北京交通大学单片机课设波形发生器结题报告.doc

单片机原理及其接口技术课程设计预习报告成员: 学院: 班级: 指导老师: 关宇 日期: 波形发生器一、设计任务：设计制作一个简易的波形发生器，该波形发生器能产生正弦波、锯齿波、三角波，通过按键控制可以改变输出信号的频率和幅度。二、设计指标：基本要求：1、 能产生正弦波、锯齿波、三角波3种周期波形2、 通过按键P3.0实现选波形3、 通过按键P3.1实现调频加，通过按键P3.2实现调频减4、 通过按键P3.3实现调幅加，通过按键P3.4实现调幅减三、系统框图：各种波形输出运放D/A转换AT89C51开关 四、方案设计与论证：利用韦福WAVE6000系列仿真系统实现。主要利用其中8051,D/A0832,按键等模块实现波形发生器的各类要求。1、 波形选择：像C语言一样，在WAVE6000编程中设置一个变量，利用按键的控制使它在00H-02H之间变化，三种变化分别对应三种波形，利用8051实时地对P3.0口进行扫描，一旦检测到此按键为“0”，就对此变量加1，而后跳到对应的波形子程序上去。2、 三种波形的实现： 正弦波：（1） 给R3赋值#03H，代表每调用一次,就输出三个周期后返回,这样在最低频时也能保证每秒钟检测三次按键,确保了键盘的灵敏度。再低的话由各程序初始化带来的误差会更明显。（2） 正弦波低频表容量R1：100，正弦波高频表容量R1:16, R1为正弦波表容量-1,-1是由算法决定的。程序通过查表描点输出近似连贯的正弦波形。（3） 通过对P3.1P3.4的按键控制可以实现调频、调幅。三角波：（1）给R3赋值#03H，代表每调用一次,就输出三个周期后返回,这样在最低频时也能保证每秒钟检测三次按键,确保了键盘的灵敏度。再低的话由各程序初始化带来的误差会更明显。（2）三角波低频表容量R1：100，三角波高频表容量R1:19, R1为三角波表容量-1,-1是由算法决定的。程序通过查表描点输出近似连贯的三角波形。（3）通过对P3.1P3.4的按键控制可以实现调频、调幅。锯齿波：（1）给R3赋值#06H，代表每调用一次,就输出六个周期后返回,这样在最低频时也能保证每秒钟检测六次按键,确保了键盘的灵敏度。再低的话由各程序初始化带来的误差会更明显。（2）锯齿波低频表容量R1：50，正弦波高频表容量R1:10, R1为锯齿波表容量-1,-1是由算法决定的。程序通过查表描点输出近似连贯的锯齿波形。（3）通过对P3.1P3.4的按键控制可以实现调频、调幅。3、 频率调节： 在21H单元中赋值#13H，频率加、减子程序中变化范围：01H14H（十进制为20），通过按键P3.1和P3.2可以实现频率加和频率减，步长为1.4、 幅度调节：在22H单元中赋值#01H，幅度加、减子程序中变化范围：00H0AH（十进制为10），通过按键P3.3和P3.4可以实现幅度加和幅度减，步长为1.五、系统电路板接线图：接线：（1）由P2.7控制DAC0832的CS端（所以其DPTR的地址最高位应该是0）；（2）P3.0、P3.1、P3.2、P3.3、P3.4分别接至开关K1、K2、K3、K4、K5；（3）运放输出端接示波器输入端，示波器另一端接地。六、各个模块程序流程图及程序：1.主程序流程图：开始初始化（设置各变量）主程序调用按键检测子程序YN调用延时子程序主程序：判断选波调用相应波子程序调用频率子程序RET1.主程序：ORG 0000HLJMP MAIN;*0.初始化*电阻选用10k,电容120nf,电容最好不要超过200nfMAIN: MOV 20H,#01H ;a.波形标号,0-2分别为正弦波,三角波,锯齿波 MOV 21H,#13H ;b.频率参数,变化范围1-20 MOV 22H,#01H ;c.幅值参数,变化范围1-10 本程序幅值的变化是通过查表实现的;*主程序*本段的作用是处理各种参数,并判断该执行哪种波形子程序 START: LCALL READKEY ;调用检测按键程序 MOV A,20H ;判断波形 CJNE A,#00H,NEXT0 ;载入波形标号,根据不同的变量值调用不同的子程序 LCALL SIFUNC ;然后再跳回主程序,根据READKEY刷新后的各种参数重新计算数据 LJMP START ;循环 NEXT0: MOV A,20H CJNE A,#01H,NEXT1 LCALL TRFUNC LJMP START NEXT1: LCALL SAFUNC LJMP START 2.