信號(hào)發(fā)生器DAC0832和AT89C52

./單片機(jī)技術(shù)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)智能信號(hào)發(fā)生器專業(yè)電氣工程與其自動(dòng)化學(xué)生XXTZC班級(jí)133學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師吳冬春完成日期2016年6月12日目錄一課題要求與內(nèi)容3二系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3三系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)4四系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)11五心得體會(huì)12六參考文獻(xiàn)12一課題要求與內(nèi)容.1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容：根據(jù)指定的題目完成硬件與軟件的設(shè)計(jì)<原則上要求制作實(shí)物或仿真設(shè)計(jì)>。1.2設(shè)計(jì)目的：〔1〕了解Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換與單片機(jī)的接口方法；〔2〕了解Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換芯片的性能與編程方法；〔3〕了解單片機(jī)系統(tǒng)中擴(kuò)展Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換的基本方法1.3設(shè)計(jì)要求：利用數(shù)字序列輸出一個(gè)從0V開(kāi)始逐漸升至5V再降至0V的可變電壓,循環(huán)并且利用示波器觀測(cè)波形。制作信號(hào)發(fā)生器,并且討論精度與其提高的方法。二系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1信號(hào)發(fā)生器是一種常用的信號(hào)源,廣泛應(yīng)用于電子電路、自動(dòng)控制系統(tǒng)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。信號(hào)的產(chǎn)生有模擬電路、專用硬件和軟件產(chǎn)生等方法。采用模擬電路搭建函數(shù)信號(hào)發(fā)生器,可同時(shí)產(chǎn)生方波、三角波、正弦波,但不能產(chǎn)生任意波形,存在波形質(zhì)量差、控制難、可調(diào)X圍小,電路復(fù)雜和體積大等缺點(diǎn),且頻率調(diào)節(jié)不方便。專用硬件方法產(chǎn)生的信號(hào)頻率分辨率高、穩(wěn)定性好、在線調(diào)整方便。2.2信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器,在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。這次的設(shè)計(jì)分為五個(gè)模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制與顯示模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、波形產(chǎn)生模塊、輸出顯示模塊、電源模塊。使用AT98C52作為主控臺(tái)結(jié)合芯片DAC0832產(chǎn)生1HZ-10HZ頻率可調(diào)的五種信號(hào)波〔鋸齒波、三角波、方波、梯形波、正弦波〕。這幾種波形有幾個(gè)開(kāi)關(guān)控制,可以隨意進(jìn)行切換,十分方便。另外,波形的頻率和振幅也可以通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行更改。可以說(shuō)這次的設(shè)計(jì)操作簡(jiǎn)單,內(nèi)容豐富,而且電路快捷明了。三系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)3.1DAC0832芯片介紹：DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個(gè)DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn),在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路與轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。分辨率為8位；轉(zhuǎn)換時(shí)間為1us；可單緩沖、雙緩沖或者直接數(shù)字轉(zhuǎn)換；只需在滿量程下調(diào)整其線性度；邏輯電平輸入與TTL兼容；單一電源供電〔+5V～+15V〕；基準(zhǔn)電壓的X圍為±10V。圖一：DAC0832引腳圖根據(jù)對(duì)DAC0832的數(shù)據(jù)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。1、單緩沖方式。單緩沖方式是控制輸入寄存器和DAC寄存器同時(shí)接收資料,或者只用輸入寄存器而把DAC寄存器接成直通方式。此方式適用只有一路模擬量輸出或幾路模擬量異步輸出的情形。2、雙緩沖方式。雙緩沖方式是先使輸入寄存器接收資料,再控制輸入寄存器的輸出資料到DAC寄存器,即分兩次鎖存輸入資料。此方式適用于多個(gè)D/A轉(zhuǎn)換同步輸出的情節(jié)。3、直通方式。直通方式是資料不經(jīng)兩級(jí)鎖存器鎖存,即CS*,XFER*,WR1*,WR2*均接地,ILE接高電平。此方式適用于連續(xù)反饋控制線路和不帶微機(jī)的控制系統(tǒng),不過(guò)在使用時(shí),必須通過(guò)另加I/O接口與CPU連接,以匹配CPU與D/A轉(zhuǎn)換。DAC0832引腳功能電路應(yīng)用原理圖DAC0832是采樣頻率為八位的D/A轉(zhuǎn)換芯片,集成電路內(nèi)有兩級(jí)輸入寄存器,使DAC0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式,以便適于各種電路的需要<如要求多路D/A異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等>。所以這個(gè)芯片的應(yīng)用很廣泛,關(guān)于DAC0832應(yīng)用的一些重要資料見(jiàn)下圖：D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。若需要相應(yīng)的模擬電壓信號(hào),可通過(guò)一個(gè)高輸入阻抗的線性運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。運(yùn)放的反饋電阻可通過(guò)RFB端引用片內(nèi)固有電阻,也可外接。DAC0832邏輯輸入滿足TTL電平,可直接與TTL電路或微機(jī)電路連接。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)分辨率分辨率指輸入給D/A轉(zhuǎn)換器的單位數(shù)字量引起的模擬量輸出的變化,通常定義為輸出滿刻度值與2n之比〔n為D/A轉(zhuǎn)換器的二進(jìn)制位數(shù)〕。顯然,二進(jìn)制位數(shù)越多,分辨率越高,即D/A轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入量變化的敏感程度越高。