基于8086波形发生器设计

1、信 息 工 程 学 院 课课 程程 设设 计计 报报 告告 设计题目: 波形发生器的设计 名 称: 微机原理与接口课程设计 班 级: 1002 姓 名: 学 号: 设计时间: 至 指导教师: 评 语: 评阅成绩: 评阅教师: 目目 录录 一一. .引引言言 .3 二二. .设设计计目目的的 .3 三三. .原原理理说说明明 .3 四四. 硬件设计硬件设计.6 五五. 设计原理设计原理.8 六六. 程序编译程序编译.9 1. 输出方波的子程序.9 2. 输出三角波子程序.10 3. 输出锯齿波子程序.11 4. 输出正弦波子程序.12 5. 输出梯形波子程序.12 七七. .调调试试方方法法与与

2、结结果果.14 八八. .心心得得体体会会 .14 一一引引言言 波形发生器是一种常用的信号源，广泛的应用于电子电路、自动控制系统 和教学实验等领域，是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。在研制、 生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都需要有信号源。由 它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他 仪器观察。测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生 器是电子测量领域中最基本、应用最为广泛的一类电子仪器。它可以产生多种 波形信号，如锯齿波、三角波、梯形波等，因而广泛应用于通信、雷达、导航、 宇航等领域。 本次课程设计使用的 8086

3、和 DAC0832 构成的发生器可产生三角波，波形 的周期可用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路 简单、结构紧凑、性能优越等特点。此设计给出了源代码，通过仿真测试，其 性能指标达到了设计要求。 二二. .设设计计目目的的 1、掌握 DAC0832 与 PC 机的接口方法。 2、掌握 D/A 转换应用程序设计方法。 三三. .原原理理说说明明 1.知识简介：知识简介： DAC0832 当今世界在以电子信是 8 位分辨率的 D/A 转换集成芯片，与微处 理器完全兼容，这个系列的芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优 点，在单片机应用系统中得到了广泛的应用。这类 D/A

4、 转换器由 8 位输入锁存 器，8 位 DAC 寄存器，8 位 D/A 转换电路及转换控制电路构成。 2. .DAC0832 的引脚及功能：的引脚及功能： DAC0832 是 8 分辨率的 D/A 转换集成芯片。与微处理器兼容。这个 DA 芯 片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点。由 8 位输入锁存器、8 位 DAC 寄存器、8 位 D/A 转换电路及转换控制电路构成。 3.应用特性：应用特性： DAC0832 是微处理器兼容型 D/A 转换器，可以充分利用微处理器的控制 能力实现对 D/A 转换的控制。这种芯片有许多控制引脚，可以和微处理器控制 线相连，接受微处理器的控制，如 ILE

5、、/CS、/WR1、/WR2、/XFER 端。 有两级锁存控制功能，能够实现多通道 D/A 的同步转换输出。 DAC0832 内部无参考电压源；须外接参考电压源。 DAC0832 为电流输入型 D/A 转换器，要获得模拟电压输出时，需要外加 转换电路。 DAC0832 的引脚图及逻辑结构如下图: DAC0832DAC0832 结构框图及引脚排列结构框图及引脚排列 4.各引脚功能说明：各引脚功能说明： D0D7：8 位数据输入线，TTL 电平，有效时间应大于 90ns(否则锁存器 的数据会出错)； ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效； CS：片选信号输入线（选通数据锁存器） ，低电平

6、有效； WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于 500ns）有效。由 ILE、CS、WR1 的逻辑组合产生 LE1，当 LE1 为高电平时，数据锁存器状态随 输入数据线变换，LE1 的负跳变时将输入数据锁存； XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于 500ns）有效； WR2：DAC 寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于 500ns）有效。由 WR2、XFER 的逻辑组合产生 LE2，当 LE2 为高电平时，DAC 寄存器的输出随 寄存器的输入而变化，LE2 的负跳变时将数据锁存器的内容打入 DAC 寄存器并 开始 D/A 转换。 IOUT1：电流输出端

7、1，其值随 DAC 寄存器的内容线性变化； IOUT2：电流输出端 2，其值与 IOUT1 值之和为一常数； Rfb：反馈信号输入线，改变 Rfb 端外接电阻值可调整转换满量程精度； Vcc：电源输入端，Vcc 的范围为+5V+15V； VREF：基准电压输入线，VREF 的范围为-10V+10V； AGND：模拟信号地 DGND：数字信号地 5.DAC0832 三种数据输入方式：三种数据输入方式： （1 1）双缓冲方式：）双缓冲方式：即数据经过双重缓冲后再送入 DA 转换电路， 执行两次写操作才能完成一次 DA 转换。这种方式可在 DA 转换的同 时，进行下一个数据的输入，可提高转换速率。更

