基于C8051F410的任意波形发生器

1、基于C8051F410的任意波形发生器一. 硬件电路1. C8051F410单片机开发板一块从上两图可以清楚的看到单片机置于板底层，而且是由品诺电子出品的。2. 波形调理电路下图是波形调理电路，采用了两级同相比例放大电路，第一级在P0.0/IDAC0输入端对地接一330电阻，目的是将电流信号转换成电压信号在对其进行放大，中间一级是电压跟随器，其目的是将两级放大电路相互隔离开，最后一级是压倍可变同相比例放大电路，其放大倍数在110之间可变，从而可实现模拟幅度调制。问题：为什么I/V转换电阻选330而不直接选1K呢？解答：在毕设起初调试阶段也采用过1K电阻，其目的是直接想将2mA电压直接转换成2V

2、电压，但调试许久仞未见到波形产生，最后才发现更换小电阻后就有波形了，于是才知道单片机的驱动能力有限，I/V转换电阻不宜过大，否则就实现不了想达到的效果。几级电路间当时还采用了双插针隔离，图中P1,P3,P4均是双插针，这样设计的目的是为了调试方便，易查出问题所在。当然也可以放上单插针建立测试点测试即可，使用双插针在对各级测试好后可采用短路帽短接级联，从而实现整体电路功能。下面做个简单估算：想必大家也都熟知同相比例放大电路放大倍数：Au=1+Rf RN那么第一级放大倍数就为3倍，输入电压VP-P为：330*2mA=660mV,即输入的电压信号峰值为330mV，经过第一级放大转换出的信号幅值约为9

3、90mV（约1V）。第二级放大倍数在110之间，也就是说输出电压幅值可在1V10V之间变化。当然LM741运放采用的是12V供的电，理论上输出波形幅值也可以达到12V，但是受开环增益影响，幅度在达到10V左右及以上的时候波形会有明显失真（当时我看到了正弦波有削顶失真）。3.LCD12864显示电路上图为显示电路，12864接法其实很简单，除了VSS，VDD，VO，BLA，BLK接电源外，还有两个空脚（Pin16和 Pin18）,8位并行数据口DB0DB7（Pin7 Pin15），其他5位则是逻辑控制口，可通过单片机控制命令对其编程。本次设计采用了串行数据传输模式，即用到了RS(CS)，R/W(

4、SID)，E(SCLK)，PSB，/RST，其中CS为串行传输片选端，SID为串行数据传输口，SCLK为串行数据传输时钟（通过置0写1完成），PSB为串行并行方式选择端（其中PSB=0为串行工作方式，PSB=1为并行工作方式）。在设计的时候预留了并行数据口，其目的是为了拓展使用。注意：LCM12864M-3.3 Ver 20在焊接时需要将背面电阻R7上有一个三段焊盘全部断路，出厂时该显示屏这个三段焊盘靠外侧的两个焊盘是短接在一起的，所以一定要拿吸锡纸将焊锡拿掉。二. 软件程序程序调试环境：Silicon Laboratories IDE程序：/- / Includes /- #include

5、/ SFR declarations/- /- / 16-bit SFR Definitions for F41x /- sfr16 TMR3RL = 0x92; / Timer3 reload valuesfr16 TMR3 = 0x94; / Timer3 counter sfr16 IDA0 = 0x96; / IDA0 high and low bytes/- /-/ Global Constants /- #define SYSCLK 24500000 / Internal oscillator frequency in Hz #define SAMPLE_RATE_DAC 1000

6、00L / DAC sampling rate in Hz #define PHASE_PRECISION 65536 / range of phase accumulator / is the change in phase between DAC samples; It is used in / the set_DACs routine./EDIT by lineterunsigned char m;unsigned char n; sbit Change_waveform=P17;sbit Change_frequency=P16;static unsigned int FREQUENC

7、Y=1000; /Frequency output in Hzstatic unsigned int FREQUENCY1=1; static unsigned int FREQUENCY2=1; /Frequency output in KHzunsigned int DATA;/ static unsigned int PHASE_ADD = FREQUENCY * PHASE_PRECISION / SAMPLE_RATE_DAC;/EDIT OVER unsigned int code SINE_TABLE128 = 0x0000, 0x0324, 0x0647, 0x096a, 0x

8、0c8b, 0x0fab, 0x12c8, 0x15e2, 0x18f8, 0x1c0b, 0x1f19, 0x2223, 0x2528, 0x2826, 0x2b1f, 0x2e11, 0x30fb, 0x33de, 0x36ba, 0x398c, 0x3c56, 0x3f17, 0x41ce, 0x447a, 0x471c, 0x49b4, 0x4c3f, 0x4ebf, 0x5133, 0x539b, 0x55f5, 0x5842, 0x5a82, 0x5cb4, 0x5ed7, 0x60ec, 0x62f2, 0x64e8, 0x66cf, 0x68a6, 0x6a6d, 0x6c24