例如,8位的D/A轉(zhuǎn)換器,若滿量程輸出為10V,根據(jù)分辨率定義,則分辨率為10V/2n,分辨率為10V/256=39.1mV,即輸入的二進(jìn)制最低位的變化可引起輸出的模擬電壓變化39.1mV,該值占滿量程的0.391%,常用1LSB表示。使用時(shí),應(yīng)根據(jù)對(duì)D/A轉(zhuǎn)換器分辨率的需要來(lái)選定D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。相對(duì)精度相對(duì)精度是指在滿刻度已經(jīng)校準(zhǔn)的前提下,在整個(gè)刻度X圍內(nèi),對(duì)應(yīng)于任一數(shù)碼的模擬量輸出與它的理論值之差。通常用偏差幾個(gè)LSB來(lái)表示。建立時(shí)間建立時(shí)間是描述D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換快慢的一個(gè)參數(shù),用于表明轉(zhuǎn)換時(shí)間或轉(zhuǎn)換速度。其值為從輸入數(shù)字量到輸出達(dá)到總值誤差±<1/2>LSB〔最低有效位〕時(shí)所需的時(shí)間。電流輸出的轉(zhuǎn)換時(shí)間較短,而電壓輸出的轉(zhuǎn)換器,由于要加上完成I-V轉(zhuǎn)換的運(yùn)算放大器的延遲時(shí)間,因此轉(zhuǎn)換時(shí)間要長(zhǎng)一些?？焖貲/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間可控制在1us以下。線性度通常用非線性誤差的大小表示D/A轉(zhuǎn)換器的線性度,輸入輸出特性的偏差與滿刻度輸出之比的百分?jǐn)?shù)表示非線性誤差。一定溫度下的最大非線性誤差一般為0.01%～0.03%。圖二：DAC0832內(nèi)部邏輯框圖3.2AT89C52特性AT89C52是一個(gè)低電壓,高性能CMOS8位單片機(jī),片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flsah只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器〔RAM〕,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元,AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。AT89C52有40個(gè)引腳,32個(gè)外部雙向輸入/輸出<I/O>端口,同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口,3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口,2個(gè)讀寫(xiě)口線,AT89C52可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程,也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起,特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。圖三：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制部分圖四：晶振部分單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振,便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振,而通過(guò)電子調(diào)整頻率的方法保持同步。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用,以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào),可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來(lái)提供。AT89C52使用12MHz的晶體振蕩器作為振蕩源,由于單片機(jī)內(nèi)部帶有振蕩電路,所以外部只要連接一個(gè)晶振和兩個(gè)電容即可,電容容量一般在15pF至50pF之間。此次選擇22pF。圖五：復(fù)位部分單片機(jī)的置位和復(fù)位,都是為了把電路初始化到一個(gè)確定的狀態(tài),一般來(lái)說(shuō),單片機(jī)復(fù)位電路作用是把一個(gè)例如狀態(tài)機(jī)初始化到空狀態(tài),而在單片機(jī)內(nèi)部,復(fù)位的時(shí)候單片機(jī)是把一些寄存器以與存儲(chǔ)設(shè)備裝入廠商預(yù)設(shè)的一個(gè)值。單片機(jī)復(fù)位電路原理是在單片機(jī)的復(fù)位引腳RST上外接電阻和電容,實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上時(shí)復(fù)位有效。復(fù)位電平的持續(xù)時(shí)間必須大于單片機(jī)的兩個(gè)機(jī)器周期。具體數(shù)值可以由RC電路計(jì)算出時(shí)間常數(shù)。復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。<1>上電復(fù)位：STC89系列單片與為高電平復(fù)位,通常在復(fù)位引腳RST上連接一個(gè)電容到VCC,再連接一個(gè)電阻到GND,由此形成一個(gè)RC充放電回路保證單片機(jī)在上電時(shí)RST腳上有足夠時(shí)間的高電平進(jìn)行復(fù)位,隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài),這個(gè)電阻和電容的典型值為10K和10uF。<2>按鍵復(fù)位：按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個(gè)開(kāi)關(guān),當(dāng)開(kāi)關(guān)按下時(shí)電容被放電、RST也被拉到高電平,而且由于電容的充電,會(huì)保持一段時(shí)間的高電平來(lái)使單片機(jī)復(fù)位。圖六：DAC0832部分3.3UA741特性741型運(yùn)算放大器具有廣泛的模擬應(yīng)用。寬X圍的共模電壓和無(wú)阻塞功能可用于電壓跟隨器。高增益和寬X圍的工作電壓特點(diǎn)在積分器、加法器和一般反饋應(yīng)用中能使電路具有優(yōu)良性能。此外,它還具有如下特點(diǎn)：〔1〕無(wú)頻率補(bǔ)償要求；〔2〕短路保護(hù)；〔3〕失調(diào)電壓調(diào)零；〔4〕大的共模、差模電壓X圍；〔5〕低功耗。采用UA741運(yùn)算放大器將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。轉(zhuǎn)換后輸出的電壓值為-D*VREF/255其中D為輸出的數(shù)據(jù)字節(jié),將輸出的字節(jié)值先從0~255遞增,再?gòu)?55~0遞減,如此循環(huán),輸出電壓值先由0~-5V遞減,再?gòu)?5V~0遞增,依次循環(huán),形成三角波。圖七：proteus仿真電路圖圖八：三角波波形四系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)#include

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uchar

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}}五心得體會(huì)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì),讓我更加深刻了解課本知識(shí),和以往對(duì)知識(shí)的疏忽得以補(bǔ)充?；仡櫰鸫苏n程設(shè)計(jì),至今我仍感慨頗多,從理論到實(shí)踐