单片机波形发生器报告课程设计报告

1、单片机课程设计报告东莞理工学院课 程 单片机课程设计 题 目 多波形发生器 院 系 电子工程学院 专业班级 2011级电子信息工程2班 2013年 6月 27日目录第一部分1.1波形发生器的概述31.2 本设计任务.3第2 部分2.1本设计的意义.42.2 设计要求.42.3 设计原理.42.4 硬件设计.42.5 软件设计.8第三部分3.1 心得.193.2参考文献19第一部分1.1 波形发生器的概述波形发生器：顾名思义，一个能产生各种波形的仪器。波形发生器可通过以下方法产生：(1)：利用模拟电路的运放电路，可以产生三角波、锯齿波、正弦波。用数字电路的555电路可以产生方波。这方法的电路元件

2、数量不多，焊接简单，但不稳定难以调试，产生的波形也不理想。(2)：利用市面上可以购得的专用直接数字合成dds芯片的波形发生器：能产生任意波形。而且可以达到很高的频率，其他方法很难做到这一点，所产生的的波形频率不高。但这方法成本高，而且课程设计用这些芯片就没意思了。（3）：用at89c51单片机和dac0832芯片，用轻触按键组成的键盘来控制波形的选择以及各种扩展功能。p1口连接按键键盘，作为波形的选择和其他扩展功能的输入口。p0口连上上拉电阻后，接上数码管，用来显示所选择波形的类型。这方法较上面两种方法好。调试主要通过编辑89c51的程序，而且89c51、dac0832、lm339这几个芯片的

3、价格不贵。至于编程方面，锯齿波、三角波、正弦波这三种分段后呈单调性的波形，可以通过等差增减来实现。但是经过proteus 7 professional仿真后，所产生的波形不理想。所以通过手动的方法计算出输出各点的电压值，然后在编写程序时以数组的方式给出。当需要时，只要按照顺序进行输出即可。1.2 本设计任务设计要求： 一、基本功能： 1 、 可产生多种波形，如正弦波、三角波、锯齿波、方波； 2 、 各种波形可通过按键选择； 二、扩展功能： 1 、 可调节信号的频率、占空比等参数； 2 、 其他自行增加的功能；扩展部分：按键s5、s6分别是控制方波的占空比增、减；s7、s8分别是控制波形的频率增

4、、减。自行增加的功能：制作电路的时候，扩展了通过数码管显示1、2、3、4，分别对应所选的波形是正弦波、方波、锯齿波、三角波。又通过带源可调电位器来改变dac0832的参考电压vref的值，从而做到改变所产生波形的幅值。vref的值越大，波形的幅值越大。第2 部分2.1本设计的意义（1）通过为期一个星期的集中实验，将平时所学的理论知识结合到实际中。实践中体会理论知识的用途和检验其是否真实。制作电路的时候，发现模电书的运放输出都没接上拉电阻，还有89c51的p0口输出也没接上拉电阻。虽然理论上是正确的，但是在实践时发现这会导致所期望的的效果不明显。（2）学习了如何使用dac0832、lm339芯片

5、和用proteus 7 professional仿真。（3）将平时学的分散的知识系统地组合一次，锻炼了系统的思维。2.2 设计要求设计要求： 一、基本功能： 1 、 可产生多种波形，如正弦波、三角波、锯齿波、方波； 2 、 各种波形可通过按键选择； 二、扩展功能： 1 、 可调节信号的频率、占空比等参数； 2 、 其他自行增加的功能；2.3 设计原理课程设计要求输出正弦波、方波、锯齿波、三角波。这些波形的实现的具体步骤：（1）正弦波：通过手动的方法计算出输出各点的电压值，然后在编写程序时以数组的方式给出。当需要时，只要按照顺序进行输出即可。将一个周期（360度）分为256个点，则每两个点之间的

