单片机课程设计-单片机多功能信号发生器设计.doc

单片机课程设计题 目：多功能信号发生器设计班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 设计时间： 评语：成绩 目 录目 录i1. 问题分析及解决方案- 1 -1.1 题目要求- 1 -1.2 题目分析- 1 -1.2.1 信号的产生- 1 -1.2.2 信号幅度控制- 1 -1.2.3 信号频率控制- 1 -1.2.4 波形切换- 2 -1.3 程序设计流程- 2 -1.4 解决方案- 2 -2. 单片机选型及硬件配置- 3 -2.1 单片机及元件选择- 3 -2.2 i/o地址分配- 3 -2.3 系统硬件原理图- 4 -3. dac0832简介- 4 -4. 软件实现- 6 -4.1 软件代码- 6 -4.2 程序调试- 9 -5. 心得体会- 14 -参考书目- 16 -i单片机课程设计1. 问题分析及解决方案1.1 题目要求多功能信号发生器设计 （1）信号发生器能产生50-200hz的正弦波、方波、三角波、锯齿波，数码管显示信号频率； （2）输出哪一种波形由四个按键控制；（3）波形的极性、幅度、周期、占空比可由按键操作设置和修改。1.2 题目分析1.2.1 信号的产生利用8位d/a转换器dac0832，可以将8位数字量转换成模拟量输出。数字量输入的范围是0255之间，对应的模拟量输出范围在正负参考电压之间。由此，可以利用单片机的并行口输出的数字量，产生波形。1.2.2 信号幅度控制因dac0832的模拟量输出范围在正负参考电压之间，也就是说，当数字量输入为00h时，dac0832的输出是vref-，当数字量输入为ffh时，dac0832的输出是vref+。所以，为了调节输出波形的幅度，只要调节vref即可，可在vref+端接一电位器，调节vref的电压，即可达到调节波形电压的目的。1.2.3 信号频率控制在单片机的p2口接8位的拨码开关，将其开关状态转换为8位二进制数，作为延时常数，即可调节输入信号的频率。1.2.4波形切换利用4位dip开关来选择波形，并通过4个led进行指示。1.3 程序设计流程图1 程序设计流程1.4 解决方案由于输出信号的频率较低，可选用at89c51作为控制器，其中方波，锯齿波，三角波只通过一定的延时完成波形的输出，正弦波还需用查表法来，单片机输出的为数字量而生活中用到的为模拟量，故需经过d/a转换器dac0832把数字量变为模拟量输出。而dac0832输出的为电流信号，而我们需要的是电压信号，故采用了一个集成运放将电流信号转换为电压信号，再通过一级集成运放将单极性的电压信号转换为双极性的电压信号。输出波形的类型以及频率均是通过拨码开关来控制的，由于单片机输出四种波形故用了4个拨码开关，这样每一位能够控制一中波形的输出。波形频率的控制通过8位拨码开关来控制，这样控制精度可以达到1hz，范围为1hz-255hz。输出波形的幅值是通过一个调节dac0832的参考电压来实现的。2. 单片机选型及硬件配置2.1 单片机及元件选择表1 单片机及元件选择元件名称型号元件名称型号单片机at89c51集成块dac0832晶振12mhz拨码开关dipsw_8电容22u拨码开关dipsw_42.2 i/o地址分配p0口用于输出波形，p0口输出的数字量通过dac0832转换为模拟量，也就是电压信号，然后通过示波器就可以观察单片机输出的波形。p1.0p1.3用于点亮不同的led指示灯，从而指示单片机输出波形的类型。当p1.0=0时第一个led等被点亮表示单片机输出的为方波，当p1.1=0时第二个led等被点亮表示单片机输出的为锯齿波，当p1.2=0时第三个led等被点亮表示单片机输出的为三角波，当p1.3=0时第四个led等被点亮表示单片机输出的为三角波。p2口输入8位拨码开关状态控制波形频率，这样输出波得频率可以在1-255hz之间任意选择。p3.0p3.3. 用于输出波形类型的控制，主要通过四位拨码开关的输入量的不同让单片机输出相应的波形，拨码开关的四种状态如下：p3.0=0,p3.1=1，p3.2=1，p3.3=1时输出方波；p3.0=1,p3.1=0，p3.2=1，p3.3=1时输出锯齿波；p3.0=1,p3.1=1，p3.2=0，p3.3=1时输出三角波；p3.0=1,p3.1=1，p3.2=1，p3.3=0时输出正弦波。p3.6用于给dac0832给写数据信号。2.3 系统硬件原理图图2 信号发生计硬件原理电路3.dac0832简介dac0832是一个8位d/a转换器。单电源供电，从+5+15v均可正常工作。基准电压的范围为-10v+10v；电流建立时间为1us；coms工艺，低功耗20mw。dac0832转换芯片为20引脚，双列直插式封装。其引脚图如下图：图3 dac0832引脚图d/a转换电路是一个r-2r t型电阻网络，实现8为数据的转换。其引脚信号说明如下：di0di7：转换数据输入。：片选信号输入，低电平有效。ile：数据锁存允许信号输入，高电平有效。：第1写入信号输入，低电平有效。：第2写入信号输入，低电平有效。：数据传送控制信号输入，低电平有效。：电流输出1；：电流输出2；：反馈电阻端。：基准电压，其电压可正可负，范围为-10v+10v。dgnd：数字地。agnd：模拟地。