單片機(jī)課程設(shè)計(jì)多功能信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)

1、多功能信號(hào)發(fā)生器 中文摘要隨著人類社會(huì)的不斷向前發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在一步一步地發(fā)生著天翻地覆的變換。而不管是在科教還是在科研方面，要想獲得一個(gè)系統(tǒng)電參數(shù)的數(shù)值或特征，都必須在具有一定的電信號(hào)的作用下才能表現(xiàn)出來。為此，信號(hào)發(fā)生器成為了一種必然，成為了學(xué)術(shù)界的一種必需。 多功能信號(hào)發(fā)生器是一種低頻信號(hào)發(fā)生器，其基本波形主要是正弦波，三角波和方波。用單片機(jī)來產(chǎn)生這些基本信號(hào)是現(xiàn)在教學(xué)中一種基本措施，同時(shí)又能訓(xùn)練同學(xué)的動(dòng)手動(dòng)腦能力。單片機(jī)是集cpu ,ram ,rom ,定時(shí)，計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微控制器，體積小，成本低，功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動(dòng)化上，其中數(shù)c8051系列最為典型。 本次

2、單片機(jī)課程設(shè)計(jì)的基本目的就是訓(xùn)練我們的思考動(dòng)手能力，讓我們能更深入的了解單片機(jī)的使用及特點(diǎn)。而多功能信號(hào)發(fā)生器作為一種用途廣泛且重要的器具，對(duì)本次試驗(yàn)來說無疑是一種針對(duì)性強(qiáng)的設(shè)計(jì)。在這次設(shè)計(jì)中著重介紹了中斷程序的實(shí)現(xiàn)原理，如何實(shí)現(xiàn)液晶顯示的功能及對(duì)基本信號(hào)的產(chǎn)生的編程過程，從而更加熟練編程的細(xì)節(jié)及注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞： 單片機(jī) 中斷服務(wù)程序 多功能信號(hào)發(fā)生器 液晶顯示器 1 設(shè)計(jì)任務(wù)描述1.1 設(shè)計(jì)題目：多功能信號(hào)發(fā)生器1.2 設(shè)計(jì)要求1.2.1 設(shè)計(jì)目的：?jiǎn)纹瑱C(jī)程序設(shè)計(jì)的目的是使學(xué)生通過這一環(huán)節(jié)，增強(qiáng)對(duì)單片機(jī)匯編語言的熟練程度。1.2.2 基本要求： 1）能夠產(chǎn)生正弦信號(hào)、方波信號(hào)和三角波信號(hào)

3、2）輸出三種波形能夠轉(zhuǎn)換1.2.3發(fā)揮部分： 1）能夠改變波形的幅值 2）能夠用液晶顯示器顯示出來2 設(shè)計(jì)思路根據(jù)本次單片機(jī)設(shè)計(jì)的基本要求，此次設(shè)計(jì)的多功能信號(hào)發(fā)生器主要功能是能夠在產(chǎn)生正弦信號(hào)、方波信號(hào)和三角波信號(hào)三種波形輸出的同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)三種波形之間的相互轉(zhuǎn)換。通過匯編語言將三種波形生成的程序串接在一起，在依靠中斷按鍵，控制波形的轉(zhuǎn)換。在此設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上同時(shí)還添加了改變信號(hào)的幅值和能在信號(hào)轉(zhuǎn)換同時(shí)還可以在液晶顯示器上顯示相應(yīng)波形的拼寫的附加功能。 設(shè)計(jì)的思路：第一步：所需要的信號(hào)的生成，分別編寫出方波，正弦波,三角波三種常見的波形的程序；第二步：不同信號(hào)之間的相互的轉(zhuǎn)換，程序中的比較指令是能夠

4、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的中心環(huán)節(jié)，再利用中斷服務(wù)程序中的外部中斷六（key3）來實(shí)現(xiàn)三種波形之間靈活的相互轉(zhuǎn)換；第三步：幅值的變換，利用按鍵中斷七（key4）來實(shí)現(xiàn)波形中的正弦波幅值的變化；第四步：波形的形式顯示，在波形生成的同時(shí)在液晶顯示器上顯示波形當(dāng)前形式的拼寫。 3 流程圖開始初始化三角波正弦波方波輸出三角波輸出正弦波輸出方波顯示波形中斷返回4各部分波形設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算：在這里我將分別對(duì)兩個(gè)方塊作詳細(xì)的稱述：4.1 多種波形設(shè)計(jì) 4.1.1正弦波 如圖4-14.1.2三角波 如圖4-24.1.3方波 如圖4-34.1.4鋸齒波 如圖4-4 圖4-1 圖4-2正弦波流程圖 三角波流程圖 圖4-3 圖4-4

