課程設(shè)計報告正弦波設(shè)計

1、微微機機原原理理與與接接口口技技術(shù)術(shù)課程設(shè)計報告書課程設(shè)計報告書11.引言引言.21.1.背景和編寫目的.21.2.參考資料.21.3.術(shù)語與縮寫.22.硬件設(shè)計硬件設(shè)計.32.1.at89c52 模塊：.32.2.硬件電路設(shè)計原理.52.3.硬件電路設(shè)計：.63.軟件編程軟件編程.74.系統(tǒng)仿真調(diào)試系統(tǒng)仿真調(diào)試.95.總結(jié)總結(jié).96.參考文獻參考文獻.1021. 引言引言1.1. 背景和背景和編寫目的編寫目的微機原理與接口技術(shù)是一門關(guān)于計算機與輸入輸出技術(shù)的課程，任何一個計算機系統(tǒng)都是一個復(fù)雜的整體，學(xué)習(xí)計算機原理是要涉及到整體的每一部分。討論某一部分原理時又要涉及到其它部分的工作原理。這樣

2、一來，不僅不能在短時間內(nèi)較深入理解計算機的工作原理，而且也很難孤立地理解某一部分的工作原理。所以，在學(xué)習(xí)接口技術(shù)的過程中必須將所有所學(xué)的知識綜合起來，系統(tǒng)的解決某一問題 該門課程的學(xué)習(xí)思維方法也和其它課程不同，該課程偏重于工程思維，具體地說，在了解了微處理器各種芯片的功能和外部特性以后，剩下額是如何將它們用于實際系統(tǒng)中，其創(chuàng)造性勞動在于如何用計算機的有關(guān)技術(shù)和廠家提供的各種芯片，設(shè)計實用的電路和系統(tǒng)，再配上相應(yīng)的應(yīng)用程序，完成各種實際應(yīng)用項目。主要是應(yīng)用內(nèi)容包括微型計算機體系結(jié)構(gòu)、8086 微處理器和指令系統(tǒng)、匯編語言設(shè)計以及單片機的應(yīng)用。微型計算機各個組成部分介紹等內(nèi)容以便使我們對微機原理中

3、的基本概念有較深入的了解，能夠系統(tǒng)地掌握微型計算機的結(jié)構(gòu) 8086 微處理器和指令系統(tǒng)、匯編語言程序設(shè)計方法、微機系統(tǒng)的接口電路設(shè)計及編程方法等，并具有綜合運用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力。該設(shè)計在設(shè)計時采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器即 d/a 轉(zhuǎn)換器。而計算機處理后的結(jié)果也必須通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器即 d/a 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量。該設(shè)計能用 protues 7 仿真軟件能順利仿真出正弦波。1.2. 參考資料參考資料微型計算機原理及應(yīng)用（第三版） ；微機原理與接口技術(shù)課程設(shè)計；mcs-51/52 單片機原理與應(yīng)用；數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第五版）1.3. 術(shù)語與縮寫術(shù)語與縮寫正弦波輸出，dac0832 數(shù)摸轉(zhuǎn)換，at8

4、9c52 單片機，嵌入式，protues 軟件仿真32. 硬件設(shè)計硬件設(shè)計本設(shè)計本以 8086cpu 為核心，8255a 等并行接口，拓展相應(yīng)的接口單元，由于對仿真軟件功能不熟悉，一些芯片無法找到，導(dǎo)致功能無法實現(xiàn)，最后小組一直討論用單片機at89c52 代替 8086 及相應(yīng)芯片完成本設(shè)計。2.1. at89c52 模塊：模塊：at89c52 是一個低電壓，高性能 coms 8 位單片機，片內(nèi)含 8k bytes 的可反復(fù)擦寫的 flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ram），器件采用 atmel 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) mcs-51

5、指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 flash 存儲單元，at89c52 單片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。 atc89c52 單片機主要引腳及其功能：p p0 0 口口：p0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 i/o 口， 也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8 個 ttl 邏輯門電路，對端4口 p0 寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻 。在 flash 編程時，p0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。p p1

6、 1 口口：p1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口， p1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 ttl 邏輯門電路。對端口寫 “1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(iil)。at89c51 不同之處是， p1.0 和 p1.1 還可分別作為定時 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ p1.0/t2）和輸入（p1.1/t2ex）。p1.0 和 p1.1 的第二功能引腳號功能特性p1.0t2，時鐘輸出p1.1t2ex（定時/計數(shù)器 2）p p2 2 口口：p2 是一個帶有內(nèi)部上拉電

7、阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 ttl 邏輯門電路。對端口 p2 寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流(iil)。 在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行movx dptr 指令）時，p2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 movx ri 指令）時， p2 口輸出 p2 鎖存器的內(nèi)容。flash 編程或校驗時， p2 亦接收高位地址和一些控制信號。p p3 3 口口：p3 口是一組帶有

8、內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口。p3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 ttl 邏輯門電路。對 p3 口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的p3 口將用上拉電阻輸出電流（ iil）。p3 口除了作為一般的 i/o 口線外，更重要的用途是它的第二功 能 p3 口還接收一些用于 flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。r re et t：5復(fù)位輸入，當(dāng)振蕩器工作時， rst 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。a al le e/ /p pr ro og g：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ale（地址鎖存允許）輸出脈

