利用单片机AT89C52采用程序设计方法产生锯齿波.docx

1 引言本系统利用单片机AT89C52采用程序设计方法产生锯齿波、三角波、正弦波、方波四种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，能产生10Hz10kHz的波形。通过键盘来控制四种波形的类型选择、拨码开关控制频率的变化，并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值，系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分，其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。2设计方案2.1系统硬件设计概述 经过考虑，我们确定方案如下：利用AT89C52单片机采用程序设计方法产生锯齿波、三角波、正弦波、方波四种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，通过键盘来控制四种波形的类型选择、频率变化，最终输出显示其各自的类型以及数值。2.2、设计要求 1)、利用单片机采用软件设计方法产生四种波形 2）、四种波形可通过键盘选择 3）、波形频率可调 4）、需显示波形的种类及其频率2.1.2方案设计与论证 1.2.1 信号发生电路方案论证 方案一：通过单片机控制D/A，输出四种波形。此方案输出的波形不够稳定，抗干扰能力弱，不易调节。但此方案电路简单、成本低。 方案二：使用传统的锁相频率合成方法。通过芯片IC145152，压控振荡器搭接的锁相环电路输出稳定性极好的正弦波，再利用过零比较器转换成方波，积分电路转换成三角波。此方案，电路复杂，干扰因素多，不易实现。 方案三：利用MAX038芯片组成的电路输出波形。MAX038是精密高频波形产生电路，能够产生准确的锯齿波、三角波、方波和正弦波四种周期性波形。但此方案成本高，程序复杂度高。以上三种方案综合考虑，选择方案一。1.2.2 单片机的选择论证 方案一：AT89C52单片机是一种高性能8位单片微型计算机。它把构成计算机的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为完整的计算机、而且其价格便宜。方案二：C8051F005单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051兼容的微控制器内核，与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准8052的数字外设部件，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件，而且执行速度快。但其价格较贵以上两种方案综合考虑，选择方案一 1.2.3 显示方案论证 方案一：采用LED数码管。LED数码管由8个发光二极管组成，每只数码管轮流显示各自的字符。由于人眼具有视觉暂留特性，当每只数码管显示的时间间隔小于1/16s时人眼感觉不到闪动，看到的是每只数码管常亮。使用数码管显示编程较易，但要显示内容多，而且数码管不能显示字母。 方案二：采用LCD液晶显示器1602。其功率小，效果明显，显示编程容易控制，可以显示字母。以上两种方案综合考虑，选择方案二。1.2.4 键盘方案论证方案一：矩阵式键盘。矩阵式键盘的按键触点接于由行、列母线构成的矩阵电路的交叉处。当键盘上没有键闭合时，所有的行和列线都断开，行线都呈高电平。当某一个键闭合时，该键所对应的行线和列线被短路。方案二：独立式键盘。独立式键盘具有硬件与软件相对简单的特点，其缺点是按键数量较多时，要占用大量口线。以上两种方案综合考虑，选择方案二。1.3总体系统设计该系统采用单片机作为数据处理及控制核心，由单片机完成人机界面、系统控制、信号的采集分析以及信号的处理和变换，采用按键输入，利用液晶显示电路输出数字显示的方案。将设计任务分解为按键电路、液晶显示电路等模块。图（1）为系统的总体框图 图（1） 总体方框图2.2系统软件设计概述本系统采用AT89S52单片机，用编程的方法来产生四种波形，并通过编程来切换三种波形以及波形频率的改变。3硬件设计1.4硬件实现及单元电路设计 1.4.1单片机最小系统的设计AT89C52是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单可靠。用80C51单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图（2） 89C51单片机最小系统所示。由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点：(1) 有可供用户使用的大量I/O口线。(2) 内部存储器容量有限。(3) 应用系统开发具有特殊性。图（2） 89C51单片机最小系统1.4.2 波形产生模块设计 由单片机采用编程方法产生三种波形、通过DA转换模块DAC0832在进过滤波放大之后输出。其电路图如下： 图（3）波形产生电路如上图所示，单片机的P0口连接DAC0832的八位数据输入端，DAC0832的输出端接放大器，经过放大后输出所要的波形。