5、方波流程圖 鋸齒波流程圖 4.2參數(shù)計(jì)算 4.2.1正弦波參數(shù)計(jì)算由于單片機(jī)是12位電壓輸出數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，所以將其分為兩部分，高四位用來調(diào)節(jié)幅度，低八位用來顯示正弦波形，由vi/vref=vd/ff可知vd正弦變化則vi正弦變化，令vd=ff/2*（sinx+1），一個(gè)正弦周期取181個(gè)點(diǎn)，最后加一個(gè)點(diǎn)129判斷一個(gè)周期是否執(zhí)行完，所以可得每點(diǎn)間隔為23.14/1810.04，所以可以算出正弦波數(shù)值表，如下：sintab:db 128,132,137,141,146,150,154,159,163,167 db 171,176,180,184,188,191,195,199,203,206 d

6、b 210,213,216,219,222,225,228,231,233,236 db 238,240,242,244,246,247,249,250,251,252 db 253,254,254,255,255,255,255,255,254,254 db 253,252,251,250,249,247,246,244,242,240 db 238,236,233,231,228,225,222,219,216,213 db 210,206,203,198,195,192,188,184,180,176 db 172,167,163,159,155,150,146,141,137,133

7、db 128,124,119,115,111,106,102,97,93,89,85 db 81,77,73,69,65,61,57,54,50,47,43,40,37 db 34,31,28,25,23,20,18,16,14,12,10,9,7 db 6,5,4,3,2,2,1,1,1,1,1,2,2,3,4,5,6 db 7,9,10,12,14,16,18,20,23,25,28,30,33,36 db 40,43,46,50,53,57,60,64,68,72,76,80,84 db 88,93,97,101,106,110,114,119,123,128,1294.2.2 lcd顯

8、示器的參數(shù)計(jì)算lcd顯示數(shù)值就是將所要顯示字母的ascii碼值填入表中:zhengxianbodata:db 2eh,7ah,68h,65h,6eh,67h,78h,69h,61h,6eh,62h,6fhsanjiaobodata:db 2eh,73h,61h,6eh,6ah,69h,61h,6fh,62h,6fhfangbodata:db 2eh, 66h,61h,6eh,67h,62h,6fhjuchibodata:db 2eh, 6ah,75h,63h,68h,69h,62h,6fh5工作過程分析5.1正弦波: 若r7等于4，則lcd顯示程序顯示“zhengxianbo”,led顯示完后

9、再查正弦波波形表，將所查得的數(shù)據(jù)進(jìn)行da轉(zhuǎn)換并輸出正弦波，按下key3可以調(diào)節(jié)幅值，將表最后一個(gè)數(shù)據(jù)定為129用來判斷正弦波一個(gè)周期的數(shù)據(jù)是否調(diào)用完，若調(diào)用完則讓此程序循環(huán)執(zhí)行。5.2三角波: 若r7等于1，則lcd顯示程序顯示“sanjiaobo”， 顯示完后將00送到dac0l再逐次加1送到dac0l待到低位值增到ff時(shí)，給dac0h加1，依次循環(huán)，直至dac0的值為fff，鋸齒波最高點(diǎn)的值為fff，再用同樣的方法讓dac0的值從最大值fff減到000，以此循環(huán)則顯示三角波。5.3方波: 若r7等于2，則lcd顯示程序顯示 “fangbo”， 顯示完后將ff送到dac0l，將f送到dac0

10、h，再調(diào)用延時(shí)程序，待延時(shí)程序執(zhí)行完將00送到dac0l，將0送到dac0h，再調(diào)用延時(shí)程序，以此循環(huán)，則示波器上輸出方波。5.4鋸齒波: 若r7等于3，則lcd顯示程序顯示“juchibo”，顯示完后將00送到dac0l再逐次加1送到dac0l待到低位值增到ff時(shí)，給dac0h加1，依次循環(huán)，直至dac0的值為fff，鋸齒波最高點(diǎn)的值為fff，再循環(huán)執(zhí)行上述過程。6元器件清單器件名稱器件型號(hào)器件數(shù)量計(jì)算機(jī)1波形發(fā)生器gds-10221單片機(jī)c8051f0201表6-17 主要元器件介紹7.1 計(jì)算機(jī)：用于編寫源程序7.2示波器：用于顯示各種波形7.3單片機(jī)：如果按功能劃分，它由8個(gè)部件組成，

