课程设计--基于51单片机的信号发生器的设计.doc

通信工程学院课程设计说明书题 目 信号发生器的设计 课 程 名 称 单片机原理及应用A 专 业 电子信息工程 目 录一、课程设计目的二、课程设计任务三、课程设计要求四、课程设计思路五、课程设计软件仿真结果截图六、课程设计体会七、主要参考文献八、附录：源程序代码1、 课程设计目的：在学习单片机原理及应用A课程的基础上，进一步深入理解MCS-51单片机的结构、工作原理和应用技术，提高单片机控制系统设计、研发的能力；按照教学计划的要求，利用一周时间，综合应用所学知识，设计具有一定功能的小型单片机控制系统，培养学生一定的自学能力和独立分析问题、解决问题的能力，要求学生能通过独立思考、查阅工具书、参考文献，提出自己的设计方案，找出设计中遇到问题的解决途径。2、 课程设计要求：1、整个课程设计的各个环节都要自己动手。2、通过TLC5615串行D/A转换芯片完成信号发生器设计，经由示波器观察信号波形；3、采用C语言编程实现； 4、其他要求参见“nKDE-51单片机实验教学系统实验指导书；5、基本任务为必做项目，附加任务为选做项目；6、对课程设计进行总结，撰写课程设计说明书。三、课程设计任务：1、基本任务：利用nKDE-51单片机实验教学系统上的硬件资源，实现信号发生器的功能。2、附加任务：通过键盘（1）选择输出信号的波形； （2）调整幅度、频率等参数。3、工作量要求：（1）设计的硬件电路图与程序流程图； （2）源程序代码； （3）系统运行结果符合课程设计要求。四、课程设计思路：TLC56151、TLC5615芯片结构：引脚功能：DIN：串行数据输入端 OUT SCLK SCLK：串行时钟输入端 REFin CS CS：片选端，低电平有效 DIN OUT:DAC模拟电压输出端 DOUT REFin：基准输入端2、TLC5615芯片工作原理：TLC5615由16位转换寄存器、控制逻辑、10位DAC寄存器、上电复位、DAC、外部基准放大器、基准电压倍增器等部分组成。TLC5615通过固定增益为2 的运放缓冲电阻串接网络，把10位数字数据转换成模拟电压。上电时，内部电路吧10DAC寄存器复位至全0，其输出具有与基准输入相同的极性。（1）数据输入。由于DAC是12位寄存器，所以在写入10位数据后，最低2位写入2个“0”。（2）输出缓冲器。输出缓冲器具有满电源电压幅度输出，它带有短路保护并能驱动有100pF负载电容的2k负载。（3）外部基准。外部基准电压输入经过缓冲，使得DAC输入电阻与代码无关。因此，REFin的输入电阻为10M，输入电容典型值为5pF，它们与输入代码无关。基准电压决定DAC的满度输出。（4）逻辑接口。逻辑输入端可使用TTL或CMOS逻辑电平。使用满电源电压幅度时，CMOS逻辑可得到最小的功耗。使用TTL逻辑电平是，功耗需求增加约2倍。（5）串行时钟和更新速率。TLC5615的最大串行时钟频率近似为14MHz。通常，数字更新速率受片选周期的限制。对于满度输入阶跃跳变，10位DAC的建立时间约为12.5s，这把更新频率限制在80KHz。当片选信号为低电平时，输入数据读入16bit移位寄存器。SCLK输入的上升沿把数据移入输入寄存器，接着，CS的上升沿把数据传送至DAC寄存器，当CS为高电平时，输入的数据不能由时钟同步送入输入寄存器。所有CS的跳变应发生在SCLK输入为低电平时。DIN只需要输入12位数据，DIN输入的12位数据中，前10位为TLC5615输入的D/A转换数据，并且输入时，高位在前，低位在后，后2位必须写入为0的2位数值，因为TLC5615的DAC输入锁存器为12位宽。3、 总流程图：开始键盘扫描（确定是否改变频率、幅度）检测按键，确定输出波形4、 程序编译及软件仿真电路原理图：元器件列表：元器件名称所属类型AT89C51Microprocessor ICSCRYSTAL 晶振MisecllaneousCAP 电容CapacitorRESPACK-8ResistorCAP电容CapacitorSWITCH按键Switches&relaysTLC5615C(L)DData ConvertersLM016L液晶显示Display五、课程设计软件仿真结果截图：1、按下三角波键示波器输出三角波，同时液晶屏上显示“san jiao bo”2、 按下“锯齿波”键示波器输出三角波，同时液晶屏上显示“ju chi bo”3、 按下“方波”键示波器输出三角波，同时液晶屏上显示“fang bo”4、 按下“正弦波”键示波器输出三角波，同时液晶屏上显示“sine”5、 当无任何键按下时示波器输出直线，同时液晶屏上显示“wave” 6、显示字符“三”：6、 课程设计体会：本次课程设计我做的是信号发生器，参考相关书籍和老师给的程序，很快就把三角波、锯齿波、方波、正弦波四种波形显示出来了。后面就是波形显示切换和在液晶屏上显示对应波形说明的问题。