課程設(shè)計(jì)（論文）-單片機(jī)波形發(fā)生器.doc

1目錄一、設(shè)計(jì)目的.3二、設(shè)計(jì)要求.3三、背景知識(shí).31、DAC0832的引腳及功能.32、DAC0832三種數(shù)據(jù)輸入方式.3四、硬件原理.6五、軟件實(shí)現(xiàn).71、主程序.92、實(shí)驗(yàn)電路圖.16.3、仿真波形.16六、心得體會(huì).18七、參考文獻(xiàn).182一、設(shè)計(jì)目的1、掌握8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832與單片機(jī)的接口技術(shù)及編程方法。2、掌握利用DAC0832及其適當(dāng)?shù)耐鈬娐穼?shí)現(xiàn)波形轉(zhuǎn)換以及利用示波器進(jìn)行顯示的方法。3、進(jìn)一步掌握DAC0832的功能特點(diǎn)、工作原理和正確的使用方法。4、進(jìn)一步了解外圍器接口的基本原理的使用技術(shù)。二、設(shè)計(jì)要求用單片機(jī)與DAC0832構(gòu)成的波形發(fā)生器，可產(chǎn)生方波、三角波、鋸齒波、正弦波等多種波形。三、背景知識(shí)8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832簡介：DAC0832當(dāng)今世界在以電子信是8位分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片，與微處理器完全兼容，這個(gè)系列的芯片以其價(jià)格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。這類D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器，8位DAC寄存器，8位DA轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。1、DAC0832的引腳及功能：DAC0832芯片是一種具有兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)寄存器的8位DAC，它能直接與MCS51單片機(jī)接口，其主要特性參數(shù)如下：分辨率為8位；電流穩(wěn)定時(shí)間1us；可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；3只需在滿量程和下調(diào)整其線性度；單一電源供電（5V15V）；低功耗，200mW。為便于DAC0832的使用，特將其應(yīng)用特性總結(jié)如下：DAC0832是微處理器兼容型D/A轉(zhuǎn)換器，可以充分利用微處理器的控制能力實(shí)現(xiàn)對D/A轉(zhuǎn)換的控制。這種芯片有許多控制引腳，可以和微處理器控制線相連，接受微處理器的控制，如ILE、/CS、/WR1、/WR2、/XFER端。有兩級(jí)鎖存控制功能，能夠?qū)崿F(xiàn)多通道D/A的同步轉(zhuǎn)換輸出。DAC0832內(nèi)部無參考電壓源；須外接參考電壓源。DAC0832為電流輸入型D/A轉(zhuǎn)換器，要獲得模擬電壓輸出時(shí)，需要外加轉(zhuǎn)換電路。DAC0832的引腳圖及邏輯結(jié)構(gòu)如下圖：4圖1DAC0832結(jié)構(gòu)框圖及引腳排列DAC0832各引腳的功能如下：DI0DI7：數(shù)據(jù)輸入線。ILE：數(shù)據(jù)允許鎖存信號(hào)，高電平有效；/CS：輸入寄存器選擇信號(hào)，低電平有效。/WR1為輸入寄存器的寫選通信號(hào)。輸入寄存器的鎖存信號(hào)/LE1由ILE、/CS、/WR1的邏輯組合產(chǎn)生。當(dāng)ILE為高電平、/CS為低電平、/WR1輸入負(fù)脈沖時(shí)，在/LE1產(chǎn)生正脈沖；/LE1為高電平，輸入鎖存器的狀態(tài)隨數(shù)據(jù)輸入線的狀態(tài)變化，/LE1的負(fù)跳變將數(shù)據(jù)線上的信息鎖入輸入寄存器。/XFER:數(shù)據(jù)傳送信號(hào)，低電平有效。/WR2為DAC寄存器的寫選通信號(hào)。DAC寄存器的鎖存信號(hào)/LE2,由/XEFR、/WR2的邏輯組合產(chǎn)生。當(dāng)/XFER為低電平，/WR2輸入負(fù)脈沖，則在/LE2產(chǎn)生正脈沖；/LE2為高電平是時(shí)，DAC寄存器的輸出和輸入寄存器的狀態(tài)一致，/LE2負(fù)跳變，輸入寄存器的內(nèi)容打入DAC寄存器。VREF：基準(zhǔn)電源輸入引腳。