LCD函数信号发生器

1、课 程 设 计 报 告课 程 名 称 51单片机 课 程 题 目 基于8255的LCD显示函数信号发生器的设计 专 业 通信工程 班 级 学 号 姓 名 同 组 人 指 导 单 位 南京邮电大学通达学院 指 导 教 师 林建中 第一部分 实验目的及要求1、 实验目的掌握Proteus对MCS51单片机的仿真学习汇编语言以及C语言在51编程上的使用掌握使用Keil软件对51单片机编程根据提供的参考工程，在 Proteus平台自己重新画出实验所需要的电气原理图，并在此基础上编写相对应的程序，实现其功能，学习Proteus软件的使用，其中包括原理图器件的选取、原理图的电气连接、程序的编写编译以及运行

2、，并能查出其错误等。2、实验设备硬件：微机（WindowsXP）软件：Proteus 7.4 sp3，Keil uVersion 33、实验基本要求基本要求：用存储器或算法得到信源。用DA转换器输出一函数信号（正弦、方波、三角、锯齿等，频率1000Hz），可以用 示波器进行波形观察。用LCD显示输出参数。用功能键切换各信号的输出。动态显示格式：自定第二部分 实验工具及实验器件1、Proteus 以及 Keil 软件的介绍Proteus 是英国 Labcenter 公司开发的电路及单片机系统设计与仿真软件。Proteus可以实现数字电路、模拟电路及微控制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件

3、仿真、系统协同仿真和PCB设计等功能。Proteus是目前唯一能对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具，真正实现了在没有目标原型时就可对系统进行调试、测试和验证。Proteus 软件大大提高了企业的产品开发效率，降低了开发风险。由于Proteus软件逼真、真实的协同仿真功能，它也特别适合于作为配合单片机课堂教学和实验的学习工具。Proteus 软件提供了30多个元器件库、7000余种元器件。元器件涉及电阻、电容、二极管、三极管、变压器、继电器、各种放大器、各种激励器、各种微控制器、各种门电路和各种终端等。Proteus 软件还提供有交直流电压表、逻辑分析仪、示波器、定时/计数器和信号

4、发生器等测试信号工具用于电路测试。Keil C51是美国 Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。Keil 提供了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整 开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP 等操作系统。如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令

5、你事半功倍。应用 Keil 进行软件仿真开发的主要步骤为：编写源程序并保存建立工程并添加源文件设置工程编译/汇编、连接，产生目标文件程序调试。Keil 使用“工程”（Project）的概念，对工程（而不能对单一的源程序）进行编译/汇编、连接等操作。工程的建立、设置、编译/汇编及连接产生目标文件的方法非常易于掌握。首先选择菜单File-New，在源程序编辑器中输入汇编语言或C语言源程序（或选择 File-Open，直接打开已用其它编辑器编辑好的源程序文档）并保存，注意保存时必须在文件名后加上扩展名.asm（.a51）或.c；然后选择菜单Project-New Project，建立新工程并保存（保

6、存时无需加扩展名，也可加上扩展名.uv2）；工程保存后会立即弹出一个设备选择对话框，选择CPU后点确定返回主界面。这时工程管理窗口的文件页（Files）会出现“Target1”，将其前面+号展开，接着选择Source Group1，右击鼠标弹出快捷菜单，选择“Add File to GroupSource Group1”，出现一个对话框，要求寻找并加入源文件（在加入一个源文件后，该对话框不会消失，而是等待继续加入其它文件）。加入文件后点close返回主界面，展开“Source Group1”前面+号，就会看到所加入的文件，双击文件名，即可打开该源程序文件。紧接着对工程进行设置，选择工程 管理窗

7、口的Target1，再选择Project-Option for TargetTarget1（或点右键弹出快捷菜单再选择该选项），打开工程属性设置对话框，共有8个选项卡，主要设置工作包括在Target选项卡中设置晶振频率、在Debug选项卡中设置实验仿真板等，如要写片，还必须在Output选项卡中选中“Creat Hex Fi”；其它选项卡内容一般可取默认值。工程设置后按F7键（或点击编译工具栏上相应图标）进行编译/汇编、连接以及产生目标文件。成功编译/汇编、连接后，选择菜单Debug-Start/Stop Debug Session（或按Ctrl+F5键）进入程序调试状态，Keil 提供对程序

8、的模拟调试功能，内建一个功能强大的仿真CPU以模拟执行程序。Keil 能以单步执行（按 F11或选择 Debug-Step）、过程单步执行（按F10或选择 Debug-Step Over）、全速执行等多种运行方式进行程序调试。如果发现程序有错，可采用在线汇编功能对程序进行在线修改（Debug-Inline Assambly），不必执行先退出调试环境、修改源程序、对工程重新进行编译/汇编和连接、然后再次进入调试状态的步骤。对于一些必须满足一定条件（如按键被按下等）才能被执行的、难以用单步执行方式进行调试的程序行，可采用断点设置的方法处理（Debug-Insert/Remove Breakpoin