8、为重要的是，这种方式 特别适用于要求同时输出多个模拟量的场合。此时，要用多片 DAC0832 组成模拟输出系统，每片对应一个模拟量。 （2 2）单缓冲方式：）单缓冲方式：不需要多个模拟量同时输出时，可采用此种方式。 此时两个寄存器之一处于直通状态，输入数据只经过一级缓冲送入 DA 转换电路。这种方式只需执行一次写操作，即可完成 DA 转换。 （3 3）直通方式：）直通方式：此时两个寄存器均处于直通状态，因此要将、 、和端都接数字地，ILE 接高电平，使 LE1、LE2 均为高电 平，致使两个锁存寄存器同时处于放行直通状态，数据直接送入 DA 转 换电路进行 DA 转换。这种方式可用于一些不采用

9、微机的控制系统中或 其他不须 0832 缓冲数据的情况。 四四. .硬件设计硬件设计 1.8086(8088)CPU1.8086(8088)CPU 引脚图（如图 1）： GND 1 AD14 2 AD13 3 AD12 4 AD11 5 AD10 6 AD9 7 AD8 8 AD7 9 AD6 10 AD5 11 AD4 12 AD3 13 AD2 14 AD1 15 AD0 16 NM I 17 TITR 18 CLK 19 GND 20 VCC 40 A15 39 A16/S3 38 A17/S4 37 A18/S5 36 A19/S6 35 BHE/S7 34 M N/M X 33 RD

10、 32 HOLD(RD/GT0) 31 HLDA(RQ/GT1) 30 WR(LOCK) 29 M /IO(S2) 28 DT/R(S1) 27 DEN(S0) 26 ALE(QS0) 25 INTA(QS1) 24 TEXT 23 READY 22 RESET 21 8086 8086 图 1 2.DAC0832（D/A 转换器转换器) D/A0832 是 8 位并行输出电流型 D/A 转换器，其主要参数：转换时间 1us， 满量程误差土 1LSB，参考电压10V+10V，供电电压+5V+15V，输入逻辑电平 与 TTL 兼容。 引脚图（如图 2）： C S 1 W R 1 2 AGAND

11、3 D3 4 D2 5 D1 6 D0 7 VR EF 8 R f 9 DGAND 10 Iout1 11 Iout2 12 D7 13 D6 14 D5 15 D4 16 XFER 17 W R 18 ILE 19 Vcc 20 DAC 0832 图 2 3.8255A（可编程并行接口）（可编程并行接口） 8255 可编程并行接口芯片有三个输入输出端口，即 A 口、B 口和 C 口，对 应于引脚 PA7PA0、PB7PB0 和 PC7PC0。其内部还有一个控制寄存器， 即控制口。通常 A 口、B 口作为输入输出的数据端口。C 口作为控制或状态信 息的端口，它在方式字的控制下，可以分成 4 位

12、的端口，每个端口包含一个 4 位锁存器。它们分别与端口 AB 配合使用，可以用作控制信号输出或作为状 态信号输入。8255 可编程并行接口芯片工作方式说明: 方式 0：基本输入输出方式。适用于三个端口中的任何一个。每一个端 口都可以用作输入或输出。输出可被锁存，输入不能锁存。 方式 1：选通输入 输出方式。这时 A 口或 B 口的 8 位外设线用作输入或输出，C 口的 4 条线中 三条用作数据传输的联络信号和中断请求信号。方式 2：双向总线方式。只有 A 口具备双向总线方式，8 位外设线用作输入或输出，此时 C 口的 5 条线用作 通讯联络信号和中断请求信号。 引脚图（如图 3）： PA3 1

13、 PA2 2 PA1 3 PA0 4 RD 5 CS 6 GND 7 A1 8 A0 9 PC7 10 PC6 11 PC5 12 PC4 13 PC3 14 PC2 15 PC1 16 PC0 17 PB0 18 PB1 19 PB2 20 PB3 40 PB4 39 PB5 38 PB6 37 PB7 36 VCC 35 D7 34 D6 33 D5 32 D4 31 D3 30 D2 29 D1 28 D0 27 RESET 26 WR 25 PA7 24 PA6 23 PA5 22 PA4 21 8255A 8255A 图 3 4.82844.8284 在 8086CPU 内部没有有时

14、时钟发生器，当组成微型机系统时，所需的时钟信号 由外部时钟发生器提供。 8284 是专门为 8086 设计的时钟发生器/驱动器。在 8284 中，不仅有时钟信号发生器，还有复位信号 RESET 和 准备好信号 READY 产生电路，这些电路分别向 8086 系统提供时钟信号 CLK，复位信号 RESET 和准 备好信号 READY ，还可向外界提供晶振信号 OSC 以及外围芯片所需的时钟信号 PCLK。 引脚图（如图 4）： 图 4 五五. .设计原理设计原理 D/A 转换器产生各种波形的原理：利用 D/A 转换器输出的模拟量与输入数字 量成正比关系这一特点，将 D/A 转换器作为微机输出接口

