單片機低頻信號發(fā)生器課程設(shè)計.

1、一、 題目的意義.1二、 本人所做的工作 .1三、 課設(shè)要求.2四、 課設(shè)所需設(shè)備及芯片功能介紹 .24.1、所需設(shè)備.24.2、芯片功能介紹.2五、. 總體功能圖及主要設(shè)計思路55.1、總體功能圖.55.2、主要設(shè)計思想.5六、.硬件電路設(shè)計及描述76.1、硬件原理圖.76.2、線路連接步驟.7七、.軟件設(shè)計流程及描述77.1、鋸齒波的實現(xiàn)過程 .77.2、三角波的實現(xiàn)過程.87.3、梯形波的實現(xiàn)過程.97.4、方波的實現(xiàn)過程.117.5、正弦波的實驗過程.127.6通過開關(guān)實現(xiàn)波形切換和調(diào)頻、調(diào)幅 .13八、 程序調(diào)試步驟與運行結(jié)果 .158.1、調(diào)試步驟.158.2、運行結(jié)果.15九、.

2、課程設(shè)計體會17十、參考文獻(xiàn).18十一、源代碼及注釋.18一、題目的意義(1) 、利用所學(xué)單片機的理論知識進行軟硬件整體設(shè)計，鍛煉學(xué)生理論聯(lián)系 實際、提高我們的綜合應(yīng)用能力。(2) 、 我們這次的課程設(shè)計是以單片機為基礎(chǔ)， 設(shè)計并開發(fā)能輸出多種波形 (正弦波、三角波、鋸齒波、方波、梯形波等)且頻率、幅度可變的函數(shù)發(fā)生器。(3) 、掌握各個接口芯片(如0832等的功能特性及接口方法，并能運用其實 現(xiàn)一個簡單的微機應(yīng)用系統(tǒng)功能器件。(4) 、在平時的學(xué)習(xí)中，我們所學(xué)的知識大都是課本上的，在機房的練習(xí)大 家也都是分散的對各個章節(jié)的內(nèi)容進行練習(xí)。因此，缺乏一種系統(tǒng)的設(shè)計鍛煉。在 課程所學(xué)結(jié)束以后，這樣

3、的課程設(shè)計十分有助于學(xué)生的知識系統(tǒng)的總結(jié)到一起。(5) 、通過這幾個波形進行組合形成了一個函數(shù)發(fā)生器，使得我對系統(tǒng)的整 個框架的設(shè)計有了一個很好的鍛煉。這不僅有助于大家找到自己感興趣的題目，更 可以鍛煉大家單片機知識的應(yīng)用。、本人所做的工作本次課設(shè)組員：劉正、鄧強、劉志組長：劉正經(jīng)過了這一個星期的時間，我們已經(jīng)基本完成了老師所提出的課程設(shè)計要求。 其中，我本人是組長整個系統(tǒng)的設(shè)計框架和編寫代碼由我親自完成。由于我們上課 沒有接觸過正弦波因此通過在圖書館和網(wǎng)絡(luò)上找資料已經(jīng)順利完成。然后通過上機 連接線路把電路板和PC機相連接之后對每一個波形單個調(diào)試完成后，再組合起來 通過開關(guān)控制波形的輸出，最后

4、實現(xiàn)老師所要求的功能。三、課設(shè)要求1、 設(shè)計接口電路，將這些外設(shè)構(gòu)成一個簡單的單片機應(yīng)用系統(tǒng)，畫出接口的 連接圖。2、 編寫下列控制程序（1）能輸出正弦波、三角波、鋸齒波、方波、梯形波。（2）由K0-K4鍵分別控制以上所述波形的產(chǎn)生。（3）根據(jù)開關(guān)對輸出波形的頻率、幅度進行控制調(diào)節(jié)。四、課設(shè)所需設(shè)備及芯片功能介紹4.1、所需設(shè)備單片機最小開發(fā)系統(tǒng)，DAC0832片，PC機一臺，運算放大器，其他器件任 選。4.2、芯片功能介紹（1）、DAC0832芯片介紹:DAC0832為一個8位D/A轉(zhuǎn)換器,單電源供電,在+5+15V范圍內(nèi)均可正常工 作?；鶞?zhǔn)電壓的范圍為 0V,電流建立時間為1卩s,CMOS

