 0D8H,0D6H,0D4H,0D1H,0CFH, 0CCH,0CAH,0C

55、7H </p><p>　　DB 0C5H,0C2H,0BFH,0BCH,0BAH, 0B7H,0B4H,0B1H </p><p>　　DB 0AEH,0ABH,0A8H,0A5H,0A2H, 9FH, 9CH, 99H</p><p>　　DB 96H, 93H, 90H, 8DH, 89H, 86H, 83H, 80H </p><p>

56、;　　DB 80H, 7CH, 79H, 78H, 72H, 6FH, 6CH, 69H </p><p>　　DB 66H, 63H, 60H, 5DH, 5AH, 57H, 55H, 51H </p><p>　　DB 4EH, 4CH, 48H, 45H, 43H, 40H, 3DH, 3AH </p><p>　　DB 38H, 35H, 33H, 30H,

57、 2EH, 2BH, 29H, 27H </p><p>　　DB 25H, 22H, 20H, 1EH, 1CH, 1AH, 18H, 16H </p><p>　　DB 15H, 13H, 11H, 10H, 0EH, 0DH, 0BH, 0AH </p><p>　　DB 09H, 08H, 07H, 06H, 05H, 04H, 03H, 02H</p

58、><p>　　DB 02H, 01H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H </p><p>　　DB 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 01H, 02H </p><p>　　DB 02H, 03H, 04H, 05H, 06H, 07H, 08H, 09H </p><p>　　DB 0AH,

59、0BH, 0DH, 0EH, 10H, 11H, 13H, 15H </p><p>　　DB 16H, 18H, 1AH, 1CH, 1EH, 20H, 22H, 25H </p><p>　　DB 27H, 29H, 2BH, 2EH, 30H, 33H, 35H, 38H </p><p>　　DB 3AH, 3DH, 40H, 43H, 45H, 48H,

60、4CH, 4EH </p><p>　　DB 51H, 55H, 57H, 5AH, 5DH, 60H, 63H, 66H </p><p>　　DB 69H, 6CH, 6FH, 72H, 76H, 79H, 7CH, 80H</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;********延時程序*

61、****** </p><p>　　DEL_H: ;高電平 </p><p>　　MOV R7,#57 </p><p>　　DE:MOV R6,#4 </p><p>　　DJNZ R6,$ </p><p>　　DJNZ R7,DE </p><p><b>　　RET </

62、b></p><p>　　DEL_L: ;低電平 </p><p>　　MOV R7,#57 </p><p>　　DEL:MOV R6,#4 </p><p>　　DJNZ R6,$ </p><p>　　DJNZ R7,DE </p><p><b>　　RET </b

63、></p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　5.調試</b></p><p>　　實驗調試過程需要使用到裝有Keil C51的電腦、DP-51PRO單片機綜合仿真實驗儀以及示波器，具體步驟如下：</p><p>　　（1）使用導線把A2區(qū)J57、J58接口的/W

64、R引腳與B6區(qū)J37接口的WR1、WR2相連。</p><p>　?。?）使用導線把A2區(qū)J63、J64接口的A15引腳與B6區(qū)J1接口的/CS、XFER相連。</p><p>　　（3）使用導線把B6區(qū)J10接口的ILE、Vref引腳與A4區(qū)J81接口和A5區(qū)J84接口的VCC相連。</p><p>　?。?）使用導線把B6區(qū)J11接口的IOUT1引腳與C9區(qū)J7

65、1接口的B-相連。</p><p>　?。?）使用導線把B6區(qū)J11接口的IOUT2引腳與GND引腳相連同時與C9區(qū)J71接口的B+相連。注意：連接時需要使用C9區(qū)J30等轉接接口。</p><p>　　（6）使用導線把B6區(qū)J10接口的Rfb引腳與C9區(qū)J71接口的BOUT相連。注意：連接時需要使用C9區(qū)J36等轉接接口。</p><p>　　（7）使用導線把C9

66、區(qū)J71接口的V+引腳與C9區(qū)J19接口的＋12V相連。</p><p>　　（8）使用導線把C9區(qū)J72接口的V-引腳與C9區(qū)J19接口的－12V相連。</p><p>　?。?）使用導線連接D7區(qū)的J4和A2區(qū)的P16、P17(SCL~P16、SDA~P17)，連接D7區(qū)J2的/RST和A2區(qū)J61的P10，短接D7區(qū)的JP1跳線。</p><p>　?。?0）

67、使用Keil C51集成開發(fā)環(huán)境，編輯源程序，生成目標文件并調試程序，觀察運行結果。</p><p>　　（11）修改程序編程產生三角波、矩形波、鋸齒波、正弦波，并用示波器觀測輸出波形。</p><p><b>　　6.結束語</b></p><p>　　通過為期一周的課程設計，在老師的精心指導下和同學合作之下最終成功地完成了此次設計，并從中學

68、到了很多的知識和經驗，對單片機以及匯編語言有了更深層次的理解。</p><p>　　本次課程設計使我認識到：</p><p>　?。?）設計思路是實施操作的扎實基石。一個良好的設計思路，是電路的生命。寧愿在思路設計上多花上50%的時間。因為前期看似慢，實際上恰恰給后期的制作帶來很大的方便，效果往往是更節(jié)省了許多時間。</p><p>　?。?）活學活用。這次設計讓我