在老师同学和自己的努力下，在原程序上利用IF语句和SWITCH语句实现了波形按键切换功能，即想要显示方波按下“方波”键即可。另外我们这组还在LCM 1602液晶屏上显示出了汉字，通过参考资料加上自己对汉字显示原理的理解，最终在液晶屏上显示出汉字“三”，虽然只是简单的“三”，但是过程是相当不容易。这次课程设计很有趣，让我实实在在收获了不少东西，知道了DA转换和LCM1602显示的原理，尤其是在LCM 1602汉字的显示原理。这次课程设计也提高了我的编程能力和同学的合作能力。7、 主要参考文献：1、nKDE51单片机实验教学系统实验指导书南京邮电大学，2011年2、单片机原理与应用及C51程序设计（第2版），谢维成等编著，清华大学出版社，2009年3、单片机原理及应用（第2版），李建忠，西安电子科技大学出版社，2008年4、基于protues的51系列单片机设计与仿真侯玉宝 陈忠平 李成群等编著，电子工业出版社八、源程序代码： LCM1602.H#ifndef LCM1602_h#define LCM1602_h#define BUSYFLAG0x80#define BLINK0x01#define NOBLINK0x00unsigned char LCMReadState(void);void LCMDelay(int);void LCMWriteCmd(unsigned char);void LCMWriteData(unsigned char);void LCMClear(void);void LCMInit(void);void LCMGotoXY(unsigned char,unsigned char);void LCMDisplayChar(unsigned char,unsigned char,unsigned char);void LCMDisplayString(unsigned char,unsigned char,unsigned char*);void LCMBlink(unsigned char,unsigned char,unsigned char);#endifBOXING.H#include #include #include #include #define OSC22118400#define BAUDRATE9600sbitDIN = P14; /串行数据输入端sbitSCK = P15; /串行时钟输入端sbitCS = P16; /DA片选端sbit S0= P20; / 三角波sbit S1= P21; /锯齿波sbit S2= P22; /方波波sbit S3= P23;/正弦波 /正弦波unsigned char code type256= 0x80,0x83,0x86,0x89,0x8c,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb3,0xb6,0xb9,0xbc,0xbf,0xc1,0xc4,0xc7,0xc9,0xcc,0xce,0xd1,0xd3,0xd5,0xd8,0xda,0xdc,0xde,0xe0,0xe2,0xe4,0xe6,0xe8,0xea,0xeb,0xed,0xef,0xf0,0xf1,0xf3,0xf4,0xf5,0xf6,0xf8,0xf9,0xfa,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xfe,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfe,0xfe,0xfd,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xfa,0xf9,0xf8,0xf6,0xf5,0xf4,0xf3,0xf1,0xf0,0xef,0xed,0xeb,0xea,0xe8,0xe6,0xe4,0xe2,0xe0,0xde,0xdc,0xda,0xd8,0xd5,0xd3,0xd1,0xce,0xcc,0xc9,0xc7,0xc4,0xc1,0xbf,0xbc,0xb9,0xb6,0xb3,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99,0x96,0x93,0x90,0x8c,0x89,0x86,0x83,0x80,0x7d,0x7a,0x77,0x74,0x70,0x6d,0x6a,0x67,0x64,0x61,0x5e,0x5b,0x58,0x55,0x52,0x4f,0x4d,0x4a,0x47,0x44,0x41,0x3f,0x3c,0x39,0x37,0x34,0x32,0x2f,0x2d,0x2b,0x28,0x26,0x24,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0f,0x0d,0x0c,0x0b,0x0a,0x08,