5、工藝，低功耗20mW。DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示。DAC0832的外部引腳及功能介紹圖如下:(2) 、DAC0832的應(yīng)用：DAC0832是用作單極性電壓輸出，二是用作雙極性電壓輸出，最后是用作 程控放大器。(3) 、DAC0832與8031的連接方式：DAC0832的與單片機的連接方式有三種方式：一、單緩沖、雙緩沖、三是直通方式。本程序采用的是方式一即單緩沖方式,為高電平,CS、WR1、WR2、XFER為低電平。電源及時鐘引腳：Vcc、Vss;XTAL1、XTAL2ILE控制引腳PSEN、ALE、EA、RESET（即RST）.I/O口引腳：PO、P1、P2、P3為4個8位I/O口

6、的外部引腳.RST/VPD（9腳）RST:單片剛接上電源時，其內(nèi)部各寄存器處于隨機狀態(tài)，在此腳輸入24個時鐘周期寬度以上的高電平將使單片機復(fù)位。單片機正常工作時，此腳應(yīng)為0.5V氐電平。VPD:備用電源輸入端。當(dāng)Vcc下降到低于規(guī)定的值，而VPD在其規(guī)定的電壓 范圍內(nèi)（5）.5V）時，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源以保持內(nèi)部RAM的數(shù) 據(jù)。ALE/PROG（30引腳）ALE引腳輸出為地址鎖存允許信號,當(dāng)單片機上電工 作后,ALE引腳不斷輸出正脈沖信號.當(dāng)訪問片外存儲器時，ALE（地址鎖存允許信 號輸出脈沖的負(fù)跳沿用于16位地址的低8位鎖存信號。不訪問片外存儲器，ALE端以時鐘振蕩器頻率的1/

7、6固定輸出正脈沖。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時（執(zhí)行MOVX指令），ALE會丟失一個ALE脈沖。MCS-51單片機的片外總線結(jié)構(gòu)MCS-51系列單片機片外引腳可以構(gòu)成如上圖所示的三總線結(jié)構(gòu)：地址總線（AB）數(shù)據(jù)總線（DB）控制總線（CB）8031各個口的功能定義P0口 ：雙向8位三態(tài)I/O口，此口為地址總線（低8位）及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用 口，可帶8個LSTTL負(fù)載。P1口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，可帶4個LSTTTL負(fù)載P2口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，與地址總線（高8位）復(fù)用。P3口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，雙功能復(fù)用口。五、總體功能圖及主要設(shè)計思路5.1、總體功能圖5.2、主要設(shè)計思想從此題的要求我的設(shè)計思路分

8、以下幾步：（一）、課設(shè)需要各個波形的基本輸出。如輸出鋸齒波、三角波、梯形波、方 波、正弦波。這些波形的實現(xiàn)的具體步驟：鋸齒波實現(xiàn)很簡單，只需要一開始定義 一個初值，然后不斷的加1,當(dāng)溢出后又重初值開始加起，就這樣循環(huán)下去。三角 波的實驗過程是先加后減，我的一開始的實現(xiàn)方法是先是從00H開始加1直到溢出后就執(zhí)行減1操作，就這樣不斷調(diào)用這個循環(huán)。梯形波的實現(xiàn)過程是前后加和減 的速度不同而已，如你可以在上升加的步數(shù)大一些，減時少一些。方波的實現(xiàn)方法 是連續(xù)輸出一個數(shù)，到某個時候就改變一下值，可以把值定義為正極性的，也可以 是負(fù)極性。正弦波的實現(xiàn)是非常麻煩的。它的實現(xiàn)過程是通過定義一些數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行時