9、沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ale 仍以時鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ale 脈沖。對 flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ prog）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ sfr）區(qū)中的 8eh 單元的 d0 位置位，可禁止 ale 操作。該位置位后，只有一 條 movx 和 movc 指令才能將 ale 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ale 禁止位無效。p ps se en n：程序儲存允許（ psen）輸出是外部程序存儲器的讀選通

10、信號，當(dāng)at89c52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次psen 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次psen 信號。ea/vpp：外部訪問允許。欲使 cpu 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000hffffh） ，ea 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 lb1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 ea 端狀態(tài)。如 ea 端為高電平（接 vcc 端） ，cpu 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12v 的編程允許電源 vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12v 編程電壓 vpp。 xtal1：振蕩器反相放大

11、器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。2.2. 硬件電路設(shè)計原理硬件電路設(shè)計原理波形的產(chǎn)生是通過 at89c52 執(zhí)行某一波形發(fā)生程序，將所產(chǎn)生的數(shù)字信號傳向 dac0832 轉(zhuǎn)換器，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)6換電路的輸出端得到相應(yīng)的電壓波形。波形發(fā)生器是一種常用的信號源，廣泛地應(yīng)用于電子電路、自動控制系統(tǒng)和教學(xué)實驗等領(lǐng)域。2.3. 硬件電路設(shè)計：硬件電路設(shè)計：對于 8086 來說，產(chǎn)生正弦波硬件構(gòu)架如下圖所示:我們采用 at89c52 單片機來完成該實驗，于是相應(yīng)的硬件構(gòu)架如下圖：dac0832 是電流型輸出，所以在應(yīng)用時應(yīng)該外接

12、一個運放器使其成為電壓輸出，仿真模擬圖如下：8284clk80868255adac0832at89c52dac0832i/o 設(shè)備73. 軟件編軟件編程程有了相應(yīng)的硬件基礎(chǔ)，現(xiàn)在我們針對所要完成的功能進行相應(yīng)的軟件編程。我們要輸出一個正弦波，采用最簡單的方法，就是將正弦波的經(jīng)過計算然后存入一個數(shù)組，做成一張正弦波表，然后再將這些值依次輸出，形成一系列的點，從而形成一個正弦波。由硬件圖看出，地址為：ffffh。軟件流程如下：8 n yc 源代碼如下：#include unsigned int i,t=0 xffff;code unsigned char sin128=64,67,70,73,76

13、,79,82,85,88,91,94,96,99,102,104,106,109,111,113,115,117,118,120,121,123,124,125,126,126,127,127,127,127,127,127,127,126,126,125,124,123,121,120,118,117,115,113,111,109,106,104,102,99,96,94,91,88,85,82,79,76,73,70,67,64,60,57,54,51,48,45,42,39,36,33,31,28,25,23,21,18,16,14,12,10,9,7,6,4,3,2,1,1,0,0,

14、0,0,0,0,0,1,1,2,3,4,6,7,9,10,12,14,16,18,21,23,25,28,31,33,36,39,42,45,48,51,54,57,60;main()while(1)程序開始賦值正弦波采樣點i=0p1=sinii+1i=128?9if(+i=128)i=0;p1=sini;到此，設(shè)計的軟件和硬件系統(tǒng)全部設(shè)計完畢。4. 系統(tǒng)仿真調(diào)試系統(tǒng)仿真調(diào)試對系統(tǒng)仿真，我們用的是 proteus 7 professional 軟件進行仿真實驗，將各部分硬件按圖連接好，然后將程序代碼導(dǎo)入，運行之后，結(jié)果如下圖所示： 正弦波輸出圖輸出的正弦波和我們預(yù)想一樣，所以整個設(shè)計完成。5.

15、 總結(jié)總結(jié)這次課程設(shè)計對于不是熟練接口的人來說是小菜一碟，但是對于我們初學(xué)者來說還是比較困難呢，主要的困難來自對硬件設(shè)計的各引腳的連接和對實現(xiàn)程序的設(shè)計。功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過 3 個人的合作和努力，我們最后對實驗的原理有了清晰的認(rèn)識。通過實驗，我們對接口有了一定程度的了解，對于類似的設(shè)計，個人感覺重要的還是對于硬件的程序的設(shè)計，針對不同的功能用不同的算法實現(xiàn)，這也10是可編程芯片的一個優(yōu)勢，在不改動硬件的情況下，可用軟件方法來實現(xiàn)不同功能?？傊@次課程設(shè)計對于我們有很大的幫助，通過課程設(shè)計，我更加深入地理解了，微機原理課程上講到的各種芯片的功能，以及引腳的作用，同時加深了對于主要芯片的應(yīng)用的認(rèn)識，對于接口的設(shè)計重要的是理論與實際相結(jié)合，這也是接口這門課程的一個特殊之處只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論 ，然后通過實踐反復(fù)檢驗理論，才是真正的知識，才能提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。而且在做課程設(shè)計的過程中，不僅是考驗自己所學(xué)的微機原理