dan正弦波信号发生器(不全)

1、辽 宁 工 学 院单片机与接口技术 课程设计（论文）题目： 正弦波信号发生器 院（系）：信息科学与工程学院 专业班级： 电气034班 学 号： 030303101 学生姓名： 张敬明 指导教师： 李宝国 教师职称： 副教授 起止时间：06-06-05至06-06-18课程设计（论文）任务及评语院（系）：信息科学与工程学院 教研室：电气学 号030303101学生姓名张敬明专业班级电气034班课程设计（论文）题目正弦波信号发生器课程设计（论文）任务完成正弦波信号发生器的硬件和软件设计。任务包括：1信号峰峰值在05V之间可调，分辨率为0.5V。2频率两档50Hz、500Hz3按键可选择峰峰值和频率

2、。4显示器可显示峰峰值和频率。5设计电源电路，信号发生器电源采用AC220V6写出程序流程图及汇编程序。指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 年 月 日辽 宁 工 学 院 课 程 设 计 说 明 书（论 文）目 录第1章 课程设计目的与要求11.1 课程设计目的11.2 课程设计的实验环境11.3 课程设计的预备知识11.4 课程设计要求1第2章 课程设计内容2第3章 课程设计的考核23.1 课程设计的考核要求23.2 课程性质与学分2第4章 设计34.1硬件框图及其设计34.2显示部分设计44.3数模(D/A)转换部分44.4正弦信号的幅度控制电路54.5软件流程图及其分析64.6系统原

3、理示意图11参考文献12第1章 课程设计目的与要求1.1 课程设计目的“单片机与接口技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。因此，要求学生能综合应用所学知识，设计与制造出具有较复杂功能的小型单片机系统，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。 能够较全面地巩固和应用“单片机”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型单片机系统设计的基本方法。 培养独立思考、独立收集资料、独立设计规定功能的单片机系统的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。1.2 课程设计的实验环境利用windows操作系统及应用软件进行绘图和编程。1.3 课程设计的预备知识熟悉单片机与接口

4、技术课程的相关知识及电子线路CAD工具软件。1.4 课程设计要求按课程设计指导书提供的课题，根据第二章给出的基本要求及参数独立完成设计，课程设计说明书应包括以下内容： 1、对设计课题进行简要阐述，并说明设计任务及具体要求。 2、论述系统设计方案，并画出总体电路结构图及功能分割图。3、能够较熟练地应用电子线路CAD工具完成单片机系统的硬件设计任务。4、各功能模块设计说明、设计实现过程及源程序。 5、能够较熟练地应用一种编辑软件编写程序，掌握单片机系统软件设计的基本方法6、课程设计报告应内容完整、字迹工整、图表整齐规范、数据详实。7、课程设计总结8、字数4000左右，有系统电气原理图。第2章 课程

5、设计内容设计技术参数1信号峰-峰值在0-5V之间可调，分辨率为0.5V。2频率两档50Hz、500Hz3按键可选择峰峰值和频率。4显示器可显示峰峰值和频率。5设计电源电路，信号发生器电源采用AC220V6写出程序流程图及汇编程序。工作量1、系统硬件框图设计说明2、输出通道控制电路设计3、按键及显示电路设计4、cpu最小系统设计5、内部定时中断服务子程序设计6、主程序设计工作计划第一天第二天第三天第四天第五天第二周DA转换器及输出通道控制电路设计按键、显示电路设计cpu最小系统设计电源的设计主程序、流程定时输出程序设计画原理图、打印第3章 课程设计的考核3.1 课程设计的考核要求课程设计采用五级

6、(优、良、中、及格、不及格)评分制。最后成绩依据课程设计论文及平时成绩决定，其中平时考核成绩占20%。3.2 课程性质与学分单片机与接口技术课程设计的课程性质：考查 学分：2第4章 设计在许多电子系统中，经常需要用到频率和幅度可调的正弦波信号作为基准或载波信号。正弦渡信号主要通过模拟电路或DDS(Direct Digital Synthesis)等两种方式产生.相对于模拟电路，DDS具有相位连续、频率分辨率高、转换速度快、信号稳定等诸多优点，因此，DDS存雷达、通信、测试、仪表等领域得到了广泛的应用。4.1硬件框图及其设计：该系统的核心部件是AD7008，AD7008是ADI公司推出的高集成度