按键检测子程序流程图：主程序调用P3.0=0？波形变换控制变量P3.1=0？P3.2=0？P3.3=0？P3.4=0？NYYNNNNYYY频率变化步长加1频率变化步长减1幅度变化步长加1幅度变化步长减1延时子程序延时子程序延时子程序延时子程序延时子程序2.按键检测子程序：READKEY: MOV A,P3 ;判断按键状态 JNB ACC.0,RP10 JNB ACC.1,RP11 JNB ACC.2,RP12 JNB ACC.3,RP13 JNB ACC.4,RP14 DONE:RET RP10:LJMP PROM0 RP11:LJMP PROM1 RP12:LJMP PROM2 RP13:LJMP PROM3 RP14:LJMP PROM4 PROM0: ;/改变各种参数,调用延时DELAY INC 20H MOV A,20H CJNE A,#03H,DELAY MOV A,#00H MOV 20H,A LJMP DELAY PROM1: INC 21H MOV A,21H CJNE A,#14H,DELAY MOV A,#01H MOV 21H,A LJMP DELAY PROM2: DEC 21H MOV A,21H CJNE A,#00H,DELAY MOV A,#13H MOV 21H,A LJMP DELAYPROM3: INC 22H MOV A,22H CJNE A,#0BH,DELAY MOV 22H,#01H LJMP DELAY PROM4: DEC 22H MOV A,22H CJNE A,#00H,DELAY MOV 22H,#0AH LJMP DELAY3.延时子程序流程图：主程序调用延时1s按键检测子程序延时时间计算步骤：T=8*250*250*2us=1s8：6个NOP指令+DJNZ2字节指令2个250：双层DJNZ循环嵌套，每一层都是十进制250个2us：8051机械周期3.延时子程序：DELAY: ;延时防抖,防止重复输入,执行500000个机器周期,1秒 MOV 30H,#0FAH MOV 31H,#0FAH DLLP: NOP NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ 30H,DLLP MOV 30H,#0FAH DJNZ 31H,DLLP LJMP READKEY4.正弦波子程序流程图：主程序调用低频段？Y调用按键程序N高频段程序查相应段表描点输出正弦波形P3.1P3.4=0?Y低频段程序NP3.0=0？NY相应波形子程序4.正弦波子程序：SIFUNC: ;*正弦波MOV A,21HCJNE A,#10,LOOPLOOP:JNC SIFUNC1LJMP SIFUNC2SIFUNC1: MOV R3,#03H ;R3代表每调用一次,就输出三个周期后返回,这样在最低频时也能保证每秒钟检测三次按键,确保了键盘的灵敏度.再低的话由各程序初始化带来的误差会更明显 MOV R1,#100 ;R1为正弦表容量-1,-1是由算法决定的 MOV R2,#00H ;载入表容量 SLP: ;*输出下降段波形,这里SLP中的P只代表查得的值是上升段,输出的波形自然就是下降段 MOV DPTR,#SINE MOV A,R2 ;载入表内指针 MOVC A,A+DPTR ;查表 MOV B,#10 DIV AB MOV 24H,B MOV B,22H MUL AB MOV 25H,A MOV A,22H MOV B,24H MUL AB MOV B,#10 DIV AB ADD A,25H MOV DPTR,#0000H MOVX DPTR,A LCALL FREQ2 ;调用频率函数(在此函数中描点) INC R2 ;调整指针 DJNZ R1,SLP ;判断表是否查完 MOV R1,#80 ;重新初始化,准备反向查表 MOV R2,#00H DJNZ R3,SLP RET SINE: ；低频段表DB 080H,08aH,094H,09dH,0a7H,0b0H,0baH,0c2HDB 0cbH,0d3H,0daH,0e1H,0e7H,0edH,0f2H,0f6HDB 0f9H,0fcH,0feH,0ffH,0ffH,0ffH,0feH,0fcHDB 0f9H,0f6H,0f2H,0edH,0e7H,0e1H,0daH,0d3HDB 