DAC0832的为八位数据并行输入的，其结构图如下：图（4）DAC0832的内部结构1.4.3 显示模块的设计通过液晶1602显示输出的波形、频率，其电路图如下：图（5）液晶显示如上图所示，1602的八位数据端接单片机的P2口，其三个使能端RS、RW、E分别接单片机的P1.6P1.4。通过软件控制液晶屏可以显示波形的种类以及波形的频率。1.4.4 键盘显示模块的设计由于本系统所用按键少，所以采用独立键盘，其连接电路图如下：图（6）键盘图中独立键盘引出的四根线分别接单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3，另一端接地。各开关的功能如图所示。4软件设计本系统采用AT89C52单片机，用编程的方法来产生四种波形，并通过编程来切换四种波形以及波形频率的改变。具体功能有：（1）各个波形的切换；（2）各种参数的设定；（3）频率增减等。软件调试后，通过编程器下载到AT89C52芯片中，然后插到系统中即可独立完成所有的控制。软件的流程图如下：5系统仿真结果在KeilC应用软件编程环境下，将已经输入的汇编源程序进行编译、汇编与连接之后，与具体的硬件电路相匹配，最后在Proteus应用仿真环境下进行软件的仿真、验证和调试，直至最后仿真结果的正确。图4至图9分别展示了该设计中不同情况的仿真结果。2、输出波形的种类与频率的测试2.1、测量仪器及测试说明测量说明：正弦波、矩形波、三角波和方波信号的输出，通过对独立键盘来实现其不同波形的输出以及用拨码开关改变其频率。2.2测试过程 当程序下进去时经过初始化，液晶屏的上只显示“wave：”和“f：”，当开关1按下是此时输出波形为方波，当开关2按下是此时输出波形为锯齿波，当开关3按下是此时输出波形为三角波，当开关4按下是此时输出波形为正弦波。本系统采用8脚的拨码开关来改变频率。频率范围如下：方 波：1010KHZ锯齿波：三角波：10HZ正弦波：103.3KHZ四种波形的仿真波形图如下：图（8）方波图（9）锯齿波图（10）三角波图（11）正弦波6总 结经过将近一周时间的单片机课程设计，我又重新温习回顾了有关8051单片机的基本结构和一些基本的指令，并进一步加深了用单片机进行整个系统硬件和程序设计的方法与步骤，巩固了利用单片机进行系统软件设计时的一些技巧与方法。就本次所选的设计题目而言，我在设计的过程中，首先通过仔细分析题目，来找到解决问题的突破口，这一步对于后续过程的设计具有指导意义。其次，根据所分析的结果，综合考虑各种必要条件后，设计出了系统的硬件电路图。接着，进行系统的软件设计，这一步需要详细分析题中各种情况之间的逻辑关系与其自身的要求，还要综合考虑到实际情况的需要。在搞清楚这些关系之后，为系统编写汇编程序源代码。然后，在KeilC应用软件环境下，对汇编源代码进行编译、汇编与连接，并将生成的可执行文件与硬件系统相关联，最后在Proteus仿真环境下进行仿真，调试仿真结果是否正确。通过此次课程设计，我复习掌握了不仅有关单片机的知识，还收获了一些有关论文写作规范的要求，这对我来说也是受益匪浅的。7参 考 文 献1 李华,王思明,张金敏.单片机原理及应用M.兰州:兰州大学出版社,2001.5.2 徐爱均.单片机原理实用教程-基于Proteus虚拟仿真M.北京:电子工业出版社,2009.1.3 李广弟.单片机基础M.北京：北京航空航天大学出版社,1994.4 房小翠.单片机实用系统设计技术M.北京：国防工业出版社,1999.5 胡汉才.单片机原理及接口技术.清华大学出版社，1995.3、附录源程序：ORG 0000HAJM MAINORG 000BHLJMP TC0ORG 0030HMAIN：MOV DPTR，#9FFFH 指向DAC0832（1）MOV A，70HMOVX DPTR，A DAC0832（1）输出MOV DPTR，#7F00H 指向8155命令字端口地址MOV A，#06H 设置A口为输入，B口、C口为输出MOVX DPTR，A 送命令字MOV DPTR，#7F01H 指向A口地址MOVX A，DPTR 读入A口的开关数据JNB ACC.4，K10H 判断是否“4”号键，若是则转输出10Hz信号JNB ACC.5，K100H 判断是否“5”号键，若是则转输出100Hz信号JNB ACC.6，K500H 判断是否“6”号键，若是则转输出500Hz信号JNB ACC.7，K1K 判断是否“7”号键，若是则转输出1KHz信号AJMP MAINLED1： MOV R3，#06H 设置6个LED显示MOV R2，#01H 选通第一位LED数据MOV R1，#30H 送显示缓冲区首址GN1：MOV DPTR，#7F03H 指向C口地址MOV A，R2 位选通数据送AMOVX DPTR，A 位选通数据送C口RL A 选通下一位MOV R2，A 位选通数据送R2中保存MOV A， R1 取键值MOV DPTR，#TAB 送LED显示软件译码表首址MOVC A，A+DPTR 查表求出键值显示的段码MOV DPTR，#7F02H 指向B口地址MOV DPTR，A 段码送显示LCALL LOOP1 调延时子程序INC R1 