9、直接輸出定義的數(shù)據(jù)就可以了。在設(shè)計之初，我一直都在 嘗試使用數(shù)學(xué)的泰勒級數(shù)展開來計算輸出波形， 使用這種方法， 實現(xiàn)起來相對來說 要比較困難一點，而且會使得頻率會下降。要使得它達(dá)到更高的頻率，就得另辟蹊 徑了。分析一下為什么頻率上不去，主要原因在于，使用單片機進行正弦函數(shù)的運 算時占去了不少時間，如果去掉這一計算過程波形的頻率應(yīng)該大有提高，另外就是CPU時鐘頻率沒有調(diào)至最高，以及DAC轉(zhuǎn)換過程需要時間。為了達(dá)到更高的頻 率，首先就要免去單片機的計算負(fù)擔(dān)，我使用的解決方法是人為計算出要輸出的 點，然后建一個表通過查表來進行輸出，這樣主要工作任務(wù)就落到了建表的過程 中。這樣做的好處在于，查表所耗費

10、的時鐘周期相同，這樣輸出的點與點之間的距 離就相等了，輸出的波形行將更趨于完美，當(dāng)然更讓我們感到的高興的是它輸出波 形的頻率將近達(dá)到了100K赫茲，能夠滿足我們設(shè)計的擴展要求了。為了實現(xiàn)頻率 的調(diào)整，我在一個正弦波周期里建了兩百個點，如果我們隔一個取點的話，且在CPU時鐘頻率不改變的情形下，正弦波頻率將相對于前面的頻率提高將近一倍。 這樣我們就得到了解決頻率調(diào)整的方法，首先進行CPU時鐘頻率選擇，再調(diào)整一個正弦函數(shù)一個周期輸出的點數(shù)，幅度的調(diào)節(jié)是通過初始幅度設(shè)置再通過外部放大 電路來調(diào)節(jié)，設(shè)計程序流程圖如圖所示。（二）、通過P3口和開關(guān)K0-K5相連接來控制各個波形的輸出。能根據(jù)k0- k5鍵

11、狀態(tài)進行波形切換，開關(guān)鍵向上接 “1,產(chǎn)生波形，向下拔接“0,無波形輸 出。如K0鍵向上拔，K1-K4鍵向下拔，產(chǎn)生鋸齒波；K1鍵向上拔，K0、K2-K4鍵向下拔，產(chǎn)生三角波；,以此類推。通過K5鍵來控制調(diào)頻/調(diào)幅。六、硬件電路設(shè)計及描述6.1、硬件原理圖6.2、線路連接步驟(1)D/A區(qū)0832片選信號CS插孔和譯碼輸出丫2插孔相連。(2) 用排線將D/A區(qū)D0D7連至U BUS2區(qū)XD0XD7。(3) 將0832的WR信號線連到BUS3區(qū)的XWR上。(4)D/A區(qū)的2V插孔分別與外置電源的2V端相連。(5)W2區(qū)的VIN接+12V，如果電源內(nèi)置，VIN插孔和D/A區(qū)的+12V插孔相連。(6

12、)D/A區(qū)的Vref接W2區(qū)Vref,并調(diào)節(jié)W2使Vref=+5V。(7)K0-K5開關(guān)分別接到P3口的P3.0-P3.5七、軟件設(shè)計流程及描述7.1、鋸齒波的實現(xiàn)過程鋸齒波的實現(xiàn)過程是首先定義一個初值然后進行加法操作，加的步數(shù)的多少則 根據(jù)要求的頻率來進行。然后加到某個數(shù)之后就再重新設(shè)置為初值，再重復(fù)執(zhí)行剛剛的操作，如此循環(huán)下去。流程圖如下所示:7. 2、三角波的實現(xiàn)過程三角波的實現(xiàn)是設(shè)置一個初值，然后進行加數(shù)，同樣是加到某個數(shù)之后再進行 減數(shù)，減到初值之后就再返回到先前的操作， 這個操作跟鋸齒波的實現(xiàn)是相似的。此程序輸入的VREF的電壓是+5V，因此該波形輸出的最大頻率是初值為00H和 最

13、終值為0FFH，且步數(shù)為1,這樣輸出的波形是最大的。7.3、梯形波的實現(xiàn)過程梯形波輸出跟鋸齒波和三角波相似，只不過當(dāng)加到頂峰后的一段時間內(nèi)不改變A的值，過了一段時間后再將減少A的值，不過先后的步數(shù)可以一樣也可以不一 樣。然后減到初始的值后也要持續(xù)一段時間，然后再進行加數(shù)，如此循環(huán)下去。7.4、方波的實現(xiàn)過程此波形的實現(xiàn)更加簡單，只需開始的時候設(shè)置一個初值然后直接輸出這個值就 行了，輸出一段時間后，然后再重新置一個數(shù)據(jù)，然后再輸出這個數(shù)據(jù)一段時間，但是此時的時間一定要等于前面那段時間。這樣才是一個方波，如果兩個時間不相 同，那就相當(dāng)于一個脈沖波了。流程圖如下圖所示：設(shè)箱也詢時聞F嵋出一厭時閶7.