9、t 或 Debug-Breakpoints等）。在模拟调试程序后，还须通过编程器将.hex 目标文件烧写入单片机中才能观察目标样机真实的运行状况。在PROTEUS绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在 PROTEUS 的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。2、51单片机AT89C5151单片机是对目前所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机,后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统

10、之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。当前常用的51系列单片机主要产品有：*Intel的：80C31、80C51、87C51、80C32、80C52、87C52 等；*ATMEL的：89C51、89C52、89C2051 等；AT89C51单片机的内部结构为：单一+5V电源供电； CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器； RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据； RO

11、M：用以存放程序、一些原始数据和表格； I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出； T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式； 五个中断源的中断控制系统： 一对全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信； 片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。2、D/A转换集成芯片DAC0832DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片，与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。它由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/

12、A转换电路及转换控制电路构成。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

13、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3、可编程并行I/O接口芯片8255A8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行

14、I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程，所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。特点：（1）一个并行输入/输出的LSI芯片，多功能的I/O器件，可作为CPU总线与外围的接口。（2）具有24个可编程设置的I/O口，即3组8位的I/O口为PA口，PB口和 P

15、C口。它们又可分为两组12位的I/O口，A组包括A口及C口(高4位，PC4PC7)，B组包括B口及C口(低4位，PC0PC3)。A组可设置为基本的I/O口，闪控(STROBE)的I/O闪控式，双向 I/O3种模式；B组只能设置为基本I/O或闪控式I/O两种模式，而这些操作模式完全由控制寄存器的控制字决定。RESET：复位输入线，当该输入端处于高电平时，所有内部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有 I/O 口均被置成输入方式。 CS：芯片选择信号线，当这个输入引脚为低电平时，即/CS=0 时，表示芯片被选中，允许8255与CPU进行通讯；/CS=1 时，8255无法与CPU做数据传输。 RD：

16、读信号线，当这个输入引脚为低电平时，即/RD=0 且/CS=0 时，允许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息，即CPU从8255读取信息或数据。 WR：写入信号，当这个输入引脚为低电平时，即/WR=0且/CS=0时，允许CPU将数据或控制字写入8255。 D0D7：三态双向数据总线，8255与CPU数据传送的通道，当CPU执行输入输出指令时，通过它实现8位数据的读/写操作，控制字和状态信息也通过数据总线传送。 PA0PA7：端口A输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入锁存器。 PB0PB7：端口B输入输出线， 一个8位的 I/O 锁存器一个8位的输入输出缓冲

17、器。 PC0PC7：端口C输入输出线，一个8位的数据输出锁存器/缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器。端口C可以通过工作方式设定而分成2个4位的端口， 每个4位的端口包含一个4位的锁存器，分别与端口A和端口B配合使用，可作为控制信号输出或状态信号输入端口。A1，A0：地址选择线，用来选择8255的PA口，PB口，PC口和控制寄存器。当 A1=0，A0=0 时，PA 口被选择；当 A1=0，A0=1 时，PB 口被选择； 当 A1=1，A0=0 时，PC 口被选择；当 A1=1，A0=1 时，控制寄存器被选择。4、LCD液晶显示器件LM016LLM016L 是一个2*16的点阵式字符液晶显示模块，每

18、个字符由5*7个点组成的； 内部带有HD44780控制器； 采用5V电源供电； 内建有192个字符，8个用户自建字符。第三部分 实验原理图及程序1、实验步骤有Proteus参与的单片机系统开发过程一般分为四步：在Proteus平台上进行单片机系统电路设计、选择元器件、接插件、连接电路和电气检测等。进行单片机系统源程序设计、编辑、汇编编译、调试，最后生成目标代码文件。在Proteus平台上将目标代码文件加载到单片机系统中，并实现单片机系统的实时交互、协同仿真。仿真正确后，制作实际单片机系统电路，并将目标代码文件下载到实际单片机中运行、调试，直至运行成功。2、硬件部分电路设计由于本次实验设计的是一

19、个由单片机组成的函数信号发生器的实验，并且题目要求我们使用的是8255芯片，由于8255并行IO口扩展方法之一，通过初始化编程设置，为单片机扩展多种方式的并行输入/输出接口，最多可扩展三个八位的IO口，分别称为A口、B口和C口，其中，A口具有输入输出双向锁存，可实现一般IO功能、选通输入功能、选通输出功能和选通输入/输出双向功能，其运用最为灵活。B口具有输出锁存和输入缓冲，能实现A口的相同功能，除了双向输入/输出功能，C口能用于一般八为IO口，具有为操作功能，在多数场合作为A口和B口的控制端口使用。8255芯片占用CPU的四个外部RAM地址单元。8255具有多种用途，通过跳线可以用于LCD数码