指向下一位显示缓冲区地址DJNZ R3，GN1 循环显示6个LEDRETLOOP1：MOV R4，#08H 延时子程序LOOP：MOV R5，#0A0HDJNZ R5，$DJNZ R4，LOOPRETK10H：MOV 30H，#00H 显示10HzMOV 31H，#00HMOV 32H，#00HMOV 33H，#00HMOV 34H，#01HMOV 35H，#00HLCALL LED1 调显示子程序MOV TMOD，#00HMOV TL0，#15HMOV TH0，#9EHAJMP PDK100H：MOV 30H，#00H 显示100HzMOV 31H，#00HMOV 32H，#00HMOV 33H，#01HMOV 34H，#00HMOV 35H，#00HLCALL LED1 调显示子程序MOV TMOD，#00HMOV TL0，#08HMOV TH0，#0F6HAJMP PDK500H：MOV 30H，#00H 显示500HzMOV 31H，#00HMOV 32H，#00HMOV 33H，#05HMOV 34H，#00HMOV 35H，#00HLCALL LED1 调显示子程序MOV TMOD，#00HMOV TL0，#01HMOV TH0，#0FEHAJMP PDK1K：MOV 30H，#00H 显示1KHzMOV 31H，#00HMOV 32H，#01HMOV 33H，#00HMOV 34H，#00HMOV 35H，#00HLCALL LED1 调显示子程序MOV TMOD，#00HMOV TL0，#01HMOV TH0，#0FFHPD：JNB ACC.0，KE0 判断是否“0”号键按下，若是则转方波输出JNB ACC.1，KE1 判断是否“1”号键按下，若是则转正弦方波输出JNB ACC.2，KE2 判断是否“2”号键按下，若是则转三角波输出JNB ACC.3，KE3 判断是否“3”号键按下，若是则转锯齿波输出LJMP PDKE0：MOV R7，#00HLCALL LED1 调显示子程序MOV R6，#00HAJMP GNKE1：MOV R7，#02HLCALL LED1 调显示子程序MOV R6，#00HAJMP GNKE2：MOV R7，#02HLCALL LED1 调显示子程序MOV R6，#00HAJMP GN KE3：MOV R7，#02HLCALL LED1 调显示子程序MOV R6，#00HGN： SETB TR0SETB ET0SETB EALOP1：JNB ACC.4，K10H 判断是否“4”号键，若是则转输出10Hz信号JNB ACC.5，K100H 判断是否“5”号键，若是则转输出100Hz信号JNB ACC.6，K500H 判断是否“6”号键，若是则转输出500Hz信号JNB ACC.7，K1K 判断是否“7”号键，若是则转输出1KHz信号AJMP LOP1TC0：CJNE R7，#00H，TC1 发送方波程序MOV DPTR，#TAB1 送方波数据表首址MOV A，R6 发送数据寄存器MOVC A，A+DPTRMOV DPTR，#0AFFFH 指向DAC0832（2）MOVX DPTR，A DAC0832（2）输出MOV A，R6INC A MOV R6，ACJNE A，#32，QL1MOV R6，#00HAJMP QL1TC1：CJNE R7，#01H，TC2 发送正弦波程序MOV DPTR，#TAB2 送正弦波数据表首址MOV A，R6MOVC A， A+DPTRMOV DPTR，#0AFFFH 指向DAC0832（2）MOVX DPTR，A DAC0832（2）输出MOV A，R6INC AMOV R6，ACJNE A，#32，QL1MOV R6，#00HAJMP QL1TC2：CJNE R7，#02H，QL1 发送三角波程序MOV DPTR，#TAB3 送三角波数据表首址MOV A，R6MOVC A，A+DPTRMOV DPTR，#0AFFFH 指向DAC0832（2）MOVX DPTR，A DAC0832（2）输出MOV A，R6INC AMOV R6，ACJNE A，#32，QL1MOV R6，#00HAJMP QL1TC3：CJNE R7，#03H，QL1 发送锯齿波程序MOV DPTR，#TAB4 送锯齿波数据表首址MOV A，R6MOVC A， A+DPTRMOV DPTR，#0AFFFH 指向DAC0832（2）MOVX DPTR，A DAC0832（2）输出MOV A，R6INC AMOV R6，ACJNE A，#32，QL1MOV R6，#00HQL1： RETITAB： DB 0C0H，0F9H，0A4H，0B0H，99H，82H，0F8H，80HTAB1： DB 0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH， 0FFH， 0FFH DB 0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH， 0FFH， 0FFHDB 0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH， 0FFH， 0FFHDB 