0x07,0x06,0x06,0x05,0x04,0x03,0x03,0x02,0x02,0x02,0x01,0x01,0x00,0x00,0x00,0x01,0x01,0x02,0x02,0x02,0x03,0x03,0x04,0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x0a,0x0b,0x0c,0x0d,0x0f,0x10,0x11,0x13,0x15,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x24,0x26,0x28,0x2b,0x2d,0x2f,0x32,0x34,0x37,0x39,0x3c,0x3f,0x41,0x44,0x47,0x4a,0x4d,0x4f,0x52,0x55,0x58,0x5b,0x5e,0x61,0x64,0x67,0x6a,0x6d,0x70,0x74,0x77,0x7a,0x7d;void DAConvert(unsigned int da)/并行转串行int i;da = 2;da &= 0xFFC;SCK = 0;CS = 0;for(i=0;i12;i+)if(da & 0x800) DIN = 1;else DIN = 0;SCK = 1;SCK = 0;da = 1;CS = 1;SCK = 1;DIN = 1;void Delay(unsigned int t) unsigned int i; while(t-) for(i=0;i100;i+);void ling () LCMClear() ; LCMDisplayString(1,5,wave ); while(1) DAConvert(0); if(S0=0|S1=0|S2=0|S3=0)break;void sanjiaobo() LCMClear() ; LCMDisplayString(1,2,san jiao bo);while(1) unsigned int i;for(i=0;i0;i-) DAConvert(i);if(S0=1)break; void juchibo() LCMClear() ; LCMDisplayString(1,2,ju chi bo);while(1)unsigned int i;for (i=0;i256;i+) DAConvert(i); if(S1=1)break;void fangbo() LCMClear() ; LCMDisplayString(1,2,fang bo);while (1)DAConvert(40);Delay(50);DAConvert(0);Delay(50);if(S2=1)break; void sine() LCMClear() ; LCMDisplayString(1,5,sine); while(1) unsigned char i;DAConvert(typei);i+; if(S3=1)break;void boxing(void) int key=0; while(1) if ( S0=1&S1=1 & S2=1 &S3=1 ) key=0; if ( S0=0) key=1; if ( S1=0) key=2; if ( S2=0) key=3; if ( S3=0) key=4;switch (key)case 0: ling(); break; case 1: sanjiaobo(); break; case 2: juchibo(); break; case 3: fangbo(); break; case 4: sine(); break;LCM1602.C#include #include #include #include #define BUSYFLAG0x80#define BLINK0x01#define NOBLINK0x00#define LCM_DBP0sbit LCM_RS= P10;sbit LCM_RW= P11;sbit LCM_E= P12;sbit LCM_BLC= P13;unsigned int data DelayConst = 140;/*函数名：LCMDelay功 能：通过循环的方式延时参 数：int，表示要延时的毫秒数*/void LCMDelay(int ms)unsigned int i,cnt;cnt = DelayConst * ms;for(i=0;icnt;i+);/*函数名：LCMReadState功 能：查询LCM的忙标志/当前AC地址返 回：BYTE，最高bit为1表示忙，为0表示闲*/unsigned char LCMReadState(void)unsigned char state;LCM_E = 0;LCM_RS = 0;LCM_RW = 1;LCM_E = 1;_nop_();_nop_();state = LCM_DB;LCM_E = 0;return state;/*函数名：LCMClear功 能：清屏*/void LCMClear(void)LCMDelay(1);LCM_E = 0;LCM_RS = 0;LCM_RW = 0;LCM_DB = 0x01;LCM_E = 1;_nop_();_nop_();LCM_E = 0;LCMDelay(1);/*函数名：LCMWriteCmd功 能：向LCM写入控制字参 数：BYTE，命令字节。