9、, 0x6dca, 0x6f5f, 0x70e2, 0x7255, 0x73b5, 0x7504, 0x7641, 0x776c, 0x7884, 0x798a, 0x7a7d, 0x7b5d, 0x7c29, 0x7ce3, 0x7d8a, 0x7e1d, 0x7e9d, 0x7f09, 0x7f62, 0x7fa7, 0x7fd8, 0x7ff6, ; /-/- / Function Prototypes /- void delay_num_10us(unsigned int);void main(void); void OSCILLATOR_Init (void); void PORT_

10、Init (void); void DAC0_Init (void); void TIMER3_Init (int counts);void Frequency_conversion(void); void Set_DACs (void); /-/LCD12864显示/-/ LCD12864 Display Global Constants /-sbit LCD12864_SCLK=P22; /Esbit LCD12864_SID=P21; /RWsbit LCD12864_RST=P24;/lowactive可以不用,也就是说,只用两条线和LCD通信sbit LCD12864_PSB=P23

11、;sbit LCD12864_CS =P20;unsigned char code s1=波形发生器;unsigned char code s2=波形： ;unsigned char code s21=Sine ;unsigned char code s22=Square ;unsigned char code s23=Triangular;unsigned char code s3=频率: ;unsigned char code s31=500Hz ;unsigned char code s32=1kHz ;unsigned char code s33=2kHz ;unsigned char

12、 code s34=2.5kHz;unsigned char code s4=幅度：请调滑变！;unsigned char code se=警告：错误;unsigned char code AC_TABLE=0x80,0x81,0x82,0x83,0x84,0x85,0x86,0x87,/第一行汉字位置0x90,0x91,0x92,0x93,0x94,0x95,0x96,0x97,/第二行汉字位置0x88,0x89,0x8a,0x8b,0x8c,0x8d,0x8e,0x8f,/第三行汉字位置0x98,0x99,0x9a,0x9b,0x9c,0x9d,0x9e,0x9f,/第四行汉字位置;/-

13、/* * 名称 : LCD12864_Delay() * 功能 : 延时 * 输入 : z * 输出 : 无 */ void LCD12864_Delay(unsigned int z) unsigned int a,b; for(a=0; az; a+) for(b=0; b120; b+); /* * 名称 : LCD12864_sendbyte * 功能 : 按照液晶的串口通信协议，发送数据 * 输入 : zdata * 输出 : 无 */ void LCD12864_SendByte(unsigned char zdata) unsigned char i; for(i = 0;i 8

14、;i +) if(zdatai) & 0x80) LCD12864_SID = 1; else LCD12864_SID = 0; LCD12864_SCLK = 0; LCD12864_SCLK = 1; /* * 名称 : LCD12864_write_com() * 功能 : 写串口指令，分三字节写完 * 输入 : com * 输出 : 无 */ void LCD12864_WriteCom(unsigned char com) LCD12864_CS = 1;/打开片选，高电平有效 LCD12864_SendByte(0xf8); /第一字节 LCD12864_SendByte(com

15、 & 0xf0); /第二字节 LCD12864_SendByte(com 4) & 0xf0);/第三字节 /* * 名称 : LCD12864_write_date（） * 功能 : 写串口指令 * 输入 : date * 输出 : 无 */ void LCD12864_WriteDate(unsigned char date) LCD12864_CS = 1; /打开片选 LCD12864_SendByte(0xfa);/第一字节 LCD12864_SendByte(date & 0xf0); /第二字节 LCD12864_SendByte(date 4) & 0xf0);/第三字节 /

16、* * 名称 : LCD12864_init() * 功能 : 12864初始化函数 * 输入 : com * 输出 : 无 */ void LCD12864_Init() LCD12864_PSB=0; LCD12864_RST = 0; LCD12864_Delay(100); LCD12864_RST = 1; LCD12864_Delay(100); LCD12864_WriteCom(0x34);/扩充指令集动作 ,绘图不显示 LCD12864_WriteCom(0x30);/基本指令集动作, 绘图不显示 LCD12864_WriteCom(0x0c);/开显示，不显示游标和游标位置

17、 LCD12864_WriteCom(0x01);/清屏 LCD12864_Delay(100); /* * 名称 :LCD_clean_scans() * 功能 : 清屏 * 输入 : 无 * 输出 : 无 */ void LCD12864_CleanScans() LCD12864_WriteCom(0x01);/清屏 /* * 名称 : LCD12864_pos() * 功能 : 设定显示位置 * 输入 : x,y * 输出 : 无 */ void LCD12864_SetPos(unsigned char x,unsigned char y) unsigned char pos; if