0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH， 0FFH， 0FFHDB 0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH， 0FFH， 0FFHDB 0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH， 0FFH， 0FFHDB 0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH， 0FFH， 0FFHDB 0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH， 0FFH， 0FFHDB 0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH， 0FFH， 0FFHDB 0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH， 0FFH， 0FFHDB 0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH， 0FFH， 0FFHDB 0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH， 0FFH， 0FFHDB 0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH， 0FFH， 0FFHDB 0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH， 0FFH， 0FFHDB 0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH，0FFH， 0FFH， 0FFH DB 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H DB 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00HDB 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00HDB 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00HDB 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00HDB 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00HDB 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00HDB 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00HDB 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00HDB 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00HDB 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00HDB 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00HDB 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00HDB 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00HDB 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00HTAB2： DB 80H， 83H， 86H， 89H， 8DH，90H，93H，96H DB 99H， 9CH， 9FH，0A2H，0A5H，0A8H，0ABH，0AEH DB 0B1H， 0B4H，0B7H，0BAH，0BCH，0BFH，0C2H，0C5H DB 0C7H， 0CAH，0CCH，0CFH，0D1H， 0D4H，0D6H，0D8H DB 0DAH， 0DDH，0DFH，0E1H，0E3H， 0E5H，0E7H，0E9H DB 0EAH， 0ECH，0EEH，0EFH，0F1H， 0F2H，0F4H，0F5H DB 0F6H， 0F7H， 0F8H，0F9H， 0FAH， 0FBH，0FCH，0FDH DB 0FDH， 0FEH，0FFH，0FFH，0FFH， 0FFH，0FFH，0FFH DB 0FFH， 0FFH，0FFH，0FFH，0FFH， 0FFH，0FEH，0FDH DB 0FDH， 0FCH，0FBH，0FAH，0F9H， 0F8H，0F7H，0F6H DB 0F5H， 0F4H，0F2H，0F1H，0EFH， 0EEH，0ECH，0EAH DB 0E9H， 