7、DDS频率台成器。首先单片机将频率控制字发送给AD7008，在AD7008的输出端口就可以得到所需的正弦信号，为了使输出信号的频率更为稳定，将输出信号通过由MAX262构成的中心频率可调带通滤波器进行滤波处理.MAX262的中心频率通过单片机按照AD7008的输出频率进行设置。DAC0832的作用是控制输出信号的幅度。系统组成框图如图1所示 AD7008可以和外围MPU构成并行或串行两种接口方式，其中并行接口又可以分为8位和16位两种。由于系统采用8位单片机，考虑到响应速度，采用8位并行接口方式。当单片机将数据送到PO口时如果AD7008的WR引脚(与单片机的P1.0相连)出现负脉冲，则PO口

8、的数据被送入AD7008的并行寄存器。如果AD7008的LOAD引脚(与单片机的Pl.1相连)出现正脉冲，则根据TC3TC0(与单片机的PO.3PO.0相连)的逻辑关系，AD7008并行寄存器内的数据将会被送到片内命令寄存器、频率寄存器0、频率寄存器1或相位寄存器中。由此来对AD7008所产生的正弦信号进行控制。AD7008的输出引脚lOUT和IOUT通过一电阻接地，将输出电流转换成电压，再通过一运算放大器组成的减法电路后产生正弦波4.2显示部分设计以14495芯片做译码，锁存驱动芯片，LED数码管作为显示器件，通过89C51构建键盘显示系统。按键输入字09，该系统示对应数字的平方值。MC14

9、495芯片说明：MC14495常用于单片机系统中LED数码管静态显示接口的译码驱动芯片，他将输入的被显示字符的二进制码自动转换成相应的字型码，送给LED数码管显示。MC14495芯片的引脚及内部逻辑框图如图A，B所显。它是由4位锁存器、地址译码器和笔端ROM阵列以及带有限流电阻的驱动电路组成。A、B、C、D为二进制输入端，A为低位，D为高位，能直接与 MCS51相连；a、b、c、d、e、f、g为译码输入端，a为低位，g为高位LE为锁存控制端，LE为低电平时可输入数据，为高电平时代表输入数据大于或等于10，反之低电平VCR为输入数据等于15的输出指示端，高电平时代表输入数据等于15，否者为高阻态

10、。VDD为电源输入端，VSS为电源接地端，电源共给+5V即可。根据以上MC14495芯片说明，其译码输出端a-g与LED数码管的连接不需要加限流电阻。由于具有输入锁存功能，不需要再加其他辅助的锁存芯片就能直接MCS51相连，因此在设计中可以直接用端口对其进行操作，本题具体硬件设计原理，左边两个LED数码管用于显示输入的数字，右边两个LED数码管用于显示数字平方后的结果，VCR、h+i本题不需要使用。在程序处理上，设计一个显示子程序，每次调用都让四个LED数码管显示一遍所需的数据，这样在显示处理上相对方便，显示的正确性也较好，具体显示时，每次都将显示的数据与选通地址一次性送出，然后做稍微延时让数

11、据到位，之后将数据锁存，本题采用查表法查平方结果，查表在工程上是一中很有效的处理方法。4.3数模(D/A)转换部分D/A转换部分选用的是DAC0832。DAC0832是CMOS工艺制造的8位单片D/A转换器，属于R-2RT型电阻网络的8位D/A转换器，建立时间150ms，为电流输出型，并且片内带输入数字锁存器。DAC0832与8031接成的是单缓冲方式，由于DAC0832是电流输出，而我们用的是模拟电压，在这种情况下，要将输出的电流转换成电压，转换电路接成同相电压输出形式，其输出电压Vout=IR(1+R2/R1)。在D/A转换电路中，ILE接+5V，片选信号CS和转换控制信号XFER都通过非

12、门连到P2.7，这样输出寄存器和DAC寄存器地址都是7000H，“写”选通线WR1和WR2都和8031的“写”信号线连接，CPU对0832执行一次“写”操作，把一个数据直接写入DAC寄存器，DAC0832的输出模拟信号随之对应变化。这样，由CPU送来的数据SD0SD7，通过DAC0832转换成电流输出，由R4、R5等将电流信号转换成电压信号，经反相放大使得到了所需要的超低频正弦信号。4.4正弦信号的幅度控制电路为了提高输出信号的质量，必须对由AD7008所产生的正弦信号进行滤波处理。由于该信号发生器用在电测仪表中，其对正弦信号的频率要求是40Hz5kHz。笔者选用工作频率为1Hz140kHz的