18、(x = 0) x = 0x80; else if(x = 1) x = 0x90; else if(x = 2) x = 0x88; else if(x = 3) x = 0x98; pos = x + y; LCD12864_WriteCom(pos);/显示地址 /* * 名称 : LCD12864_dishz() * 功能 : 显示字符串 * 输入 : *s * 输出 : 无 */ void LCD12864_DisplayString(unsigned char *s) unsigned char i = 0; while(si != 0) LCD12864_WriteDate(si

19、); i+; LCD12864_Delay(5); void LCD_Back()LCD12864_Init();LCD12864_CleanScans();LCD12864_Delay(10000);LCD12864_SetPos(0,0);LCD12864_DisplayString(s1);LCD12864_Delay(1000);LCD12864_SetPos(1,0);LCD12864_DisplayString(s2);LCD12864_Delay(1000);LCD12864_SetPos(2,0);LCD12864_DisplayString(s3);LCD12864_Dela

20、y(1000);LCD12864_SetPos(3,0);LCD12864_DisplayString(s4);LCD12864_Delay(1000);/-/-void refresh_waveform()LCD12864_SetPos(1,3);switch(m)case(0):LCD12864_DisplayString(s21);break;case(1):LCD12864_DisplayString(s22);break;case(2):LCD12864_DisplayString(s23);break;default:LCD12864_DisplayString(se);/-/-v

21、oid refresh_frequency()LCD12864_SetPos(2,3);switch(n)case(0):LCD12864_DisplayString(s31);break;case(1):LCD12864_DisplayString(s32);break;case(2):LCD12864_DisplayString(s33);break;case(3):LCD12864_DisplayString(s34);break;default:LCD12864_DisplayString(se);/ LCD12864显示结束/-void main (void) PCA0MD &= 0

22、x40; / Disable Watchdog timer OSCILLATOR_Init (); / Initialize oscillator PORT_Init (); / Initialize crossbar and ports DAC0_Init (); / Initialize DAC0 LCD_Back(); TIMER3_Init(SYSCLK/SAMPLE_RATE_DAC);/ Initialize Timer3 to overflow at times per secondEA = 1; / Enable global interrupts m=0; n=0; whil

23、e(1) while(Change_waveform!=1)|(Change_frequency!=1) if(Change_waveform!=1) m+; m%=3;refresh_waveform();if(Change_frequency!=1) n+; n%=4;refresh_frequency(); delay_num_10us(20); while(Change_waveform!=1)|(Change_frequency!=1); / Wait for interrupt /-/-void delay_num_10us(unsigned int num)unsigned in

24、t i,j;for(i=num;i0;i-)for(j=245;j0;j-);/-/-void TIMER3_ISR (void) interrupt 14 TMR3CN &= 0x80; / Clear Timer3 overflow flag Set_DACs(); /-/-void OSCILLATOR_Init (void) OSCICN = 0x87; / Set clock to 24.5 MHz RSTSRC = 0x04; / Enable missing clock detector /-/-void PORT_Init (void) P0MDIN &= 0x01; / Co

25、nfigure P0.0 and P0.1 to analog P0SKIP |= 0x03; / Skip P0.0 and P0.1 on the crossbar P1MDOUT &= 0x30; P2MDOUT =0xff; XBR1 = 0x40; / Enable Crossbar /-/-void DAC0_Init(void) REF0CN = 0x0A; / Enable VDD as VREF IDA0CN = 0xB3; / Enable IDA0 for 2.0 mA output，left-justified，updated on Timer3 overflows /

26、-/-void TIMER3_Init (int counts) TMR3CN = 0x00; / Resets Timer3, / Sets to 16 bit mode CKCON |= 0x40; / Use system clock TMR3RL = -counts; / Initial reload value TMR3 = 0xffff; / Sets timer to reload automatically EIE1 |= 0x80; / Enable Timer3 interrupts TMR3CN = 0x04; / Start Timer3 /-/-void Freque

27、ncy_conversion(void)unsigned char state=n;switch(state)case(0):FREQUENCY=2000;FREQUENCY1=1;DATA=200;break;case(1):FREQUENCY=4000;FREQUENCY1=2;DATA=100;break;case(2):FREQUENCY=8000;FREQUENCY1=4;DATA=50;break;case(3):FREQUENCY=10000;FREQUENCY1=5;DATA=40;break;default:; FREQUENCY2=FREQUENCY1/2; /-/-void Set_DACs(void) Frequency_conversion(); if (0=m) unsigned int PHASE_ADD =FREQUENCY * PHASE_PRECISION / SAMPLE_RATE_DAC; static unsigned phase_acc = 0;