單片機課程設計——波形發(fā)生器

1、.單片機課程設計報告電子科學系指導老師：胡玨班級： 10電信班姓名：卓桂成 游龍 謝禮杰學號：100703157 100703144 1007031 目錄1總體設計及需求分析1.1實驗要求：實驗目的1.2 設計思路2 硬件電路設計及描述2.1 主要硬件介紹2.1.1 單片機STC90c512.1.2 DAC08322.2 電路介紹2.2.1 電源電路2.2.2 D/A電路2.2.3顯示電路2.2.4 時鐘電路2.2.5 復位電路2.2.6 最終電路3軟件設計流程及描述3.1 程序流程3.2 程序1總體設計及需求分析1.1實驗要求：實驗目的. 設計一款能夠產生3種以上波形的波形發(fā)生器；. 設計波

2、形選擇按鈕；LED或LCD顯示波形代號（如 1為正弦波，2為方波）；能夠同時輸出兩種波形能夠記錄一段時間的波形1.2 設計思路開關電源復位時鐘MCS-51系列芯片LED顯示 D/A運放開始開啟顯示設置D/A地址，#7FFFH(DPTR)P1.0=0?P1.1=0?P1.2=0?P1.3=0?結束調用方波調用鋸齒波調用三角波調用梯形波是是是是否否否否 2 硬件電路設計及描述2.1 主要硬件介紹2.1.1 單片機89C51AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、

3、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如下圖所示：圖3.4 AT89C51引腳圖AT89C51管腳說明：VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個

4、8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據存儲器，它可以被定義為數(shù)據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接

5、收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P

6、3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)

7、ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.1.2 DAC0832AC0832是8位分

8、辨率D/A轉換集成芯片，與處理器完全兼容，具有價格低廉，接口簡單，轉換控制容易等優(yōu)點，在單片機應用系統(tǒng)中得到廣泛的應用。 D/A轉換器由八位輸入鎖存器、八位DAC寄存器、八位D/A轉換電路以及轉換電路構成。 DAC0832輸出是電流型的，但實際應用中往往需要電壓輸出信號，所以還必須一個外接的運算放大器轉換稱電壓。其引腳如下圖1所示：圖1：DAC0832引腳圖 D0D7：八位數(shù)據輸入線 ILE：數(shù)據鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效 CS: 片選信號輸入線，低電平有效 WR1：輸入寄存器的寫選通信號，低電平有效 XFER：數(shù)據傳送控制信號輸入線，低電平有效 WR2：DAC寄存器寫選通輸入線，低電

9、平有效 IOUT1：電流輸出線。當輸入全為1時IOUT1最大 IOUT2：電流輸出線。其值與OUT1之和為一常數(shù) RFB：反饋信號輸入線，芯片內部有反饋電阻 Vcc：電源輸入線（+5+15V） Vref: 基準電壓輸入線（-10+10V） AGND: 模擬地，模擬信號和基準電源的查考地 DGND：數(shù)字地，兩種地線在基準電源共處比較好根據對DAC0832的數(shù)據鎖存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式，可用軟件指令控制這5個控制端：ILE、CS、WR1、WR2、XFER。 直通工作方式：5個控制端均有效，直接D/A轉換 單緩沖工作方式：5

10、個控制端一次選通，即兩個輸入寄存器中任意一個處于直通方式，另一個工作于受控方式 雙緩沖工作方式：5個控制端分二次選通。即兩個鎖存器都處于受控狀態(tài)本次設計我們讓DAC0832工作于單緩沖器方式，它的ILE接+5V。/CS和/XFER相連后由8051的P2.7控制，/WR1和/WR2相連后由8051的/WR控制DAC0832的地址為7FFFH,工作于單緩沖器方式，執(zhí)行一次對DAC0832的寫入操作即可完成一次D/A轉換。2.2 電路介紹2.2.1 電源電路通過數(shù)據線和usb接口，計算機向電路供電，Usb原理圖如下：2.2.2 D/A電路2.2.3顯示電路輸出波形同時相應led燈的相應p1口輸出低電