vcc：芯片工作电源，从+5+15v均可正常工作。4.软件实现4.1 软件代码 #include #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int #define dac0832 xbyte0xffff sbit squ_k =p30;/p30-p33为拨码开关输入，用来控制输出波形 sbit saw_k =p31; sbit tri_k =p32; sbit sin_k =p33; sbit squ_l =p10;/p10-p13点亮led灯，用来指示拨码开关的状态 sbit saw_l =p11; sbit tri_l =p12; sbit sin_l =p13; sbit intad =p33; uchar code sin_tab=0,0,0,0,1,2,3,4,5,6,8, /输出正弦波时用查表的方法 9,11,13,15,17,19,22,24, 27,30,33,36,39,42,46,49, 53,56,60,64,68,72,76,80, 84,88,92,97,101,105,110,114, 119,123,128,132,136,141,145,150, 154,158,163,167,171,175,179,183, 187,191,195,199,202,206,209,213, 216,219,222,225,228,231,233,236, 238,240,242,244,246,247,249,250, 251,252,253,254,254,255,255,255;/*/方波发生函数/*void square() uchar a,b; for(a=0;a127;a+) dac0832=0xff; p2=0xff; b=p2; while(b-); for(a=0;a127;a+) dac0832=0; p2=0xff; b=p2; while(b-); /*/锯齿波发生函数/*void sawtooth() uchar a,b; for(a=0;a255;a+) dac0832=a; p2=0xff; b=p2; while(b-); /*/三角波发生函数/*void triang() uchar a,b; for(a=0;a1;a=a-2) dac0832=a; p2=0xff; b=p2; while(b-); /*/正弦波发生函数/*void sinwave() uchar a,b; for(a=0;a0;a-) dac0832=sin_taba; p2=0xff; b=p2; while(b-); /*/主函数/*void main() p1=0xff; p2=0xff; p3=0xff; while(1) dac0832=0; if(squ_k=0)/输出方波led灯和波形同频率闪烁 squ_l=0; square(); squ_l=1; if(saw_k=0) /输出锯齿波led灯和波形同频率闪烁 saw_l=0; sawtooth(); saw_l=1; if(tri_k=0) /输出三角波led灯和波形同频率闪烁 tri_l=0; triang(); tri_l=1; if(sin_k=0) /输出正弦波led灯和波形同频率闪烁 sin_l=0; sinwave(); sin_l=1; 4.2 程序调试（1）首先点击图4中呈蓝色的小图标在出现的对话框中单击output在create hex fi选项前打上“”，其它选项为默认设置，单击确定，这样在编译程序时就可生成用于下载到单片机中的.hex文件。图4 生成.hex文件对话框（2）在proteus下对搭建好的电路进行仿真时，首先需给单片机下载程序，将鼠标放到单片机上双击，弹出如图5所示的对话框，在“program file”一栏中点击右面的“”按钮，找到在keil c下生成的.hex文件将其选中，点击“确定”按钮即可将程序下载到单片机中。图5 添加.hex文件对话框（3） 程序下载好后，点击运行按钮，进行仿真，仿真界面如图6所示。图6 仿真界面显示（4）拨动拨码开关使p1.0=0，p2=50，此时单片机输出频率为50hz的方波，如图7所示。图7 50hz时方波波形（5）改变单片机输出频率为200hz，波形如图8所示。图8 200hz方波波形显示（6）拨动拨码开关使p1.1=0，p2=50，此时单片机输出频率为50hz的锯齿波，如图9所示。图9 50hz时锯齿波波形（7）改变单片机输出频率为200hz，波形如图10所示。图10 200hz锯齿波波形显示（8）拨动拨码开关使p1.2=0，p2=50，此时单片机输出频率为50hz的三角波，如图11所示。图11 50hz时三角波波形（9）改变单片机输出频率为200hz，波形如图12所示。图12 200hz三角波波形显示（10）拨动拨码开关使p1.3=0，p2=50，此时单片机输出频率为50hz的正弦波，如图13所示。图13 50hz时正弦波波形（11）改变单片机输出频率为200hz，波形如图14所示。图14 200hz正弦波波形显示5.心得体会通过这次课程设计，使我对单片机以及d/a转换器有了更加深入的理解，其中包括各自的原理、结构、各引脚的含义作用以及在电路中的连接方式等。并且更为深入的了解了电路的分析与搭