6、间隔为1.4度，然后计算出每个点电压对应的数字量，相邻的变化4，形成数组。重复输出这组数据到dac0832,就可以在系统输出端得到想要的正弦波。（2）方波：按照设定的周期值将输出的电压改变，先输出0xff，延时，再输出0x00，延时。（3）锯齿波：也使用查表法。将三角波的一个周期（360度）分为256个点，相邻点等差，生成数组。反复输出前128个数据到dac0832,然后=0，就可以在系统输出端得到想要的锯齿波。（4）三角波：将（3）中的数组256个数据全部输出到dac0832,循环，就可以在系统输出端得到想要的三角波。通过p1口和轻触开关s1-s4相连接来切换波形输出，p1内带上拉电阻，按键

7、接地，按下后输入0到对应的p1口。（如按s1键输出正弦波，按s2键产生方波，按s3键产生锯齿波，按s4键产生三角波）。用p0口控制数码管静态显示波形代号，p0.0=0,显示1（0xf9）；p0.1=0,显示2（0xa4）；p0.2=0，显示3（0xb0）；p0.3=0，显示4（0x99）。用p2口向dac0832发送数据，经dac0832转换后，再把信号放大，最后接到示波器上显示。2.4 硬件设计 设计图示：仿真的总电路图仿真的正弦波效果图：方波的效果图：锯齿波的效果图：三角波的效果图：焊接出来的成品：所用到的电子元件介绍：（1）51单片机的内部结构基本组成部分：1 一个8位的cpu2 128

8、b或256b单元内数据存储器（ram）3 4kb或8kb片内程序存储器（rom或eprom）4 4个8位并行i/o接口p0p3。5 两个定时/计数器。6 5个中断源的中断管理控制系统。7 一个全双工串行i/o口uart（通用异步接收、发送器） 8 一个片内振荡器和时钟产生电路。图7 51单片机引脚管脚说明：vcc：供电电压。 gnd：接地。 p0口：p0口为一个8位漏级开路双向i/o口，每脚可吸收8ttl门电流。当p1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。p0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在fiash编程时，p0 口作为原码输入口，当fiash进行校验时，p0

9、输出原码，此时p0外部必须被拉高。 p1口：p1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向i/o口，p1口缓冲器能接收输出4ttl门电流。p1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，p1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在flash编程和校验时，p1口作为第八位地址接收。 p2口：p2口为一个内部上拉电阻的8位双向i/o口，p2口缓冲器可接收，输出4个ttl门电流，当p2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，p2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。p2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，p2口输

10、出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，p2口输出其特殊功能寄存器的内容。p2口在flash编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 p3口：p3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向i/o口，可接收输出4个ttl门电流。当p3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，p3口将输出电流（ill）这是由于上拉的缘故。rst：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持rst脚两个机器周期的高电平时间。 ale/prog：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在flash编程期间，此引脚

11、用于输入编程脉冲。在平时，ale端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ale脉冲。如想禁止ale的输出可在sfr8eh地址上置0。此时， ale只有在执行movx，movc指令是ale才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ale禁止，置位无效。 /psen：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/psen有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/psen信号将不出现。 /ea/vpp：当/ea保持低电平时，则在此期间外

12、部程序存储器（0000h-ffffh），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/ea将内部锁定为reset；当/ea端保持高电平时，此间内部程序存储器。在flash编程期间，此引脚也用于施加12v编程电源（vpp）。 xtal1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 xtal2：来自反向振荡器的输出。（2）dac0832芯片dac0832是采样频率为八位的d/a转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器。dac0832输出的是电流，一般要求输出是电压，所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。dac0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多

13、路d/a异步输入、同步转换等)。所以这个芯片的应用很广泛,关于dac0832的引脚功能如下：d0d7：数字信号输入端。ile：输入寄存器允许，高电平有效。cs：片选信号，低电平有效。wr1：写信号1，低电平有效。xfer：传送控制信号，低电平有效。wr2：写信号2，低电平有效。iout1、iout2：dac电流输出端。rfb：是集成在片内的外接运放的反馈电阻。 vref：基准电压（-1010v）。vcc：是源电压（+5+15v）。gnd：地。图8 dac0832芯片图（3）lm339芯片lm339引脚图these comparators are designed for use in leve