11、即微處理器（cpu）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram）、程序存儲(chǔ)器（rom/eprom）、i/o口（p0口、p1口、p2口、p3口）、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（sfr）的集中控制方式。各功能部件的介紹：1、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ram）：片內(nèi)為128個(gè)字節(jié)單元，片外最多可擴(kuò)展至64k字節(jié)。2、程序存儲(chǔ)器（rom/eprom）：rom為4k，片外最多可擴(kuò)展至64k。3、中斷系統(tǒng)：具有5個(gè)中斷源，2級(jí)中斷優(yōu)先權(quán)。4、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有四種工作方式。5、串行口：1個(gè)全雙工的串行口，具有四種工作方式。6、特殊功能寄存器（sfr）共有21個(gè)，用于對(duì)片內(nèi)各功能模塊進(jìn)行管理、

12、監(jiān)控、監(jiān)視。7、微處理器：為8位cpu，且內(nèi)含一個(gè)1位cpu（位處理器），不僅可處理字節(jié)數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行位變量的處理。8、四個(gè)8位雙向并行的i/o端口，每個(gè)端口都包括一個(gè)鎖存器、一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)輸入緩沖器。這四個(gè)端口的功能不完全相同。 小結(jié)在這次設(shè)計(jì)中，我超額完成了這次任務(wù)，作好了多功能信號(hào)發(fā)生器，能夠輸出正弦波，三角波，方波，鋸齒波；各種波形之間可以相互轉(zhuǎn)換；也可以調(diào)節(jié)幅值；可以用lcd顯示出來，我很高興，同時(shí)也感謝老師和同學(xué)的幫助。回憶起這次課程設(shè)計(jì),至今我仍然感觸頗多。我的題目是多功能信號(hào)發(fā)生器，剛剛看到這個(gè)題目時(shí)感到非常難，無從下手，沒有一個(gè)具體的設(shè)計(jì)思路，最后,我制定了這樣的計(jì)劃

13、:先查閱相關(guān)資料，再進(jìn)行方案論證，源程序設(shè)計(jì)，最后再寫設(shè)計(jì)報(bào)告，進(jìn)行答辯?？傮w思路有了，但實(shí)現(xiàn)起來還是很難，只設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的方波子程序我就遇到了問題。還有每個(gè)程序作好后，調(diào)試時(shí)也遇到了許多困難，比如：正弦波調(diào)試沒錯(cuò)誤就是不出波形。每個(gè)程序思路都不同，發(fā)現(xiàn)有些無法組合，我們不得不放棄一些已經(jīng)作好的程序，從頭做起。其中我遇到了很多問題：比如再用中斷六進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)跳的很快，加了延時(shí)好像也不太好使。但是我從不知道做什么，到不知怎么做，到后來的不知怎么完善程序，一個(gè)一個(gè)問題不斷地出現(xiàn)，但值得高興的是我們一起克服了。雖然在這次課程設(shè)計(jì)中我們所設(shè)計(jì)的程序仍有很多漏洞，。還有一些沒解決的問題，但我們已經(jīng)很滿足了

14、，至少我們努力了。通過課程設(shè)計(jì)我收獲很多，不僅對(duì)這個(gè)課程有了更深的理解，而且也學(xué)會(huì)了團(tuán)隊(duì)精神的重要性，個(gè)人的能力是有限的，團(tuán)結(jié)才能有力量，我們都盡自己所能來完成這次課程設(shè)計(jì)。通過這次課程設(shè)計(jì),我懂得了理論與實(shí)際結(jié)合是很必要的。只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考能力。在設(shè)計(jì)的過程中，雖然我們遇到了重重困難，但我們都一一把困難克服了?？少F的是，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足，對(duì)前面學(xué)過的知識(shí)理解的不夠深刻，掌握的不夠牢固。通過這次課程設(shè)計(jì)，我們相當(dāng)于把前面所學(xué)過的知識(shí)又重新溫故了一遍。善于總結(jié)，