11、平，使顯示電路導通。 2.2.4 時鐘電路單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內部振蕩和外部振蕩方式。時鐘部分電路圖在單片機80c51引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器或陶瓷諧振蕩器，構成了內部振蕩方式。由于單片機內部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構成了自積振蕩，并產生振蕩時鐘脈沖。單片機的時序單位振蕩周期:晶振的振蕩周期，又稱時鐘周期，為最小的時序單位。狀態(tài)周期:振蕩頻率經單片機內的二分頻器分頻后提供給片內CPU的時鐘周期。因此一個狀態(tài)周期包含2個振蕩周期。機器周期:1個機器周期由6個狀態(tài)周期12個振蕩周期組成，是計算機執(zhí)行一種基本操作的時間單位。指令周期:執(zhí)行一條指令所

12、需的時間。一個指令周期由1-4個機器周期組成，依據指令不同而不同.2.2.5 復位電路當MCS-5l系列單片機的復位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，根據應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和上電或開關復位。上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。上電或開關復位要求電源接通后，單片機自動復位，并且在單片機運行期間，用開關操作也能使單片機復位。上電后，由于電容C3的充電和反相門的作用，使RST持續(xù)一段時間的高電平。當單片機已在運行當中時，按下復位鍵K后松開，也能使RST為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關復位的操作。圖3.4 復位電路單片機的復位操作使單

13、片機進入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計數(shù)器PC0000H，這表明程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。單片機冷啟動后，片內RAM為隨機值，運行中的復位操作不改變片內RAM區(qū)中的內容，21個特殊功能寄存器復位后的狀態(tài)為確定值統(tǒng)復位是任何微機系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個控制芯片回到默認的硬件狀態(tài)下。51單片機的復位是由RESET引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過24個振蕩周期后，51單片機即進入芯片內部復位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到RESET引腳轉為低電平后，才檢查EA引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內部的程序代碼，若為低電平便會執(zhí)行外部程序。51單片機在系統(tǒng)復位時，將其內部的一些重要寄

14、存器設置為特定的值，至于內部RAM內部的數(shù)據則不變。2.2.6 最終電路3軟件設計流程及描述3.1 程序流程3.2 程序 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H ;主程序地址MAIN: JNB P1.0,P10 JNB P1.1,P11 JNB P1.2,P12 JNB P1.3,P13 LJMP MAIN ;哪個鍵按下,顯示哪個波形P10: MOV R7,#00H ;方波波形,R7為特征碼,放00,表示方波 LCALL SQU ;調用方波波形函數(shù) LJMP MAIN ;調用完返回主程序循環(huán)P11: MOV R7,#01H ;01表示鋸齒波 LCALL SAW LJMP M

15、AINP12: MOV R7,#02H ;02表示三角波 LCALL TRI LJMP MAINP13: MOV R7,#03H ;03表示方波 LCALL SIN LJMP MAINSQU: JNB P1.1,N1 ;方波函數(shù),如果有其他鍵按下退出程序 JNB P1.2,N2 JNB P1.3,N3 LJMP SSQU ;沒有鍵按下,到SSQU函數(shù)產生方波N1: MOV R7,#01H ;哪個鍵按下就在R7中記下特征碼 LJMP TC0N2: MOV R7,#02H LJMP TC0N3: MOV R7,#03H LJMP TC0SSQU: CJNE R7,#00H,TC0 ;R7不為0退出

16、 SETB P1.5 SETB P1.6 SETB P1.7 CLR P1.4 ;p1.0輸出一個低電位 led亮 MOV R0,#00H ;R0中放00 K00: MOV P0,#0FFH MOV P2,#0FFH MOV A,P2 ;變數(shù)值,P2越大,波形周期越小 CPL A MOV R3,AL00: DEC R3 CJNE R3,#255,L00 ;這個循環(huán)改變周期 INC R0 INC R0 CJNE R0,#254,K00 ;高電平波循環(huán)127次 MOV R0,#00HK01: ;MOV A,#00H ;低電平,跟高電平差不多 ;MOVX DPTR,A MOV P0,#00H MOV