0E7H，0E5H，0E3H，0E1H， 0DEH，0DDH，0DAH DB 0D8H， 0D6H，0D4H，0D1H，0CFH， 0CCH，0CAH，0C7H DB 0C5H， 0C2H，0BFH，0BCH，0BAH， 0B7H，0B4H，0B1H DB 0AEH， 0ABH，0A8H，0A5H，0A2H， 9FH， 9CH， 99H DB 96H， 93H， 90H， 8DH， 89H， 86H， 83H， 80H DB 80H， 7CH， 79H， 78H， 72H， 6FH， 6CH， 69H DB 66H， 63H， 60H， 5DH， 5AH， 57H， 55H， 51H DB 4EH， 4CH， 48H， 45H， 43H， 40H， 3DH， 3AH DB 38H， 35H， 33H， 30H， 2EH， 2BH， 29H， 27H DB 25H， 22H， 20H， 1EH， 1CH， 1AH， 18H， 16H DB 15H， 13H， 11H， 10H， 0EH， 0DH， 0BH， 0AH DB 09H， 08H， 07H， 06H， 05H， 04H， 03H， 02H DB 02H， 01H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H DB 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 00H， 01H， 02H DB 02H， 03H， 04H， 05H， 06H， 07H， 08H， 09H DB 0AH， 0BH， 0DH， 0EH， 10H， 11H， 13H， 15H DB 16H， 18H， 1AH， 1CH， 1EH， 20H， 22H， 25H DB 27H， 29H， 2BH， 2EH， 30H， 33H， 35H， 38H DB 3AH， 3DH， 40H， 43H， 45H， 48H， 4CH， 4EH DB 51H， 55H， 57H， 5AH， 5DH， 60H， 63H， 66H DB 69H， 6CH， 6FH， 72H， 76H， 79H， 7CH， 80HTAB3： DB 00H，02H，04H，06H，08H，0AH，0CH，0EH DB 10H，12H，14H，16H，18H，1AH，1CH，1EH DB 20H，22H，24H，26H，28H，2AH，2CH，2EH DB 30H，32H，34H，36H，38H，3AH，3CH，3EH DB 40H，42H，44H，46H，48H，4AH，4CH，4EH DB 50H，52H，54H，56H，58H，5AH，5CH，5EH DB 60H，62H，64H，66H，68H，6AH，6CH，6EH DB 70H，72H，74H，76H，78H，7AH，7CH，7EH DB 80H，82H，84H，86H，88H，8AH，8CH，8EH DB 0A0H，0A2H，0A4H，0A6H，0A8H，0AAH，0ACH，0AEH DB 0B0H，0B2H，0B4H，0B6H，0B8H，0BAH，0BCH，0BEH DB 0C0H，0C2H，0C4H，0C6H，0C8H，0CAH，0CCH，0CEH DB 0D0H，0D2H，0D4H，0D6H，0D8H，0DAH，0DCH，0DEH DB 0E0H，0E2H，0E4H，0E6H，0E8H，0EAH，0ECH，0EEH DB 0F0H，0F2H，0F4H，0F6H，0F8H，0FAH，0FCH，0FEH DB 0FFH，0FEH，0FCH，0FAH，0F8H，0F6H，0F4H，0F2H DB 0F0H，0EEH，0ECH，0EAH，0E8H，0E6H，0E4H，0E2H DB 0E0H，0DEH，0DCH，0DAH，0D8H，0D6H，0D4H，0D2H DB 0D0H，0CEH，0CCH，0CAH，0C8H，0C6H，0C4H，0C2H DB 0C0H，0BEH，0BCH，0BAH，0B8H，0B6H，0B4H，0B2H DB 0B0H，0AEH，0ACH，0AAH，0A8H，0A6H，0A4H，0A2H DB 0A0H，09EH，9CH，9AH，98H，96H，94H，92H DB 90H，8EH，8CH，8AH，88H，86H，84H，82H DB 80H，7EH，7CH，7AH，78H，76H，74H，72H DB 70H，6EH，6CH，6AH，68H，66H，64H，62H DB 60H，5EH，5CH，5AH，58H，56H，54H，52H DB 50H，4EH，4CH，4AH，48H，46H，44H，42H DB 40H，3EH，3CH，3AH，38H，36H，34H，32H DB 30H，2EH，2CH，2AH，28H，26H，24H，22H DB 20H，1EH，1CH，1AH，18H，16H，14H，12H DB 10H，0EH，0CH，0AH，08H，06H，04H，02HTAB4： DB 00H，01H，02H，03H，04H，05H，06H，07H DB 08H，09H，0AH，0BH，0CH，0DH，0EH，0FH DB 10H，11H，12H，13H，14H，15H，16H