0cbH,0c3H,0baH,0b1H,0a7H,09eH,094H,08aHDB 080H,076H,06cH,062H,058H,04fH,046H,03dHDB 034H,02dH,025H,01eH,018H,013H,0eH,09HDB 06H,03H,01H,00H,00H,00H,01H,03HDB 06H,09H,0dH,012H,018H,01eH,025H,02cHDB 034H,03cH,045H,04eH,058H,061H,06bH,075H,07CH SIFUNC2: MOV R3,#03H ;R3代表每调用一次,就输出三个周期后返回,这样在最低频时也能保证每秒钟检测三次按键,确保了键盘的灵敏度.再低的话由各程序初始化带来的误差会更明显 MOV R1,#10H ;R1为正弦表容量-1,-1是由算法决定的 MOV R2,#00H SLP1: MOV DPTR,#SINE1 MOV A,R2 ;载入表内指针 MOVC A,A+DPTR ;查表 MOV B,#10 DIV AB MOV 24H,B MOV B,22H MUL AB MOV 25H,A MOV A,22H MOV B,24H MUL AB MOV B,#10 DIV AB ADD A,25H MOV DPTR,#0000H MOVX DPTR,A LCALL FREQ1 ;调用频率函数(在此函数中描点) INC R2 ;调整指针 DJNZ R1,SLP1 ;判断表是否查完 MOV R1,#10H ;重新初始化,准备反向查表 MOV R2,#00H DJNZ R3,SLP1 RET SINE1: ；高频段表DB 080H,0b0H,0daH,0f6H,0ffH,0f6H,0daH,0b1HDB 080H,04fH,025H,09H,00H,09H,025H,04eH,05FH5.三角波子程序流程图：主程序调用低频段？Y调用按键程序N高频段程序查相应段表描点输出三角波形P3.1P3.4=0?Y低频段程序NP3.0=0？NY相应波形子程序5.三角波子程序：TRFUNC: ;*三角波MOV A,21HCJNE A,#10,LOOP1LOOP1:JNC TRFUNC1LJMP TRFUNC2TRFUNC1: MOV R3,#03H ;R3代表每调用一次,就输出三个周期后返回,这样在最低频时也能保证每秒钟检测三次按键,确保了键盘的灵敏度.再低的话由各程序初始化带来的误差会更明显 MOV R1,#100 ;R1为正弦表容量-1,-1是由算法决定的 MOV R2,#00H TLP: MOV DPTR,#TRAN MOV A,R2 MOVC A,A+DPTR ; MOV B,#10 DIV AB MOV 24H,B MOV B,22H MUL AB MOV 25H,A MOV A,22H MOV B,24H MUL AB MOV B,#10 DIV AB ADD A,25H MOV DPTR,#0000H MOVX DPTR,A ; LCALL FREQ2 ; INC R2 DJNZ R1,TLP MOV R2,#00H MOV R1,#100 DJNZ R3,TLP RET TRAN: ；低频段表 DB 0,5,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85,90,95,100,105,110,115,120,125,130,135,140,145,150,155,160,165,170,175,180,185,190,195,200,205,210,215,220,225,230,235,240,245,250,245,240,235,230,225 DB 220,215,210,205,200,195,190,185,180,175,170,165,160,155,150,145,140,135,130,125,120,115,110,105,100,95,90,85,80,75,70,65,60,55,50,45,40,35,30,25,20,15,10,5,0TRFUNC2: MOV R3,#03H ;R3代表每调用一次,就输出三个周期后返回,这样在最低频时也能保证每秒钟检测三次按键,确保了键盘的灵敏度.