17、 P2,#0FFH MOV A,P2 CPL A MOV R3,AL01: DEC R3 CJNE R3,#255,L01 INC R0 INC R0 CJNE R0,#254,K01 LJMP SQU ;顯示完一個波形,回到方波函數(shù)開始,判斷有無其他按鍵TC0: RET ;返回主函數(shù) SAW: JNB P1.0,N4 JNB P1.2,N5 JNB P1.3,N6 LJMP SSAWN4: MOV R7,#00H LJMP TC1N5: MOV R7,#02H LJMP TC1N6: MOV R7,#03H LJMP TC1SSAW: CJNE R7,#01H,TC1 SETB P1.4 S

18、ETB P1.6 SETB P1.7 CLR P1.5 MOV R0,#0FFH K10: MOV P0,R0 MOV P2,#0FFH MOV A,P2 CPL A MOV R3,AL10: DEC R3 CJNE R3,#255,L10 INC R0 CJNE R0,#255,K10 LJMP SAWTC1: RETTRI: JNB P1.0,N7 JNB P1.1,N8 JNB P1.3,N9 LJMP TTRIN7: MOV R7,#00H LJMP TC2N8: MOV R7,#01H LJMP TC2N9: MOV R7,#03H LJMP TC2TTRI: CJNE R7,#02

19、H,TC2 SETB P1.4 SETB P1.5 SETB P1.7 CLR P1.6 MOV R0,#00H K20: MOV P0,R0 MOV P2,#0FFH MOV A,P2 CPL A MOV R3,AL20: DEC R3 CJNE R3,#255,L20 INC R0 INC R0 CJNE R0,#254,K20K21: MOV P0,R0 MOV P2,#0FFH MOV A,P2 CPL A MOV R3,AL21: DEC R3 CJNE R3,#255,L21 DEC R0 DEC R0 CJNE R0,#0,K21 LJMP TRITC2: RETSIN: JNB

20、 P1.0,N10 ;正弦波,是通過存儲在代碼區(qū)的一個數(shù)組來顯示值的 JNB P1.1,N11 JNB P1.2,N12 LJMP SSINN10: MOV R7,#00H LJMP TC3N11: MOV R7,#01H LJMP TC3N12: MOV R7,#02H LJMP TC3SSIN: CJNE R7,#03H,TC3 SETB P1.4 SETB P1.5 SETB P1.6 CLR P1.7 MOV R0,#00H K30: MOV A,R0 MOV DPTR,#TAB ;數(shù)組的地址 MOVC A,A+DPTR ;把第R0個數(shù)放到A中 MOV P0,A INC R0 ;RO加

21、1 MOV P2,#0FFH ;周期 MOV A,P2 CPL A MOV R3,AL30: DEC R3 CJNE R3,#255,L30 CJNE R0,#255,K30 LJMP SINTC3: RETTAB: DB 80H,82H,84H,86H,88H,8AH,8CH,8EH,90H,92H,94H,96H,98H,9AH,9CH,9EH DB 0A0H,0A2H,0A4H,0A6H,0A8H,0AAH,0ABH,0ADH,0AFH,0B1H,0B2H,0B4H,0B6H,0B7H,0B9H,0BAH DB 0BCH,0BDH,0BFH,0C0H,0C1H,0C3H,0C4H,0C5H,0C6H,0C8H,0C9H,0CAH,0CBH,0CCH,0CDH,0CEH DB 0CEH,0CFH,0D0H,0D1H,0D1H,0D2H,0D2H,0D3H,0D3H,0D4H,0D4H,0D4H,0D4H,0D5H,0D5H,0D5H DB 0D5H,0D5H,0D5H,0D5H,0D4H,0D4H,0D4H,0D4H,0D3H,0D3H,0D2H,0D2H,0D1H,0D1H,0D0H,0CFH DB 0CEH,0CEH,0CDH,0CCH,0CBH,0CAH,0C9H,0C8H,0C6H,0