基于51單片機與DAC0832的信號發(fā)生器Proteus仿真設計

PAGE課程設計設計題目：基于51單片機與DAC0832的信號發(fā)生器Proteus仿真設計院系：電子信息與電氣工程學院專業(yè)：電氣工程及其自動化年級：姓名：指導教師：題目基于51單片機與DAC0832的信號發(fā)生器Proteus仿真設計一、設計的目的1.將理論知識運用于實踐當中,掌握模擬電路設計的基本方法、基本步驟以及基本要求。在實踐中了解電子器件的功能與作用。2.學會信號發(fā)生器的設計方法，完成要求的性能和指標。3.鍛煉、提高在電子設計中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。二、設計的內(nèi)容及要求1.輸出4種波形:方波、鋸齒波、三角波、正弦波；2.幅值可調節(jié)范圍為2V～10V；3.頻率可調節(jié)范圍為20Hz～80Hz；三、指導教師評語四、成績指導教師(簽章)年月日目錄第1章設計內(nèi)容簡介 3第2章單元模塊工作原理簡介 42.1總體原理框架 42.2電路系統(tǒng)介紹 52.2.1AT89C51主控制器簡介 52.2.2晶振電路 62.2.3上拉電阻電路 62.2.4LCD12864液晶顯示電路 72.2.5按鍵切換電路 92.3DAC0832電路系統(tǒng) 102.3.1DAC0832介紹 102.3.2DAC0832幅值控制電路 132.3.2DAC0832波形控制電路 14第3章軟件設計概要 153.1Keil開發(fā)平臺簡介 153.2系統(tǒng)整體流程圖 16第4章仿真結果分析 18總結 22

第1章設計內(nèi)容簡介信號發(fā)生器仿真系統(tǒng)由51單片機最小系統(tǒng)、LCD12864液晶模塊、DAC0832波形轉換模塊（包括波形幅值與頻率轉換）、按鍵控制模塊以及示波器測量模塊構成。通過Keil平臺下的C語言編程，單片機控制輸出的數(shù)字信號經(jīng)工作在直通方式下的DAC0832數(shù)模轉換，輸出方波、正弦波、鋸齒波、三角波4種電壓波形，且波形幅值、頻率可調。波形的切換、頻率和幅值的增減可通過按鍵模塊實現(xiàn)，同時當前的波形信息可實時更新在LCD12864顯示模塊上，波形形象可通過示波器測量模塊展現(xiàn)。整個設計由Proteus仿真實現(xiàn)，并能滿足設計內(nèi)容及要求。關鍵詞：信號發(fā)生器；C51單片機；DAC0832;