14、5、正弦波的實驗過程正弦波的實現(xiàn)則相對比較復(fù)雜，因為正弦波的實現(xiàn)是輸出各個點的值就行了， 可是各個點值則要通過正弦函數(shù)來求出，不過這些值直接去網(wǎng)上下載下來使用就可 以了。輸出的數(shù)據(jù)剛好是256個數(shù)據(jù)，這樣則可以直接相加就行了。7.6通過開關(guān)實現(xiàn)波形切換和調(diào)頻、調(diào)幅通過開關(guān)實現(xiàn)波形的切換比較簡單只需通過輸出波形后不斷返回到檢測開關(guān)的 子程序中，判斷是否有別的開關(guān)撥動，如果有別的開關(guān)撥動則執(zhí)行別的程序，否則 輸出原來的波形，不過如果要能夠識別別的開關(guān)發(fā)生變化，必須將此開關(guān)關(guān)掉否則 會識別不了別的鍵按下。當(dāng)然開關(guān)的調(diào)頻和調(diào)幅的實現(xiàn)也一樣，不過首先先輸出一 個波形，然后再檢測開關(guān)是否需要調(diào)頻或者調(diào)幅，

15、如果需要則轉(zhuǎn)入到相應(yīng)的程序 中，最后再重新輸出波形。F面是調(diào)頻和調(diào)幅:下面要實現(xiàn)的各種波形通過開關(guān)的切換過程的流程圖，按下一個開關(guān)通過P3.0為1則輸出鋸齒波，P3.1為1輸出三角波，P3.2為1輸出梯形波，P3.3為1輸出 方波,P3.4為1輸出正弦波。八、程序調(diào)試步驟與運行結(jié)果8.1、調(diào)試步驟(1、按照實驗原理圖及電路圖和接線步驟連好實驗線路。(2、把設(shè)計好的程序放在兩個地方：一是在系統(tǒng)監(jiān)控中，二是在上位機實驗系 統(tǒng)軟件中。(3、運行“DVCC實驗系統(tǒng)”稍后出現(xiàn)“DVCC實驗系統(tǒng)”菜單。打開存放的課 設(shè)程序。(4、打開實驗箱外置電源，顯示器顯示閃動的“P.,按下“RSET復(fù)位鍵，然后按下“

16、PCDBG功能鍵，再點擊系統(tǒng)菜單中的 聯(lián)接”此時出現(xiàn) 寄存器窗口 ” 反匯編窗口 ”和 數(shù)據(jù)窗口 ”等，說明聯(lián)機成功。再點 編譯”和調(diào)試”將目標(biāo)文件 傳送到實驗系統(tǒng)的仿真RAM區(qū)。最后點擊運行”將輸出端連接到示波器，觀察 波形是否滿足設(shè)計要求。8.2、運行結(jié)果根據(jù)P3口內(nèi)容判斷波形輸出，P3.0=1時，為鋸齒波；P3.1=1時，為三角波；P3.2=1時，為梯形波；P3.3=1時，為方波；P3.4=1時，為正弦波。根據(jù)P3.5的值 進行頻率與振幅的改變，改變當(dāng)前波形頻率，改變當(dāng)前波形振幅。各個波形的運行 情況如下：(1原始三角波振幅改變后(4、方波原始大小及調(diào)頻調(diào)幅后的波形:(4、梯形波原始大小