13、MAX262来构成一个中心频率可程控的带通滤波器。MAX262有三个可程控参数：中心频率、Q值和工作模式。所有程控参数都通过数据引脚DO和Dl输入。地址引脚A3A0控制输入数据进入不同的寄存器。当AD7008输出信号的频率确定后，就可以设定MAX262的中心频率和Q值。这样就构成一可程控的带通滤波器 对AD7008的输出信号进行滤波处理 正弦信号的幅度控制是通过D/A转换器DAC0832来实现的。经过滤波处理的正弦信号接在DAC0832的参考电压引脚VREF上。DAC0832的八位数据输入引脚与单片机的P0口相连，由片选信号CS(与单片机的PI.2相连)来决定输入数据是否选通。由图2

14、可知，DAC0832工作在单缓冲寄存器方式，即当CS为低电平时，DOD7数据线送来的数据直接进行D/A转换。 根据D/A转换的工作原理有：        将代入，则有：        第一级运算放大器将电流转化为电压输出，则有：    将表达式代入，得        第二级运算放大器起反向放大作用，它的输入和输出电压之间的关系为：     

15、;   将表达式代入，最后得到如下关系：        由于，所以输入电压通过该电路后，其输出受到由数字控制的衰减。R改变DOD7的值时，输出电压也随之变化，即实现了对正弦渡信号的幅度控制。4.5软件流程图及其分析单片机上电复位后，先对A D 7 0 0 8和MAX262进行初始化设置。然后开始检测外围输入单元。当有频率设置输入时则将频率控制字送入AD7008，然后根据信号频率设置MAX262的中心频和Q值。当有幅度设置输入时，则将幅度控制字送DAC0832。其程序流程框图如图所示。显示设置数据选择输出正弦波计算输

16、出扫描键盘正弦波程序ORG 5000HSTART:MOV R1,72 MOV A,#00H MOV DPTR,#6000HLOOP4:MOV 20H,AMOVC A,A+DPTRMOV R2,DPLMOV R3,DPHMOV DPTR,#0FEFFHMOVX DPTR,AMOV DPL,R2MOV DPH,R3MOV A,20HINC ADJNZ R1,LOOP4LJMP START显示程序：ORG 0000HMOV R3，#0MOV R4，#0LCALL SHOWINCNUM：SETB P3.6JB P3.6，ACKINLCALL DELAYTIMEINC R3CJNE R3，#10，JMP

17、SHOWMOV R3，#0JMPSHOW：LCALL SHOWACK1： SETB P3.7JB P3.7，INCNUMLCALL DELAYTIMEMOV DPTR，#SQUTABLEMOV A，R3MOVC A，A+DPTRMOC R4，ALCALL SHOWSJMP INCNUMSHOW：MOV A，P3ANL A，#0F0HSWAP AORL A，#0E0HMOV P1，ANOPSETB P1.4MOV A，R3ANL A，#0FHORL A，#0D0HMO P1，ANOPSETB P1.5MOV A，R4ANL A，#0F0HORL A，#0B0HMOV P1，ANOPSETB P1

18、.6MOV A，R4ANL A，#0F0HORL A，#070HMOV P1，ANOPSETB P1.7RETDELAYTIME：MOV TMOD，#01HMOV R2，#4HH：MOV TH0，#00HSETB TR0CLR TF0JNB TF0DJNZ R2，HHCLR TRORETSOUTTABLE：DB 00H 01H 04H 09H 16H 25H 36H 49H 64HEND按键程序:KEYWORK1：JNB P3.5，KEY1KEYOUT：RETKEY1 LCALL DISPJB P3.5,KEYOUTWAIT11:JNB P1.5,WAIT12CPL 00HMOV R2,#01HMOV R3,#01HRETWAIT12:LCALL DISPAJMP WAIT11KEYWORK2:JNB P1.5,KEY1JNB P1.6,KEY2RETKEY2:LCALL DISPJB P3.6,KEYOUTWAIT22:JNB P1.6,WAIT21INC 7BHKEY3 LCALL DISPJB P1.7,KEYOUTWAIT11:JNB P