东华大学单片机课程设计函数发生器学号尾数技术方案.doc

目录 概述 3 一、系统设计 3 1. 设计要求 3 2. 设计思想 3 3. 总体方案分析与选择 4 二、硬件设计 5 1. AMPIRE 128×64 5 2. DAC0832 5 3. 矩阵键盘 6 三、软件设计 7 1. LCD显示模块 7 2. 按键扫描模块 9 3. 数模转换器控制模块（输出波形控制） 11 4. 波形生成模块 12 5. 参数设定模块 13 6. LCD波形显示控制模块 16 7. 主函数 17 四、系统仿真及调试 18 1. LCD显示模块 18 2. DAC输出模块 19 3. 按键扫描模块 21 4. 总体调试 21 五、设计总结 25 六、参考书目 26 七、附录 27 附录一：完整硬件电路图 27 附录二：源程序 28  概述 本文设计了一个简易函数发生器，可根据要求生成正弦波、方波、 三角波和锯齿波，波形的幅值、频率和电流偏置量均可在一定范围内调节。 设计的硬件电路以AT89C51为核心，并使用了数模转换器 DAC0832 ， LCD AMPIRE128×64、集成运算放大器等元件。 系统软件先在LCD上显示提示和默认参数，此时可使用 按键修改各参数，由按键启动波形生成， 通过数模转换器输出，并在LCD上显示波形和参数。 此设计在有限的软硬件基础上实现了较宽范围的幅值、 频率和电流偏置的选择，最终生成的波形分辨率在10至40之间。 可在设置参数有误时进行提示，并可在转换开始前对参数进行多次修改。 在本设计过程中，主要使用 Keil uVision4 进行软件设计， 使用 Proteus 7 进行硬件电路设计，并通过两者联合调试进行仿真实验。 一、系统设计 1. 设计要求 设计一款简易函数发生器。由按键选择所以生成的函数，由128*64 LCD显示函数波形并由D/A转换输出模拟量信号。 基本要求如下： （1）模拟量输出分辨率在10位以上； （2）可生成正弦波、三角波、锯齿波、方波等信号，由按键选择所要生成的波形； （3）信号幅度、周期（频率）、及垂直位移（直流偏置）可由按键设定。 设计以AT89C51为核心的控制电路，并编写相关的系统软件（汇编、C51程序均可） 2. 设计思想 本设计的硬件部分较为简单，只需要将 DAC0832、AMPIRE128×64及配套的 锁存器、译码器、输出电流调整电路等与AT89C51连接即可； 但软件部分较为复杂，需要分别控制数模转换器、LCD显示屏和矩阵键盘 并根据要求生成相应波形。故软件部分采用模块化设计，各模块单独设计 并调试成功后再进行合并。 3. 总体方案分析与选择 为实现通过按键选择波形并设置参数的要求，应该在系统开始运行时首先 提示用户进行操作，通过矩阵键盘控制模块获取用户按键值， 之后据此判断用户要修改某项参数或是选择波形以及要修改的值。 在用户按下启动按键后应该先对各参数进行判断，如果有参数超出 允许范围应提示用户重新设置，如果所有参数都符合要求则继续后续步骤。 参数正确设置并启动后，通过运算生成一个记录一个周期内足够多离散点的数组， 用来表示即将生成的波形。考虑到 LCD上 显示的图形是静态的， 而数模转换器需要实时输出动态波形，所以先控制 LCD 显示对应的静态波形， 再控制数模转换器输出波形。LCD和数模转换器的波形由上述数组控制。 总体方案的流程图如下： 二、硬件设计 硬件部分包括 LCD 模块、数模转换器模块和矩阵键盘模块，各模块独立 设计并与对应的软件模块联合调试后再合并调试。 1. AMPIRE 128×64 LCD 的硬件接线较为固定，其数据口 DB0~DB7 连接单片机的P2口， 控制引脚 E,RS,RW,CS1,CS2 连接至单片机的 P3.0 至 P3.4 口， VCC 和 RES 接高电平，GND 接地，-Vout 和 V0 通过电位器连接， 电路图如下：2. DAC0832 数模转换器的连接方式较多，本方案使用单缓冲方式连接， 其数据口 DI0~DI7 接单片机 P0 口，输入寄存器和 DAC 寄存器 写控制信号 RW1 和 RW2 接单片机 WR 引脚，输入寄存器锁存允许信号 ILE 接高电平，片选信号 CS 和数据传输控制信号 XFER 由连接单片机 P2 口的 3-8 线译码器 74138 的输出选择信号 Y6 控制，从而实现通过 地址总线选择 DAC0832，通过数据总线向其 传送数据。DAC0832 与单片机 的接线如下图： 由于设计要求输出的波形可能是交流信号，最终的输出信号应该是 双极性的，所以本设计中 ADC0832 采用双极性输出电路，其输出信号范围 为 -5V~+4.96V，分辨率为 0.04V。ADC0832 的输出电路如下： 3. 矩阵键盘 矩阵键盘的8个引脚连接单片机的P1口，16个按键