四種波形發(fā)生器

1、學(xué) 號(hào) XXXX大學(xué)單片機(jī)原理及應(yīng)用A課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)四種波形發(fā)生器起止日期： 2017 年 5 月 29 日至 2017 年 6 月 9日學(xué)生姓名班級(jí)成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字)控制與機(jī)械工程學(xué)院2017年 6月9 日目錄緒論11、設(shè)計(jì)目的22、課程設(shè)計(jì)題目和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)33、設(shè)計(jì)方案44、主要芯片介紹54.程序流程圖95、Proteus仿真原理圖106、設(shè)計(jì)心得體會(huì)11參考文獻(xiàn)12 緒論 近年來(lái)，隨著電子技術(shù)和微機(jī)計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，單片機(jī)的檔次不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大，已在工業(yè)控制、尖端科學(xué)、智能儀器儀表、日用家電、汽車電子系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化設(shè)備、個(gè)人信息終端及通信產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用，成

2、為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化的核心部件。  單片機(jī)即單片微型計(jì)算機(jī)。（Single-Chip Microcomputer ）,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。它體積小，成本低，功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化上和智能產(chǎn)品。  本次基于51系列單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)課程設(shè)計(jì)，是根據(jù)我們所學(xué)習(xí)的單片機(jī)課程，按照大綱要求對(duì)我們進(jìn)行的一次課程檢驗(yàn)，是進(jìn)行單片機(jī)課程訓(xùn)練的必要任務(wù)，也對(duì)我們掌握單片機(jī)應(yīng)用有很大的幫助。掌握單片機(jī)技術(shù)是一門不可或缺的技術(shù)，對(duì)我們將來(lái)的工作以及生活和學(xué)習(xí)都有很密

3、切的聯(lián)系。實(shí)驗(yàn)主要包括，以STC89C52RC單片機(jī)作為核心板，實(shí)現(xiàn)電路原理圖設(shè)計(jì)， LCD顯示模塊、串口通信模塊、數(shù)碼管顯示模塊、LED流水燈、按鍵操作等電路的設(shè)計(jì)、焊接與仿真。編程軟件采用keil 4及proteus 7.8仿真軟件進(jìn)行仿真。1、設(shè)計(jì)目的 （1）利用所學(xué)單片機(jī)的理論知識(shí)進(jìn)行軟硬件整體設(shè)計(jì)，鍛煉學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、提高我們的綜合應(yīng)用能力。 （2）我們這次的課程設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)并開(kāi)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(gè)接口芯片(如0832等)的功能特性及接口方法，并能運(yùn)用其實(shí)

4、現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)功能器件。 （4）在平時(shí)的學(xué)習(xí)中，我們所學(xué)的知識(shí)大都是課本上的，在機(jī)房的練習(xí)大家也都是分散的對(duì)各個(gè)章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行練習(xí)。因此，缺乏一種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)鍛煉。在課程所學(xué)結(jié)束以后，這樣的課程設(shè)計(jì)十分有助于學(xué)生的知識(shí)系統(tǒng)的總結(jié)到一起。 （5）通過(guò)這幾個(gè)波形進(jìn)行組合形成了一個(gè)函數(shù)發(fā)生器，使得我對(duì)系統(tǒng)的整個(gè)框架的設(shè)計(jì)有了一個(gè)很好的鍛煉。這不僅有助于大家找到自己感興趣的題目，更可以鍛煉大家微機(jī)知識(shí)的應(yīng)用。2、課程設(shè)計(jì)題目和實(shí)現(xiàn)目標(biāo) 本次課程設(shè)計(jì)的題目是；制作一個(gè)波形發(fā)生器，產(chǎn)生周期可調(diào)的方波、鋸齒波、三角波、正弦波信號(hào)，不同波形用不同符號(hào)顯示在一個(gè)LED上，用一個(gè)LCD顯示幅值和頻率。 本

5、次課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)：設(shè)計(jì)一個(gè)波形發(fā)生器，帶有四個(gè)按鈕，分別是波形選擇、增加頻率、減少頻率、調(diào)節(jié)幅度，并帶有一個(gè)LCD和一個(gè)LED，LED用來(lái)顯示波形的符號(hào)LCD用來(lái)顯示頻率、幅值。波形符號(hào)用1表示正弦波，2表示三角波，3表示方波，4表示鋸齒波。頻率的調(diào)節(jié)幅度是10HZ，幅值調(diào)節(jié)幅度分別是0.2V，0.02V,0.3V,0.4V。 3、設(shè)計(jì)方案 本次設(shè)計(jì)采用AT89C51及其外圍擴(kuò)展系統(tǒng)和PCF8591，軟件方面主要是應(yīng)用C語(yǔ)言設(shè)計(jì)程序。系統(tǒng)以AT89C51為核心，配置相應(yīng)的外設(shè)及接口電路，用Keil C及Proteus等軟件開(kāi)發(fā)，用C語(yǔ)言編程，組成一個(gè)多功能信號(hào)發(fā)生器。用戶通過(guò)按鍵選擇輸出實(shí)驗(yàn)室