17、及調(diào)頻調(diào)幅后的波形:九、課程設(shè)計體會一個星期的課程設(shè)計很快就這樣過去了，經(jīng)過此課程設(shè)計我已經(jīng)了解了DAC0832的基本的功能的實現(xiàn)和開關(guān)的操作。以此在實現(xiàn)這些功能時，我遇到了 一些問題，這些問題困擾了我好久。我的實現(xiàn)步驟就是首先能夠讓示波器能夠輸出 一些基本的波形，首先檢查一下示波器是否是好的，檢測方法：將探頭插到示波器 的一個接口處，然后調(diào)示波器如果能夠出來一個矩形波則說明示波器沒有問題，下 面就可以編寫程序，實現(xiàn)各個波形的輸出，不過在實現(xiàn)第二步時發(fā)現(xiàn)一個問題就是 示波器沒有問題，可是運行程序時波形就是沒有輸出，我不斷的檢查電路，首先從 線開始著手，檢查一下這些線內(nèi)部是否時導(dǎo)通的，后來發(fā)現(xiàn)沒

18、有問題，接著就是檢 查8031單片機是否有問題，檢測方法是將單片機的ALE端口作為輸出端，我檢測 到有波形輸出，這說明單片機沒有問題，最后就是檢查DAC0832是否有問題，通過運行系統(tǒng)自帶的程序，后來發(fā)現(xiàn)DAC0832的AOUT端口能夠輸出，這又檢測到 了DAC0832沒有問題，后來我就無計可施了，只能請教老師，結(jié)果經(jīng)老師檢查發(fā) 現(xiàn)有一個根線接錯了，D/A區(qū)的Vref應(yīng)該和+5V相連接，還有就是一個開關(guān)給撥 動了。當(dāng)然還有一些問題就是系統(tǒng)設(shè)置的問題，因為DAC0832的使用要接線實現(xiàn)，所以在運行之前一定要修改系統(tǒng)設(shè)置，把它調(diào)成內(nèi)程序，外數(shù)據(jù)”，否則波形也不會輸出。后來調(diào)整一下就能夠輸出波形了。

19、就這樣我整整花1天的時間才解決了這個問題。不過在運行程序時必須知道怎樣調(diào)示波器，否則示波器不會調(diào)波形也 不會輸出。此次設(shè)計可以說是理論知識與動手能力的一次綜合演練，它要求我們不 但要掌握其設(shè)計原理，能編出相應(yīng)的源程序，還要求我們有一定的硬件知識，能動 手設(shè)計線路并搭建好。后來還有一個問題就是調(diào)頻調(diào)幅的問題，由于我開始在程序當(dāng)中設(shè)置的值過小 導(dǎo)致后來我在示波器上看到的波形調(diào)頻后效果不是非常的明顯，后來我檢查完了之 后我又自己在電腦上進行修改程序調(diào)試終于把這個問題解決了。最后，我覺得一個星期的時間雖然過的很快但是非常的充實。在這里再一次感 謝周老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助。十、參考文獻(xiàn)1、主編：張毅剛，

20、副主編：彭喜元，董繼成 育出版社。2、主編：胡輝單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與訓(xùn)練3、主編：周航慈單片機應(yīng)用程序設(shè)計技術(shù) 十一、源代碼及注釋波形輸出程序和切換：ORG 0000H;程序開始MOV SP,#60H;設(shè)置堆棧MOV DPTR,#8000H；0832的地址LOP: JB P3.5,TIAO;是否需要調(diào)頻MOV R6,#01H;設(shè)置步長MOV R5,#01HSTART:JB P3.0,JCHI ;輸出鋸齒波程序JB P3.1,SJIAO ;輸出三角波程序JB P3.2,TXING ;輸出梯形波程序JB P3.3,FBO ;輸出方波程序JB P3.4,ZXUAN ;輸出正弦波程序單片機原理及應(yīng)用，

21、高等教中國水利水電出版社北京航空航天大學(xué)出版社SJMP LOP;循環(huán)檢測JCHI:MOV A,#OOH;設(shè)置初值LOOP:MOVX DPTR,A;把數(shù)據(jù)送到端口轉(zhuǎn)換ADD A,R6;通過步長改變數(shù)據(jù)，上升波形CJNE A,#00H,LOOP；A值是否到最高點;DJNZ R5,L OOPSJMP LOP;返回檢測開關(guān)SJIAO:MOV A,#00H;設(shè)置初值LOOP3:MOVX DPTR,A;把數(shù)據(jù)送到端口轉(zhuǎn)換ADD A,R6;通過步長改變數(shù)據(jù)上升波形CJNE A,#00H,LOOP3;A值是否到最高點DEC A;減少步長改變數(shù)據(jù)下降波形LOOP2:MOVX DPTR,A;把數(shù)據(jù)送到端口轉(zhuǎn)換DE