14、l detection, lowlevelsensing and memory applications in consumer automotive and industrialelectronic applications. single or split supply operation low input bias current: 25 na (typ) low input offset current: 5.0 na (typ) low input offset voltage: 1.0 mv (typ) lm139a series input common mode voltag

15、e range to gnd low output saturation voltage: 130 mv (typ) 4.0 ma ttl and cmos compatible esd clamps on the inputs increase reliability without affecting device operation(4)一位共阳极数码管 由于单片机的p0口带负载的能力不高，所以连接数码管的时候要接上上拉电阻提高负载能力。具体解法：p0.0连a；p0.1连b；p0.2连c；p0.3连d；p0.4连e；p0.5连f；p0.6连g；p0.7连h（或dp）至于3、8两个脚是内部

16、相连的，接vcc。引脚图如右图：2.5软件设计 （1）程序流程图： （2）键盘扫描系统流程图：(3) 源代码清单#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit s1=p10;/p1口内部自带上拉电阻，因此外部的轻触按键要接地sbit s2=p11;/当按下按键时，p1口输入0，检测出是哪个按键按下sbit s3=p12;/sbit s4=p13;sbit s5=p14;sbit s6=p15;sbit s7=p16;sbit s8=p17;uint d1,d2;uint s,p;uint n;uchar cod

17、e sintab256=/正弦波的数字量表0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5,0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1,0xe3,0xe5,0xe7,0xe9,0xea,0xec,0xee,0xef,0xf1,0xf2,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd

18、,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,0xf4,0xf2,0xf1,0xef,0xee,0xec,0xea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda,0xd8,0xd6,0xd4,0xd1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0xc2,0xbf,0xbc,0xba,0xb7,0xb4,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5

19、,0xa2,0x9f,0x9c,0x99,0x96,0x93,0x90,0x8d,0x89,0x86,0x83,0x80,0x80,0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f,0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x55,0x51,0x4e,0x4c,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2e,0x2b,0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0e,0x0d,0x0b,0x0a

20、,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0d,0x0e,0x10,0x11,0x13,0x15,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x25,0x27,0x29,0x2b,0x2e,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3a,0x3d,0x40,0x43

21、,0x45,0x48,0x4c,0x4e,0x51,0x55,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x63,0x66,0x69,0x6c,0x6f,0x72,0x76,0x79,0x7c,0x80;uchar code jctab128=/锯齿波的数字量表0x00,0x02,0x04,0x06,0x08,0x0a,0x0c,0x0e,0x10,0x12,0x14,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x24,0x26,0x28,0x2a,0x2c,0x2e,0x30,0x32,0x34,0x36,0x38,0x3a,0x3c,0x3e,0x40,0x42,

22、0x44,0x46,0x48,0x4a,0x4c,0x4e,0x50,0x52,0x54,0x56,0x58,0x5a,0x5c,0x5e,0x60,0x62,0x64,0x66,0x68,0x6a,0x6c,0x6e,0x70,0x72,0x74,0x76,0x78,0x7a,0x7c,0x7e,0x80,0x82,0x84,0x86,0x88,0x8a,0x8c,0x8e,0x90,0x92,0x94,0x96,0x98,0x9a,0x9c,0x9e,0xa0,0xa2,0xa4,0xa6,0xa8,0xaa,0xac,0xae,0xb0,0xb2,0xb4,0xb6,0xb8,0xba,

23、0xbc,0xbe,0xc0,0xc2,0xc4,0xc6,0xc8,0xca,0xcc,0xce,0xd0,0xd2,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdc,0xde,0xe0,0xe2,0xe4,0xe6,0xe8,0xea,0xec,0xee,0xf0,0xf2,0xf4,0xf6,0xf8,0xfa,0xfc,0xfe;uchar code sjtab256=/三角波的数字量表0x00,0x02,0x04,0x06,0x08,0x0a,0x0c,0x0e,0x10,0x12,0x14,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x24,0x26,0