15、也是學(xué)習(xí)能力的一種體現(xiàn)。每次完成一個(gè)程序，都應(yīng)隨時(shí)總結(jié)，找到自己的不足，這樣一來所設(shè)計(jì)的程序才能逐步提高。生活就是這樣，汗水預(yù)示著結(jié)果也見證著收獲。有些事情并不是因?yàn)樗y而使我們不能做，而是因?yàn)槲覀儾蝗プ龆顾雌饋砗茈y，就像是這次課程設(shè)計(jì)，剛開始看起來很難，但當(dāng)我們真正做的時(shí)候一步一步也走過來了，所以我相信，沒有什么我們做不到的，只要我們肯為此而付出努力！致謝關(guān)于課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，我深深體會(huì)到了同學(xué)之間團(tuán)結(jié)互助的重要性。在此，我要特別對(duì)幫助我的老師表示感謝。在剛開始時(shí)，我們拿到這個(gè)課程設(shè)計(jì)，真的是一頭霧水。時(shí)間過得真快，轉(zhuǎn)眼間，兩周的程序設(shè)計(jì)課程就要結(jié)束了。短短的兩周之內(nèi)，我有很多都不知道從何

16、開始，是老師的耐心指導(dǎo)幫我明確了方向，是同學(xué)的相互幫助給我作了導(dǎo)航，讓我們知道了課程設(shè)計(jì)的基本步驟，開始著手設(shè)計(jì)。每天，老師都會(huì)幫助我們解答一些我們想不明白的問題。在老師的悉心指導(dǎo)下，我們的源程序終于做完了。本來以為一切都快結(jié)束了，沒想到在真正參透，調(diào)試時(shí)，問題百出，讓我們都失去了信心，這時(shí)候，老師給予我們無私的幫助，教育我們要有耐心，慢慢檢查，并告訴我們，不是每個(gè)人都能一次就把源程序設(shè)計(jì)好，一個(gè)完整的源程序總是在不斷的修改過程中，一點(diǎn)一滴的完善的。在我們的努力和老師的幫助下，我們終于把源程序給完善了。面對(duì)完善后的源程序，我們就開始寫論文。最后一刻，我們終于成功的完成了。真的很感謝老師們，是他

17、們使我們嘗到了成功的喜悅。在這次課程設(shè)計(jì)中我們不僅完成了老師交給的各項(xiàng)任務(wù)，還增加了很多知識(shí)。對(duì)單片機(jī)這門課程也有了更深的了解和更大的興趣，使我們的知識(shí)更加鞏固和完善了。另外，我要感謝我親愛的同學(xué)們。是他們一直陪在我身邊，和我并肩奮斗，使我有信心完成自己的工作。雖然這一周遇到了很多的困難，但感覺仍然是快樂的，當(dāng)我的源程序設(shè)計(jì)出來時(shí)，覺得非常有成就感，可以說這次的成績(jī)不只屬于我自己，更多屬于老師和同學(xué)的幫助。程序?qū)儆诖蠹夜餐献鞯慕Y(jié)果，沒有你們就沒有這樣一個(gè)完整的課程設(shè)計(jì)，我也嘗不到這份成功的喜悅。最后，我要再次感謝老師和那些給予我?guī)椭耐瑢W(xué)們，是你們讓我順利完成了課程設(shè)計(jì)，增長(zhǎng)了許多實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)

18、，更體驗(yàn)到了大家團(tuán)結(jié)互助的溫暖。真的很感謝你們，希望在以后的生活中，大家能事事順心，希望我們這個(gè)大家庭永遠(yuǎn)溫暖如春。參考文獻(xiàn)1 張俊謨 . soc單片機(jī)原理與應(yīng)用基于c8051系列 . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.52周立功 .單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐 .北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.83袁啟昌，王宏宇 . 單片機(jī)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)教程 .北京：科學(xué)出版社，2006.24張迎輝，貢雪梅 .單片機(jī)實(shí)訓(xùn)教程 .北京：北京大學(xué)出版社，2005.9附錄a1 總流程圖 圖六 總流程圖a2 源程序多功能信號(hào)發(fā)生器的程序如下：$include(c8051f020.inc) org 00h ljmpmai

19、n org0093h ljmpintt6_isr org009bh ljmpintt7_isr org 100hint6_init:orleie2,#30hmovp3if,#00h setb earetintt6_isr:mov p3if,#3fh djnz r7,z mov r7,#4 lcall delay1z: retiintt7_isr:movp3if,#00h movr5,#03hretimain: mov wdtcn,#0deh mov wdtcn,#0adh mov xbr2,#40h;打開交叉開關(guān)mov ref0cn,#03h; da轉(zhuǎn)換初始化mov dac0cn,#80hmo