22、C A;減少步長改變數(shù)據(jù)下降波形CJNE A,#00H,LOOP2;A值是否到最低點DJNZ R5,LOOP3;波形周期SJMP LOP;返回檢測開關(guān)TXING:MOV A,#00H;設(shè)置初值LOOP4:MOVX DPTR,A;把數(shù)據(jù)送到端口轉(zhuǎn)換ADD A,R6;增加步長改變數(shù)據(jù)上升波形CJNE A,#00H,LOOP4;A值是否到最高點；SUBB A,R6;下降波形做準(zhǔn)備DEC AMOV R7,0EEH;循環(huán)次數(shù)LOP2:MOVX DPTR,A;進行延時DJNZ R7,LOP2LOOP1:MOVX DPTR,A;把數(shù)據(jù)送到端口轉(zhuǎn)換；SUBB A,R6DEC ACJNE A,#00H,LOOP

23、1;是否到最低點MOV R7,0EEH;循環(huán)次數(shù)LOP1:MOVX DPTR,A;把數(shù)據(jù)送到端口轉(zhuǎn)換DJNZ R7,LOP1;進行延時SJMP LOP;返回檢測開關(guān)FBO: MOV A,#00H;設(shè)置初值最低點MOV R7,#0EEH;循環(huán)次數(shù)LOOP5:MOVX DPTR,A;進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換DJNZ R7,LOOP5;進行延時MOV A,#0FFH;設(shè)置最高點MOV R7,#0EEH;循環(huán)次數(shù)LOOP6:MOVX DPTR,A;進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換DJNZ R7,LOOP6;進行延時MOV A,#00HSJMP LOP;返回檢測開關(guān)變化單片機課程設(shè)計報告20;-ZXUAN: MOV A,#00H;設(shè)置

24、初值LOOP7: MOV R7,A;保存當(dāng)前的數(shù)據(jù)MOV DPTR,#SIN;讀取表的地址MOVCA,A+DPTR;讀取表中的數(shù)據(jù)MOV DPTR,#8000H；D/A0832的端口地 址MOVXDPTR,A;進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換MOV A,R7;恢復(fù)當(dāng)前數(shù)據(jù)INC A;為讀取 表的下一個值做準(zhǔn)備CJNE A,#00H,LOOP7是否讀完表的數(shù)據(jù)SJMP START;返 回檢測開關(guān)TIAO: MOVR6,#04H;改變調(diào)頻/調(diào)幅MOV R5,#02H SJMP START; 返回檢測開關(guān)；以下是通過正弦的值所建立的一個表SIN: DB80H,83H,86H,89H,8DH,90H,93H,96H DB

25、99H,9CH,9FH,0A2H,0A5H,0A8H,0ABH,0AEHDBB1H,0B4H,0B7H,0BAH,0BCH,0BFH,0C2H,0C5HDB0C7H,0CAH,0CCH,0CFH,0D1H, 0D4H,0D6H,0D8H DB0DAH,0DDH,0DFH,0E1H,0E3H, 0E5H,0E7H,0E9H DB 0EAH,0ECH,0EEH,0EFH,0F1H,0F2H,0F4H,0F5H DB 0F6H,0F7H,0F8H,0F9H,0FAH, 0FBH,0FCH,0FDH DB0FDH,0FEH,0FFH,0FFH,0FFH, 0FFH,0FFH,0FFH DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FEH,0FDH DB 0FDH,0FCH,0FBH,0FAH,0F9H, 0F8H,0F7H,0F6H DB0F5H,0F4H,0F2H,0F1H,0EFH, 0EEH,0ECH,0EAH DB 0E9H,0E7H,0E5H,0E3H,0E1H,0DEH,0DDH,0DAH DB