6、中經(jīng)常使用到的幾種基本波形：方波、鋸齒波、正弦波和三角波。方波由AT89C51單片機(jī)將最大值和最小值輸出給進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并由用戶通過(guò)鍵盤選擇波形周期。 可采用單片機(jī)程序產(chǎn)生以上4種波形，并通過(guò)一片轉(zhuǎn)換器輸出。另外，采用一片轉(zhuǎn)換器來(lái)控制前一片A轉(zhuǎn)換器的參考電壓，從而可以改變輸出波形幅值。通過(guò)外接鍵盤來(lái)設(shè)定波形的類型、幅值和頻率。4、主要芯片介紹 （1） 、PCF8591芯片介紹： PCF8591是一個(gè)單片集成、單獨(dú)供電、低功耗、8-bit CMOS數(shù)據(jù)獲取器件。PCF8591具有4個(gè)模擬輸入、1個(gè)模擬輸出和1個(gè)串行I²C總線接口。PCF8591的3個(gè)地址引腳A0, A1和A2可用于硬件地址

7、編程，允許在同個(gè)I2C總線上接入8個(gè)PCF8591器件，而無(wú)需額外的硬件。在PCF8591器件上輸入輸出的地址、控制和數(shù)據(jù)信號(hào)都是通過(guò)雙線雙向I2C總線以串行的方式進(jìn)行傳輸。 圖1 PCF8591工作原理圖DAC0832的外部引腳及功能介紹圖如下：圖2 PCF8591引腳圖AIN0AIN3：模擬信號(hào)輸入端。A0A2：引腳地址端。VDD、VSS：電源端。（2.56V）SDA、SCL：I2C 總線的數(shù)據(jù)線、時(shí)鐘線。OSC：外部時(shí)鐘輸入端，內(nèi)部時(shí)鐘輸出端。EXT：內(nèi)部、外部時(shí)鐘選擇線，使用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí) EXT 接地。AGND：模擬信號(hào)地。AOUT：D/A 轉(zhuǎn)換輸出端。VREF：基準(zhǔn)電源端。（2）單片機(jī)

8、AT89S52介紹： AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口

9、。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏 輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。圖3 AT89S52引腳圖AT89S52管腳說(shuō)明：VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P

10、0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)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(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口

11、輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)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，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，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

12、腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， 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)ALE禁止，置位無(wú)效。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部

13、程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)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(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。（3）LCD1602介紹： 1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱?/p>

14、所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。圖4 LCD1602引腳圖LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中： 第1引腳：GND為電源地 第2引腳：VCC接5V電源正極 第3引腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 第4引腳：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。 第5引腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)

15、時(shí)進(jìn)行寫操作。 第6引腳：E(或EN)端為使能(enable)端,高電平（1）時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。 第714引腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。 第1516腳：空腳或背燈電源。第15引腳背光正極，第16引腳背光負(fù)極。4.程序流程圖初始化，設(shè)置常量和指針按鍵1按下按鍵1按下按鍵1按下跳轉(zhuǎn)到主程序NNN開(kāi)始 LCD調(diào)用正弦波輸出程序，輸出一個(gè)周期的正弦波 LCD調(diào)用三角波輸出程序，輸出一個(gè)周期的三角波 LCD調(diào)用方波輸出程序，輸出一個(gè)周期的方波 LCD調(diào)用鋸齒波輸出程序，輸出一個(gè)周期的鋸齒波按鍵1按下5、Proteus仿真原理圖 6、設(shè)計(jì)心得體會(huì) 課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來(lái)說(shuō)掌握單片機(jī)的開(kāi)發(fā)技術(shù)是十分重要的。 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我不僅加深了對(duì)單片機(jī)理論的理解，將理論很好地應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去，而且我還學(xué)會(huì)了如何去培養(yǎng)我們堅(jiān)持不懈和合作精神，讓我們不斷超越自己。課堂上沒(méi)有見(jiàn)過(guò)真正的單片機(jī) ，只是從理論上去理解 ，枯燥乏味，這次的實(shí)訓(xùn) ，讓我大開(kāi)眼界，提高了單片機(jī)知識(shí)的理解