15、，CPU 通过程序向 D/A 转换器输出随时间呈现不同变化规律的数字量，则 D/A 转换器就可输出各种各 样的模拟量，如方波、三角波、锯齿波、正弦波等。 8255A 实现波形切换的原理：从 8255A 的 B 口读入外接开关的信号，CPU 读入不同信号值，从而执行不同的代码，向 D/A 转换器传送不同的数据，控制 D/A 转换器输出锯齿波、三角波、方波、正弦波和梯形波。 DAC0832 采用双缓冲数据输入方式。数据要经过两级锁存后才送入 D/A 转 换器。数据写入分两次进行，第一次把待转换的数据写入输入寄存器，第二次 再对 DAC 寄存器进行一次写操作。 延迟作用：方便观察到输出各种波形高低电

16、平时，信号灯发光和熄灭的情 况。 a.实验电路图：实验电路图： 六六. .程序编译程序编译 1.1.输出方波的子程序输出方波的子程序 （一）编程思路：a.设置 8255A 的工作方式 b.启动 DAC0832 转换器 c.写初值，延时 d.取反，延时 e.返回 （二）编译子程序：MODEL SMALL STACK 200H CODE START: MOV DX,213H ;8255A 控制口地址 MOV AL,82H OUT DX,AL MOV DX,200H ;DAC0832 的地址 AGAIN: MOV AL,00H OUT DX,AL ;输出方波为“0” CALL DELAY ;f 方波

17、宽度 MOV AL,0FFH OUT DX,AL ;输出方波为“1” CALL DELAY ;方波宽度 JMP AGAIN DELAY: MOV CX,0ffffH; LOOP $ RET END start 2.2.输出三角波子程序输出三角波子程序 （一）编程思路：a.设置 8255A 的工作方式 b.启动 DAC0832 转换器 c.写初值，延时 d.初值加 1,返回 e.取反，延时 f.取反值减 1，返回 g.循环 （二）编译子程序：MODEL SMALL STACK 200H CODE START: MOV DX,213H ;8255A 控制口地址 MOV AL,82H OUT DX,

18、 AL L: MOV DX,200H ; DAC0832 的地址 MOV AL,00H ;正向初值 M: OUT DX,AL CALL delay INC AL JNZ M MOV AL,0FFH ;负向初值 N: OUT DX,AL CALL delay DEC AL JNZ N JMP L DELAY: MOV CX,0FFFH DAY1: LOOP DAY1 RET INT 21H END START 3.3.输出锯齿波子程序输出锯齿波子程序 （一）编程思路：a.设置 8255A 的工作方式 b.启动 DAC0832 转换器 c.写初值 d.初值加 1，延时 e.返回 g.循环 （二）编

19、译子程序：MODEL SMALL STACK 200H CODE START: MOV DX,213H ;设置 8255A 控制口地址 MOV AL,82H OUT DX,AL ;设置 8255A 口 A 为方式 0 输出 MOV DX,200H ;DAC0832 的地址 MOV AL,00H ;输出数据初值 J: OUT DX,AL ;锯齿波输出 INC AL CALL DELAY JMP J DELAY: MOV CX,0FFFH DAY1: LOOP DAY1 RET INT 21H; END START 4.4.输出正弦波子程序输出正弦波子程序 （一）编程思路:a.写正弦波存储数地址

20、b.写初值 c.地址加 1，取值加 1 d.启动 DAC0832 转换器，输出值 e.延时 f.设置 8255A，返回 g.循环 （二）编译子程序：MODEL SMALL STACK 200H CODE START: ZXBB: LEA BX,TAB MOV CX,0001H ZX2: MOV AL,BX ;将 TAB 中的数字一次赋给 AL 再输 出正弦波 INC BX INC CX MOV DX,200H OUT DX,AL CALL DELAY PUSH AX BG2: MOV DX,211H ;再次读入开关信号，进行比较 IN AL,DX CMP AL,04H JNZ BG2 POP

21、AX CMP CX,256 JNE ZX2 JMP ZXBB DELAY: MOV CX,0FFFH DAY1: LOOP DAY1 RET INT 21H END START 5.5.输出梯形波子程序输出梯形波子程序 （一）编程思路：a.启动 DAC0832 转换器 b.写低电平段，延时，返回 c.写上升段，延时，返回 d.写高电平段，延时，返回 e.写下降段，延时，返回 f.设置 8255A，返回 g.循环 （二）编译子程序：MODEL SMALL STACK 200H CODE START: TXBB: MOV CX,0100H ;梯形波 MOV AL,00H LL0: MOV DX,200H ;低电平段 OUT DX,AL CALL DELAY DEC CX JNZ LL0 LL1: INC AL ;上升段 MOV DX, 200H OUT DX,AL CALL DELAY CMP AL,6FH JNE LL1 MOV CX,0100H LL2: MOV DX, 200H OUT DX,AL ;高电平段 CALL DELAY DEC CX JNZ LL2