写入前不判断忙表示(因为初始化过程中不能判断)*/void LCMWriteCmd(unsigned char cmd)LCMDelay(1);LCM_E = 0;LCM_RS = 0;LCM_RW = 0;LCM_DB = cmd;LCM_E = 1;_nop_();_nop_();LCM_E = 0;/*函数名：LCMWriteData功 能：向LCM写入数据参 数：BYTE，将要写入的数据*/void LCMWriteData(unsigned char dc)while(LCMReadState() & BUSYFLAG);LCM_RS = 1;LCM_RW = 0;LCM_DB = dc;LCM_E = 1;_nop_();_nop_();LCM_E = 0;/*函数名：LCMInit功 能：初始化LCM参 数：DWORD，晶振频率(Hz)，供计算延时常数*/void LCMInit(void)LCMDelay(60);/ 延时60ms，等待LCM复位LCMWriteCmd(0x38);/ 功能设置：8位接口，2行，5x7字符点阵LCMDelay(5);/ 延时LCMWriteCmd(0x38);/ 第二次LCMDelay(1);/ 延时LCMWriteCmd(0x38);/ 此后可以通过监测忙标志判断指令执行情况while(LCMReadState() & BUSYFLAG);LCMWriteCmd(0x08);/ 关闭显示 while(LCMReadState() & BUSYFLAG);LCMWriteCmd(0x01);/ 清屏while(LCMReadState() & BUSYFLAG);LCMWriteCmd(0x06);/ 显示地址自动增量，整体不移位while(LCMReadState() & BUSYFLAG);LCMWriteCmd(0x0e);/ 开显示，开光标，不闪烁while(LCMReadState() & BUSYFLAG);/*函数名：LCMGotoXY功 能：移动光标到X行，Y列参 数：BYTE，x表示行(0,1)，y表示列(横向，取值00x0f)*/void LCMGotoXY(unsigned char x,unsigned char y)/ x:行(01) y:列(0F)unsigned char cmd;if(x=0)cmd = 0x80 | y;elsecmd = 0x80 | 0x40 | y; /（第1行第0列为40H开始）LCMWriteCmd(cmd);while(LCMReadState() & BUSYFLAG);/*函数名：LCMDisplayString功 能：从指定的位置开始显示字符串参 数：x表示行(0,1)，y表示列(横向，取值00x0f)，*str为指向将要显示的字符串的指针*/void LCMDisplayString(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char* str)unsigned char ptr;ptr = 0;while(*(str+ptr) != 0)LCMDisplayChar(x,(y+ptr),*(str+ptr);ptr+;#include #include #define BUSYFLAG0x80#define BLINK0x01#define NOBLINK0x00#define OSC22118400unsigned char ucTH,ucTL,Ticks;/*/ 函数名：T0ISR/ 功 能：50ms中断服务程序/*void T0ISR(void) interrupt 1TH0 = ucTH;TL0 = ucTL;TR0 = 1;Ticks +;if(Ticks = 20)Ticks = 0; LCM_BLC = 0;void main(void)/ 初始化EA = 0;/ 停止所有中断Ticks = 0;ucTH = (65536-OSC/12/20)/256;/ 计算50ms定时的时间常数ucTL = (65536-OSC/12/20)%256;TMOD = 0x01;/ T0：模式1，16位定时器TH0 = ucTH;TL0 = ucTL;ET0 = 1;/ T0允许中断TR0 = 1;/ 启动定时器EA = 1;/ 打开总中断允许LCMInit();LCMClear(); while(1) boxi