再低的话由各程序初始化带来的误差会更明显 MOV R1,#19 ;R1为正弦表容量-1,-1是由算法决定的 MOV R2,#00H TLP1: MOV DPTR,#TRAN1 MOV A,R2 MOVC A,A+DPTR ; MOV B,#10 DIV AB MOV 24H,B MOV B,22H MUL AB MOV 25H,A MOV A,22H MOV B,24H MUL AB MOV B,#10 DIV AB ADD A,25H MOV DPTR,#0000H MOVX DPTR,A ; LCALL FREQ1 ; INC R2 DJNZ R1,TLP1 MOV R2,#00H MOV R1,#19 DJNZ R3,TLP1 RET TRAN1: ；高频段表 DB 0,24,48,72,96,120,144,168,192,216,240,216,192,168,144,120,96,72,48,24 6.锯齿波子程序流程图：主程序调用低频段？Y调用按键程序N高频段程序查相应段表描点输出锯齿波形P3.1P3.4=0?Y低频段程序NP3.0=0？NY相应波形子程序6.锯齿波子程序：SAFUNC: ;*锯齿波MOV A,21HCJNE A,#10,LOOP2LOOP2:JNC SAFUNC1LJMP SAFUNC2SAFUNC1: MOV R3,#06H ;R3代表每调用一次,就输出六个周期后返回,这样在最低频时也能保证每秒钟检测六次按键,确保了键盘的灵敏度.再低的话由各程序初始化带来的误差会更明显 MOV R1,#50 ;R1为正弦表容量-1,-1是由算法决定的 MOV A,#00H MOV R2,A ;R2为表内指针,此程序幅值的调整是通过查不同的表实现的 MOV 29H,A ;锯齿波会将R2的表内指针起始地址额外存入29H,这样输出一个周期后就不需要重复计算R2的值了 ALP: ;锯齿波只使用一个循环,输出结束后从29H再载入当初R2的值,其他的波形会逐次将R2改回原来的值,所以只有锯齿波需要额外的29H地址 MOV DPTR,#TRAN ；锯齿波用的是三角波的表 MOV A,R2 MOVC A,A+DPTR MOV B,#10 DIV AB MOV 24H,B MOV B,22H MUL AB MOV 25H,A MOV A,22H MOV B,24H MUL AB MOV B,#10 DIV AB ADD A,25H MOV DPTR,#0000H MOVX DPTR,A LCALL FREQ2 INC R2 DJNZ R1,ALP MOV R1,#50 MOV R2,29H DJNZ R3,ALP RET SAFUNC2: MOV R3,#06H ;R3代表每调用一次,就输出三个周期后返回,这样在最低频时也能保证每秒钟检测三次按键,确保了键盘的灵敏度.再低的话由各程序初始化带来的误差会更明显,仿真证明每次调用波形子程序都会产生一个小毛刺 MOV R1,#10 ;R1为正弦表容量-1,-1是由算法决定的 MOV A,#00H ;|载入表容量=19 MOV R2,A ;|*R2为表内指针,此程序幅值的调整是通过查不同的表实现的,所以改变幅值意味着表指针跳跃19个 MOV 29H,A ;锯齿波会将R2的表内指针起始地址额外存入29H,这样输出一个周期后就不需要重复计算R2的值了 ALP1: ;锯齿波只使用一个循环,输出结束后从29H再载入当初R2的值,其他的波形会逐次将R2改回原来的值,所以只有锯齿波需要额外的29H地址 MOV DPTR,#TRAN1 ；锯齿波用的是三角波的表 MOV A,R2 MOVC A,A+DPTR MOV B,#10 DIV AB MOV 24H,B MOV B,22H MUL AB MOV 25H,A MOV A,22H MOV B,24H MUL AB MOV B,#10 DIV AB ADD A,25H MOV DPTR,#0000H MOVX DPTR,A LCALL FREQ1 INC R2 DJNZ R1,ALP1 MOV R1,#10 MOV R2,29H DJNZ R3,ALP1 RET7.频率子程序流程图:主程序调用高频？Y程序1程序2延时回相应波子程序N7.频率子程序:;*频率函数*FREQ1: MOV R5,21H DELAY1:DJNZ R5,DELAY1RETFREQ2: MOV A,21H SUBB A,#9 MOV B,#10H MUL AB MOV R5,A DELAY2:DJNZ R5,DELAY2RET END七、总实验程序：ORG 0000HLJMP MAIN;*0.