Rfb：反饋信號(hào)輸入引腳，反饋電阻在芯片內(nèi)部。IOUT1、IOUT2：電流輸出引腳。電流IOUT1、IOUT2的和為常數(shù)，IOUT1、IOUT2隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化。VCC：電源輸入引腳。AGND：模擬信號(hào)地DGND：數(shù)字地。52、DAC0832三種數(shù)據(jù)輸入方式：（1）雙緩沖方式：即數(shù)據(jù)經(jīng)過雙重緩沖后再送入DA轉(zhuǎn)換電路，執(zhí)行兩次寫操作才能完成一次DA轉(zhuǎn)換。這種方式可在DA轉(zhuǎn)換的同時(shí)，進(jìn)行下一個(gè)數(shù)據(jù)的輸入，可提高轉(zhuǎn)換速率。更為重要的是，這種方式特別適用于要求同時(shí)輸出多個(gè)模擬量的場合。此時(shí)，要用多片DAC0832組成模擬輸出系統(tǒng)，每片對應(yīng)一個(gè)模擬量。（2）單緩沖方式：不需要多個(gè)模擬量同時(shí)輸出時(shí)，可采用此種方式。此時(shí)兩個(gè)寄存器之一處于直通狀態(tài)，輸入數(shù)據(jù)只經(jīng)過一級(jí)緩沖送入DA轉(zhuǎn)換電路。這種方式只需執(zhí)行一次寫操作，即可完成DA轉(zhuǎn)換。（3）直通方式：此時(shí)兩個(gè)寄存器均處于直通狀態(tài)，因此要將、和端都接數(shù)字地，ILE接高電平，使LE1、LE2均為高電平，致使兩個(gè)鎖存寄存器同時(shí)處于放行直通狀態(tài)，數(shù)據(jù)直接送入DA轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換。這種方式可用于一些不采用微機(jī)的控制系統(tǒng)中或其他不須0832緩沖數(shù)據(jù)的情況。四、硬件原理波形的產(chǎn)生是通過8751執(zhí)行某一波形發(fā)生程序，向D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端按一定的規(guī)律發(fā)生數(shù)據(jù)，從而在D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出端得到相應(yīng)的電壓波形。8751組成單片機(jī)的最小系統(tǒng)有三種聯(lián)接方式。一種是兩級(jí)緩沖器型，即輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過兩級(jí)緩沖器型，即輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過兩級(jí)緩沖器后，送D/A轉(zhuǎn)換電路。第二種是單級(jí)緩沖器型，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)輸入寄存器直接送入DAC寄存器，然后送D/A轉(zhuǎn)換電路。第三種是兩個(gè)緩沖器直通，輸入數(shù)據(jù)直接送D/A轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換。本電路直通聯(lián)接方式，即WR1、WR2、CS和XFER接地，ILE和VCC接+5V電源，8751的數(shù)據(jù)輸出線直接與DAC0832的數(shù)字輸入端相連。D/A轉(zhuǎn)換電路可采用單極性輸出，也可采用雙極性輸出。本線路采用雙極性輸出，即經(jīng)過兩個(gè)運(yùn)算放大器F032后輸出電壓UOUT。輸入數(shù)字量與輸出電壓的關(guān)系如表所示。6表一：輸入數(shù)字量與輸出電壓的關(guān)系輸入碼模擬輸出電壓UOUTMSBLSB+Vref11111111Vref-1LSB11000000Vref/210000000001111111-1LSB00111111-Vref/2-1LSB00000000-Vref從表中可看出，當(dāng)輸入數(shù)字量D=00H時(shí)，輸出電壓UOUT=-VREF；當(dāng)D=80H時(shí)，UOUT=0；當(dāng)D=FFH時(shí)，REFREFREFOUTVVVU1281?？梢姴ㄐ蔚淖畲蠓涤蒁/A的參考電壓VREF決定。8751的P1口接一轉(zhuǎn)換開關(guān)K，通過軟件編程來選擇各種波形，其中電阻R1R8的作用是保證轉(zhuǎn)換開關(guān)的各浮空節(jié)點(diǎn)為“0”。P3口用來驅(qū)動(dòng)一組發(fā)光二極管，每種波形對應(yīng)一個(gè)發(fā)光二極管作為波形的指示器。