第2章單元模塊工作原理簡介2.1總體原理框架信號發(fā)生器仿真系統(tǒng)由51單片機最小系統(tǒng)、LCD12864液晶顯示模塊、DAC0832波形轉換模塊、按鍵控制模塊以及示波器測量模塊構成。整體的框架如圖2.1.1所示。圖2.1.1信號發(fā)生器系統(tǒng)組成框圖2.2電路系統(tǒng)介紹2.2.1AT89C51主控制器簡介AT89C51是一種低電壓、高性能的CMOS8位處理器，同時自帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器。在眾多型號的單片機中，AT89C51更實用、更高效。它完全兼容8051指令、管腳。因此，這種單片機對設備開發(fā)要求低，開發(fā)周期也大大縮短。AT89C51引腳圖如下所示。圖2.2.1主控制器AT89C51引腳圖該單片機具有如下特點：兼容MCS51指令系統(tǒng)；8K可反復擦寫的FlashROM；32個雙向I/O口；256*8Bit內(nèi)部RAM；3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷；2個串行中斷，可編程UART串行通道總共8個中斷中斷源，其中包含2個外部中斷源；具有低功耗空閑和掉電模式，可軟件設置睡眠和喚醒功能；2.2.2晶振電路圖2.2.2是AT89C51的晶振電路，也稱時鐘電路。單片機的時鐘電路由一個12MHz的晶振和兩個22Pf的電容組成。該電路決定了單片機的工作時間精度為1us。電容的大小會對振蕩頻率的高低、工作的穩(wěn)定性等性能產(chǎn)生一定的影響，因此，推薦電容的大小為30pF左右。圖2.2.2AT89C51晶振電路2.2.3上拉電阻電路AT89C51單片機P0口內(nèi)部結構與其他三個I/O口（P1口、P2口和P3口）不同，由于P0口內(nèi)部沒有上拉電阻，當它用于通用I/O口使用時，其輸出驅動級為漏極開路，不能正常的輸出高低電平，因此必須外接上拉電阻。一般我們選擇接入阻值為10K的上拉電阻。如圖2.2.3所示。圖2.2.3上拉電阻電路2.2.4LCD12864液晶顯示電路波形發(fā)生器仿真系統(tǒng)顯示部分基于LCD12864漢字圖形點陣液晶模塊。LCD12864液晶可顯示漢字和圖形，內(nèi)置8192個中文漢字（16*16點陣）、128個字符（8*16點陣）以及64*256點陣顯示RAM（GDRAM）。它的主要技術參數(shù)和顯示特性如下。電源：VDD3.3～+5V（內(nèi)置升壓電路，無需負壓）；顯示內(nèi)容：128列64行；LCD類型：STN；與MCU接口：8位或4位并行/3位串行配置LED背光多種軟件功能：光標顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等；在本仿真系統(tǒng)中，LCD12864液晶顯示電路如圖2.2.4所示，該顯示模塊可以實時顯示當前輸出波形的類型、頻率和幅值。圖2.2.4LCD12864液晶顯示電路LCD12864液晶顯示模塊的引腳說明見表2.2.4。根據(jù)引腳的說明可將LCD12864外部擴展電路完成。引腳號引腳名稱方向功能說明1VSS-模塊的電源地2VDD-模塊的電源正端3V0-LCD驅動電壓輸入端4RS(CS)H/L并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號；串片選5R/W(SID)H/L并行的讀寫選擇信號；串數(shù)據(jù)口6E(CLK)H/L并行的使能信號；串行的同步時鐘7DB0H/L數(shù)據(jù)口8DB1H/L數(shù)據(jù)口9DB2H/L數(shù)據(jù)口10DB3H/L數(shù)據(jù)口11DB4H/L數(shù)據(jù)口12DB5H/L數(shù)據(jù)口13DB6H/L數(shù)據(jù)口14DB7H/L數(shù)據(jù)口15PSBH/L并/串行接口選擇：H并行，L串行16NC空腳17/RETH/L復位，低電平有效18NC空腳19LED_A-背光源正極（LED+5V）20LED_K-背光源負極（LED-0V）表2.2.4LCD12864引腳說明需要注意的是，在本仿真系統(tǒng)中，由于LCD液晶顯示模塊與波形控制模塊共用P0口數(shù)據(jù)，為避免數(shù)據(jù)傳輸中產(chǎn)生沖突，加入了一片74HC573鎖存器，片選信號由單片機端口P3.0控制。當片選端LE為低電平時，LCD顯示模塊鎖存，給波形控制模塊發(fā)送數(shù)據(jù)；反之，波形控制模塊鎖存，LCD接收P0口數(shù)據(jù)。74H573鎖存器如圖2.2.5所示。圖2.2.574HC573鎖存電路2.2.5按鍵切換電路按鍵切換電路作用于控制波形的切換、頻率/幅值的切換以及頻率/幅值的增減。其電路構造如下圖2.2.6所示。圖2.2.6按鍵切換電路在電路圖中，4個按鍵連接到單片機的P3.4～P3.7端口，同時按鍵也與3個與門電路連接。與門電路的輸出端連接到單片機外部中斷0（INT0）端口，當任一按鍵按下時，輸出的低電平會拉低INT0端口觸發(fā)中斷，進入中斷程序。這種中斷的方式比查詢方式響應快，因為輸出波形時，定時器T0是以若干微秒為單位產(chǎn)生中斷的，非常頻繁，所以，若按鍵采用查詢方式會變得非常遲滯，難于輸入。2.3DAC0832電路系統(tǒng)2.3.1DAC0832介紹DAC0832是8位的D/A轉換集成芯片，被廣泛應用與單片機開發(fā)系統(tǒng)中。它主要由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉換電路及轉換控制電路構成。鎖存器和寄存器的設計可以使電路進行兩級緩沖操作，其轉換原理與T型解碼網(wǎng)絡一樣，同時，由于其片內(nèi)有輸入數(shù)據(jù)寄存器，意味著可以直接與單片機接口。DAC0832輸出信號為電流信號，可通過外接運算放大器，實現(xiàn)電流信號到電壓信號的轉換。DAC0832芯片引腳如圖2.3.1所示。圖2.3.1DAC0832引腳圖DAC0832具有以下特性：（1）8位分辨率；（2）電流建立時間1us；（3）數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖和直通方式；（4）輸出電流線性度可在滿量程下調節(jié)；（5）邏輯電平輸入與TTL電平兼容；（6）單一電源供電（+5V～+15V）；（7）低功耗，20mW；在DAC0832技術手冊中，其典型應用如圖2.3.2所示。由于DAC0832芯片數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖和直通方式。在本仿真設計中，波形控制模塊電路、幅值控制模塊電路均采用直通方式。圖2.3.2DAC0832典型應用電路圖2.3.2DAC0832幅值控制電路DAC0832幅值控制電路中，DAC0832芯片處于直通工作方式，數(shù)字量一旦輸入，就直接進入D/A轉換。幅值控制電路如圖2.3.3.圖2.3.3DAC0832幅值控制電路查閱DAC0832技術手冊，可知數(shù)字輸入量與模擬量電壓信號輸出量的關系如下：其中，我們設置；表示P2口的輸出量，的取值范圍為,則輸出電壓的范圍為.調節(jié)P2口的數(shù)據(jù)量即可改變輸出電壓的大小，進而實現(xiàn)電壓幅值的線性控制。2.3.2DAC0832波形控制電路DAC0832波形控制電路見圖2.3.4。將幅值控制電路的輸出電壓作為波形控制電路的參考電壓，再將LM358的輸出電壓接反向比例運算電路放大兩倍，則的輸出電壓范圍為的兩倍，即。圖2.3.4DAC0832波形控制電路本設計是大學期間原創(chuàng)作品,獲取更多內(nèi)容，包括Word完整文檔、Proteus仿真文件、KeilC語言程序、Visio流程圖等內(nèi)容.YoucansubscribetheWeChatPublicNumber:交大小將。文中略去的部分內(nèi)容如下:DAC0832波形控制電路設計說明波形頻率算法設計參考文獻附錄1系統(tǒng)總電路圖附錄2C程序資源分享如下所示：第3章軟件設計概要3.1Keil開發(fā)平臺簡介信號發(fā)生器仿真系統(tǒng)軟件開發(fā)是基于Keil平臺的。KeilC51是51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。與匯編語言相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上更有明顯的優(yōu)勢。Keil提供包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，由以下幾部分組成：μVisionIDE集成開發(fā)環(huán)境C51編譯器、A51匯編器、LIB51庫管理器、BL51連接/定位器、OH51目標文件生成器以及Monitor-51、RTX