24、x28,0x2a,0x2c,0x2e,0x30,0x32,0x34,0x36,0x38,0x3a,0x3c,0x3e,0x40,0x42,0x44,0x46,0x48,0x4a,0x4c,0x4e,0x50,0x52,0x54,0x56,0x58,0x5a,0x5c,0x5e,0x60,0x62,0x64,0x66,0x68,0x6a,0x6c,0x6e,0x70,0x72,0x74,0x76,0x78,0x7a,0x7c,0x7e,0x80,0x82,0x84,0x86,0x88,0x8a,0x8c,0x8e,0x90,0x92,0x94,0x96,0x98,0x9a,0x9c,0x9e,0

25、xa0,0xa2,0xa4,0xa6,0xa8,0xaa,0xac,0xae,0xb0,0xb2,0xb4,0xb6,0xb8,0xba,0xbc,0xbe,0xc0,0xc2,0xc4,0xc6,0xc8,0xca,0xcc,0xce,0xd0,0xd2,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdc,0xde,0xe0,0xe2,0xe4,0xe6,0xe8,0xea,0xec,0xee,0xf0,0xf2,0xf4,0xf6,0xf8,0xfa,0xfc,0xfe,0xfe,0xfc,0xfa,0xf8,0xf6,0xf4,0xf2,0xf0,0xee,0xec,0xea,0xe8,0

26、xe6,0xe4,0xe2,0xe0,0xde,0xdc,0xda,0xd8,0xd6,0xd4,0xd2,0xd0,0xce,0xcc,0xca,0xc8,0xc6,0xc4,0xc2,0xc0,0xbe,0xbc,0xba,0xb8,0xb6,0xb4,0xb2,0xb0,0xae,0xac,0xaa,0xa8,0xa6,0xa4,0xa2,0xa0,0x9e,0x9c,0x9a,0x98,0x96,0x94,0x92,0x90,0x8e,0x8c,0x8a,0x88,0x86,0x84,0x82,0x80,0x7e,0x7c,0x7a,0x78,0x76,0x74,0x72,0x70,0

27、x6e,0x6c,0x6a,0x68,0x66,0x64,0x62,0x60,0x5e,0x5c,0x5a,0x58,0x56,0x54,0x52,0x50,0x4e,0x4c,0x4a,0x48,0x46,0x44,0x42,0x40,0x3e,0x3c,0x3a,0x38,0x36,0x34,0x32,0x30,0x2e,0x2c,0x2a,0x28,0x26,0x24,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16,0x14,0x12,0x10,0x0e,0x0c,0x0a,0x08,0x06,0x04,0x02,0x00;void delay (uchar k)

28、/延时 uchar j; while(k-)!=0) for(j=0;j=256)n=0;void square() p2=0xff;/方波 delay(d1-p); p2=0; delay(d2-p);void sawtooth() /锯齿波 p2=jctabn; n=n+p; if(n=127)n=0;void triangular() /三角波 p2=sjtabn; n=n+p; if(n=255)n=0;void boxingkey() /电路所采用的数码管是共阳极的，因此p0口输出1不亮、0亮 if(s1=0) p0=0xf9;/数码管显示1 s=1; n=0;p=4; else i

29、f(s2=0) p0=0xa4;/数码管显示2 s=2; n=0;p=4; else if(s3=0) p0=0xb0;/ 数码管显示3 s=3; n=0;p=4; else if(s4=0) p0=0x99; / 数码管显示4 s=4; n=0;p=4; else if(s5=0) /占空比增加 delay(10);/ if(s5=0) d1-; d2+; while(!s5);/检测是否已经松手了，当s5=1跳出死循环delay(10);/消抖while(!s5);/确实一下是否真的松手了 else if(s6=0)/占空比减小 delay(10); if(s6=0) d1+; d2-; while(!s6);/检测