20、管显示输出。DA转换器用于数字信号模拟化，DAC0832是8位分辨率的DA转换器，与微处理器完全兼容。与它类似的芯片有DAC0830和DAC0831，这个系列的转换器芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛应用。这类D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及控制电路构成。该电路的显示部分按要求则使用型号为LM016的LCD液晶显示器，通过P0口传送数据然后由 LCD 显示出来。另外，电路中还设计了两个按键，用来选择要显示的波形。基于8255口是指显示和键盘都由8255的 I/O 口控制，使用8255可编程并行口芯片，设定为工作方式0，

21、PC口做输入，PA口做输出，使得达到控制通过按键选择发送，显示正确的数据串。完整电路原理图如下：（虽然题目的要求是频率1000Hz，但是经过测试，1000Hz时的波形及其不稳定，经过反复调试，得出结论：当频率为333Hz时，波形比较稳定，所以改动了题目的要求）3、软件部分设计程序如下：#include <reg52.h>#include "lcd1602.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit key1 = P3 4;sbit key2 = P3 5;code unsigned cha

22、r Str1 = "Signal Source"code unsigned char Str2 = "Starting."unsigned char DispSin1 = "Wave:sin" ;unsigned char DispSin2 = "F=333hz 2A=2.5v" ;code unsigned char DispSaw1 = "Wave:saw" ;code unsigned char DispSaw2 = "F=333hz A=2.5v" ;code uns

23、igned char DispSqu1 = "Wave:squ" ;code unsigned char DispSqu2 = "F=333hz A=2.5v" ;code unsigned char DispTri1 = "Wave:tri" ;code unsigned char DispTri2 = "F=333hz A=1.25v" ;code unsigned char Sin128=64,67,70,73,76,79,82,85,88,91,94,96,99,102,104,106,109,111,11

24、3,115,117,118,120,121,123,124,125,126,126,127,127,127,127,127,127,127,126,126,125,124,123,121,120,118,117,115,113,111,109,106,104,102,99,96,94,91,88,85,82,79,76,73,70,67,64,60,57,54,51,48,45,42,39,36,33,31,28,25,23,21,18,16,14,12,10,9,7,6,4,3,2,1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,2,3,4,6,7,9,10,12,14,16,18,21,23,

25、25,28,31,33,36,39,42,45,48,51,54,57,60; /T=3ms f=333hzcode unsigned char Saw128= 0 ,1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,8 ,9 ,10,11,12,13,14,15 , 16,17,18,19,20,21,22,23 , 24,25,26,27,28,29,30,31 , 32,33,34,35,36,37,38,39 , 40,41,42,43,44,45,46,47 , 48,49,50,51,52,53,54,55 , 56,57,58,59,60,61,62,63 , 64,65,66,67,6

26、8,69,70,71 , 72,73,74,75,76,77,78,79 , 80,81,82,83,84,85,86,87 , 88,89,90,91,92,93,94,95 , 96,97,98,99,100,101,102,103, 104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,125,126,127;code unsigned char Tri128=1,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22

27、,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,63,62,61,60,59,58,57,56,55,54,53,52,51,50,49,48,47,46,45,44,43,42,41,40,39,38,37,36,35,34,33,32,31,30,29,28,27,26,25,24,23,22,21,20,19,18,17,16,15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,

28、2,1,1;code unsigned char Squ128=0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0, 127,127,127,127,127,127,127,127, 127,127,127,127,127,127,127,127, 127,127,127,127,127,127,127,127, 127,127,127,127,127,127,127,127,

29、127,127,127,127,127,127,127,127, 127,127,127,127,127,127,127,127, 127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127,127;main()unsigned char ouoput_cnt;unsigned char dispflg;unsigned char dispbak,dispnum;lcd1602init(); PORT = 0x03; lcd_clr(); lcd_string(Str1, 1); lcd_string(Str2, 2); while

30、(1) ouoput_cnt+;if(ouoput_cnt = 128)ouoput_cnt =0;if(key1 = 0 && key2 = 0)P1=Sinouoput_cnt;dispbak = dispnum;dispnum = 0;if(dispbak != dispnum)dispflg = 1;else if(key1 = 0 && key2 = 1)P1=Triouoput_cnt;dispbak = dispnum;dispnum = 1;if(dispbak != dispnum)dispflg = 1;else if(key1 = 1 &a