20、v r7,#1mov r5,#15 clr ealcall int6_initq1: cjner7,#1,q2 lcallrepzhengxianbolcall zhengxianboljmpq1q2: cjne r7,#02,q3lcallrepsanjiaobolcall sanjiaobo ljmpq2q3: cjne r7,#03,q4lcallrepfangbolcall fangbo ljmpq3q4: cjner7,#04,q1 lcallrepjuchibo lcall juchibo ljmpq4zhengxianbo: /正弦波 mov dptr,#sintabzloop0

21、: clr a movc a,a+dptr cjne a,#129,zloop1 ajmp zhengxianbozloop1: mov b,r5 mul ab mov dac0l,a mov dac0h,b inc dptr cjner7,#01h,dd1 ljmpzloop0dd1:retsintab:db 128,132,137,141,146,150,154,159,163,167 db 171,176,180,184,188,191,195,199,203,206 db 210,213,216,219,222,225,228,231,233,236 db 238,240,242,24

22、4,246,247,249,250,251,252 db 253,254,254,255,255,255,255,255,254,254 db 253,252,251,250,249,247,246,244,242,240 db 238,236,233,231,228,225,222,219,216,213 db 210,206,203,198,195,192,188,184,180,176 db 172,167,163,159,155,150,146,141,137,133 db 128,124,119,115,111,106,102,97,93,89,85 db 81,77,73,69,6

23、5,61,57,54,50,47,43,40,37 db 34,31,28,25,23,20,18,16,14,12,10,9,7 db 6,5,4,3,2,2,1,1,1,1,1,2,2,3,4,5,6 db 7,9,10,12,14,16,18,20,23,25,28,30,33,36 db 40,43,46,50,53,57,60,64,68,72,76,80,84 db 88,93,97,101,106,110,114,119,123,128,129sanjiaobo:/三角波sloop1:mov 30h,#00h mov 31h,#00hsloop2: mov a,30h add a

24、,#05h mov dac0l,a mov 30h,a jnc sloop4 mov a,31h inc a mov 31h,a cjne a,#05h,sloop3 ljmp sloop5sloop3:mov a,31h ajmp sloop2sloop4:mov a,31h mov dac0h,a cjne r7,#02,dd2 ajmp sloop2sloop5: mov 30h,#0ffh mov 31h,#04hsloop6:mov a,30h clr cy subb a,#05h mov 30h,a mov dac0l,a jnc sloop8 mov a,31h dec a mo

25、v 31h,a cjne a,#0ffh,sloop7 ljmp sloop2sloop7:mov dac0h,a ajmp sloop6sloop8:mov a,31h mov dac0h,a ajmp sloop6dd2 :retfangbo:/方波 mov dac0cn,#80h mov dac0l,#0ffh mov dac0h,#0fh lcall delay cjne r7,#03,floop0 mov dac0l,#00h mov dac0h,#0h lcall delay cjne r7,#03,floop0 ljmp fangbofloop0: retdelay: movr0

26、,#10de1: movr1,#10de2: movr2,#10 djnz r2,$ djnz r1,de2 djnz r0,de1 retjuchibo: /鋸齒波jloop0: mov 30h,#00h mov 31h,#00hjloop1: mov a,30h add a,#01h mov 30h,a mov dac0l,a jnc jloop3 mov a,31h inc a mov 31h,a cjne a,#10h,jloop2 ljmp jloop1jloop2: mov dac0h,aajmp jloop1jloop3: mov a,31h mov dac0h,a cjne r

27、7,#04,jloop4 ajmp jloop1jloop4: retrepzhengxianbo:lcalldelay2lcalldelay2lcalldelay2lcalldelay2lcalldelay2lcalllcd_initlcalldelay2movdptr,#zhengxianbodatamovr3,#0chline1:clramovca,a+dptrincdptrmovp7,amovp6,#05hmov p6,#04hlcalldelaydjnzr3,line1movp7,#0c0hmovp6,#01hmovp6,#0hretsysclk_init:movoscicn,#05

28、hretport_init:clramovxbr0,amovp74out,#0f0hretlcd_init:lcalldelay2movp7,#38hmovp6,#01hmovp6,#0hlcalldelay2movp7,#0ehmovp6,#01hmovp6,#0hlcalldelay2movp7,#06hmovp6,#01hmovp6,#0hlcalldelay2movp7,#01hmovp6,#01hmovp6,#00hlcalldelay2lcalldelay2lcalldelay2lcalldelay2lcalldelay2lcalldelay2retzhengxianbodata:db 2eh,7ah,68h,65h,6eh,67h,78h,69h,61h,6eh,62h,6fhrepsanjiaobo:lcalldelay2lcalldelay2lcalldelay2lcalldelay2lcalld