初始化*电阻选用10k,电容120nf,电容最好不要超过200nfMAIN: MOV 20H,#01H ;a.波形标号,0-2分别为正弦波,三角波,锯齿波 MOV 21H,#13H ;b.频率参数,变化范围1-20 MOV 22H,#01H ;c.幅值参数,变化范围1-10 本程序幅值的变化是通过查表实现的;*主程序*本段的作用是处理各种参数,并判断该执行哪种波形子程序 START: LCALL READKEY ;调用检测按键程序 MOV A,20H ;判断波形 CJNE A,#00H,NEXT0 ;载入波形标号,根据不同的变量值调用不同的子程序 LCALL SIFUNC ;然后再跳回主程序,根据READKEY刷新后的各种参数重新计算数据 LJMP START ;循环 NEXT0: MOV A,20H CJNE A,#01H,NEXT1 LCALL TRFUNC LJMP START NEXT1: LCALL SAFUNC LJMP START ;*按键判断* 本段的作用是检测各键位的状态,并改变相应参数,同时自带延时防抖功能READKEY: MOV A,P3 ;判断按键状态 JNB ACC.0,RP10 JNB ACC.1,RP11 JNB ACC.2,RP12 JNB ACC.3,RP13 JNB ACC.4,RP14 DONE:RET RP10:LJMP PROM0 RP11:LJMP PROM1 RP12:LJMP PROM2 RP13:LJMP PROM3 RP14:LJMP PROM4 PROM0: ;/改变各种参数,调用延时DELAY INC 20H MOV A,20H CJNE A,#03H,DELAY MOV A,#00H MOV 20H,A LJMP DELAY PROM1: INC 21H MOV A,21H CJNE A,#14H,DELAY MOV A,#01H MOV 21H,A LJMP DELAY PROM2: DEC 21H MOV A,21H CJNE A,#00H,DELAY MOV A,#13H MOV 21H,A LJMP DELAYPROM3: INC 22H MOV A,22H CJNE A,#0BH,DELAY MOV 22H,#01H LJMP DELAY PROM4: DEC 22H MOV A,22H CJNE A,#00H,DELAY MOV 22H,#0AH LJMP DELAY DELAY: ;延时防抖,防止重复输入,执行500000个机器周期,1秒 MOV 30H,#0FAH MOV 31H,#0FAH DLLP: NOP NOP NOP NOP NOP NOP DJNZ 30H,DLLP MOV 30H,#0FAH DJNZ 31H,DLLP LJMP READKEY;*波形子程序*SIFUNC: ;*正弦波MOV A,21HCJNE A,#10,LOOPLOOP:JNC SIFUNC1LJMP SIFUNC2SIFUNC1: MOV R3,#03H ;R3代表每调用一次,就输出三个周期后返回,这样在最低频时也能保证每秒钟检测三次按键,确保了键盘的灵敏度.再低的话由各程序初始化带来的误差会更明显 MOV R1,#100 ;R1为正弦表容量-1,-1是由算法决定的 MOV R2,#00H ;载入表容量 SLP: ;*输出下降段波形,这里SLP中的P只代表查得的值是上升段,输出的波形自然就是下降段 MOV DPTR,#SINE MOV A,R2 ;载入表内指针 MOVC A,A+DPTR ;查表 MOV B,#10 DIV AB MOV 24H,B MOV B,22H MUL AB MOV 25H,A MOV A,22H MOV B,24H MUL AB MOV B,#10 DIV AB ADD A,25H MOV DPTR,#0000H MOVX DPTR,A LCALL FREQ2 ;调用频率函数(在此函数中描点) INC R2 ;调整指针 DJNZ R1,SLP ;判断表是否查完 MOV R1,#80 ;重新初始化,准备反向查表 MOV R2,#00H DJNZ R3,SLP RET SINE: ；低频段表DB 080H,08aH,094H,09dH,0a7H,0b0H,0baH,0c2HDB 0cbH,0d3H,0daH,0e1H,0e7H,0edH,0f2H,0f6HDB 0f9H,0fcH,0feH,0ffH,0ffH,0ffH,0feH,0fcHDB 