单片机课设--波形发生器设计.doc

湖北汽车工业学院电气与信息工程学院目 录 一、设计功能要求及原理 2 二、题目的意义 2 三、方案论证 3 四、系统硬件电路的设计 3 1、芯片功能介绍 3 2、系统硬件总体电路设计 7 五、 系统程序的设计 9 1、 锯齿波的实现过程 9 2、 三角波的实现过程 9 3、梯形波的实现过程 10 4、方波的实现过程 11 5、 正弦波的实验过程 12 6、波形输出程序和切换： 13 六、 调试及性能分析 15 1、调试步骤 16 2、运行结果 16 七、课程设计总结 19 八、参考文献 19 一、设计功能要求及原理 1. 设计要求 设计一个能产生正弦波、方波、三角波、梯形波、锯齿波的波形发生器。 2. 实验原理 产生指定波形可以通过DAC来实现，不同波形产生实质上是对输出的二进制数字量进行相应改变来实现的。 本题目中，方波信号是利用定时器中断产生的，每次中断时，将输出的信号按位反即可； 三角波信号是将输出的二进制数字信号依次加1，达到0xff时依次减1，并实时将数字信号经D/A转换得到； 锯齿波信号是将输出的二进制数字信号依次加1，达到0xff时置为0x00，并实时将数字信号经D/A转换得到的； 梯形波是将输出的二进制数字信号依次加1，达到0xff时保持一段时间，然后依次减1直至0x00，并实时将数字信号经D/A转换得到的； 正弦波是利用MATLAB将正弦曲线均匀取样后，得到等间隔时刻的y方向上的二进制数值，然后依次输出后经D/A转换得到。 三、方案论证 方案一：采用函数信号发生器ICL8038集成模拟芯片，它是一种可以同时产生方波、三角波、正弦波的专用集成电路。但是这种模块产生的波形都不是纯净的波形，会寄生一些高次谐波分量，采用其他的措施虽可滤除一些，但不能完全滤除掉。 方案二：采用AT89器生成波形，由于是软件滤波，所以不会有寄生的高次谐波分量，生成的波形比较纯净。它的特点是价格低、性能高，在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少。 经比较，方案二既可满足课程设计的基本要求又能充分发挥其优势，电路简单，易控制，性价比高，所以采用该方案。 系统硬件电路的设计 DAC0832为一个8位D/A转换器,单电源供电,在+5~+15V范围内均可正常工作。基准电压的范围为±10V,电流建立时间为1μs,CMOS工艺,低功耗20mW。DAC0832的内部结构框图如下图所示。 图 4 ―― 1 DAC0832的外部引脚及功能介绍图如下： 图 4 ―― 2 （2）、DAC0832的应用： DAC0832一是用作单极性电压输出，二是用作双极性电压输出，最后是用作程控放大器。 （3）、DAC0832与8031的连接方式： DAC0832的与单片机的连接方式有三种方式：一、单缓冲 二、双缓冲、三是直通方式。本程序采用的是方式一即单缓冲方式，ILE为高电平,CS、WR1、WR2、XFER为低电平。 图 4 ―― 3 电源及时钟引脚： Vcc、Vss；XTAL1、XTAL2 控制引脚 PSEN、ALE、EA、RESET（即RST）. I/O口引脚： P0、P1、P2、P3为4个8位I/O口的外部引脚. RST/VPD（9脚） RST: 单片刚接上电源时，其内部各寄存器处于随机状态，在此脚输入24个时钟周期宽度以上的高电平将使单片机复位。单片机正常工作时，此脚应为≤0.5V低电平。 VPD:备用电源输入端。当Vcc下降到低于规定的值，而VPD在其规定的电压范围内（5±0.5V）时，VPD就向内部RAM提供备用电源以保持内部RAM的数据。 ALE/PROG（30引脚） ALE引脚输出为地址锁存允许信号,当单片机上电工作 后,ALE引脚不断输出正脉冲信号. 当访问片外存储器时，ALE 地址锁存允许信号 输出脉冲的负跳沿用于16位地址的低8位锁存信号。不访问片外存储器，ALE端以时钟振荡器频率的1/6固定输出正脉冲。在访问外部数据存储器时（执行MOVX指令），ALE会丢失一个ALE脉冲。 单片机AT89C51介绍 AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，AT