0f9H,0f6H,0f2H,0edH,0e7H,0e1H,0daH,0d3HDB 0cbH,0c3H,0baH,0b1H,0a7H,09eH,094H,08aHDB 080H,076H,06cH,062H,058H,04fH,046H,03dHDB 034H,02dH,025H,01eH,018H,013H,0eH,09HDB 06H,03H,01H,00H,00H,00H,01H,03HDB 06H,09H,0dH,012H,018H,01eH,025H,02cHDB 034H,03cH,045H,04eH,058H,061H,06bH,075H,07CH SIFUNC2: MOV R3,#03H ;R3代表每调用一次,就输出三个周期后返回,这样在最低频时也能保证每秒钟检测三次按键,确保了键盘的灵敏度.再低的话由各程序初始化带来的误差会更明显 MOV R1,#10H ;R1为正弦表容量-1,-1是由算法决定的 MOV R2,#00H SLP1: MOV DPTR,#SINE1 MOV A,R2 ;载入表内指针 MOVC A,A+DPTR ;查表 MOV B,#10 DIV AB MOV 24H,B MOV B,22H MUL AB MOV 25H,A MOV A,22H MOV B,24H MUL AB MOV B,#10 DIV AB ADD A,25H MOV DPTR,#0000H MOVX DPTR,A LCALL FREQ1 ;调用频率函数(在此函数中描点) INC R2 ;调整指针 DJNZ R1,SLP1 ;判断表是否查完 MOV R1,#10H ;重新初始化,准备反向查表 MOV R2,#00H DJNZ R3,SLP1 RET SINE1: ；高频段表DB 080H,0b0H,0daH,0f6H,0ffH,0f6H,0daH,0b1HDB 080H,04fH,025H,09H,00H,09H,025H,04eH,05FH TRFUNC: ;*三角波MOV A,21HCJNE A,#10,LOOP1LOOP1:JNC TRFUNC1LJMP TRFUNC2TRFUNC1: MOV R3,#03H ;R3代表每调用一次,就输出三个周期后返回,这样在最低频时也能保证每秒钟检测三次按键,确保了键盘的灵敏度.再低的话由各程序初始化带来的误差会更明显 MOV R1,#100 ;R1为正弦表容量-1,-1是由算法决定的 MOV R2,#00H TLP: MOV DPTR,#TRAN MOV A,R2 MOVC A,A+DPTR ; MOV B,#10 DIV AB MOV 24H,B MOV B,22H MUL AB MOV 25H,A MOV A,22H MOV B,24H MUL AB MOV B,#10 DIV AB ADD A,25H MOV DPTR,#0000H MOVX DPTR,A ; LCALL FREQ2 ; INC R2 DJNZ R1,TLP MOV R2,#00H MOV R1,#100 DJNZ R3,TLP RET TRAN: ；低频段表 DB 0,5,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85,90,95,100,105,110,115,120,125,130,135,140,145,150,155,160,165,170,175,180,185,190,195,200,205,210,215,220,225,230,235,240,245,250,245,240,235,230,225 DB 220,215,210,205,200,195,190,185,180,175,170,165,160,155,150,145,140,135,130,125,120,115,110,105,100,95,90,85,80,75,70,65,60,55,50,45,40,35,30,25,20,15,10,5,0TRFUNC2: MOV R3,#03H ;R3代表每调用一次,就输出三个周期后返回,这样在最低频时也能保证每秒钟检测三次按键,确保了键盘的灵敏度.再低的话由各程序初始化带来的误差会更明显 MOV R1,#19 ;R1为正弦表容量-1,-1是由算法决定的 MOV R2,#00H TLP1: MOV DPTR,#TRAN1 MOV A,R2 MOVC A,A