dan正弦波信号发生器(不全)

1、辽 宁 工 学 院单片机与接口技术 课程设计（论文）题目： 正弦波信号发生器 院（系）：信息科学与工程学院 专业班级： 电气034班 学 号： 030303101 学生姓名： 张敬明 指导教师： 李宝国 教师职称： 副教授 起止时间：06-06-05至06-06-18课程设计（论文）任务及评语院（系）：信息科学与工程学院 教研室：电气学 号030303101学生姓名张敬明专业班级电气034班课程设计（论文）题目正弦波信号发生器课程设计（论文）任务完成正弦波信号发生器的硬件和软件设计。任务包括：1信号峰峰值在05V之间可调，分辨率为0.5V。2频率两档50Hz、500Hz3按键可选择峰峰值和频率

2、。4显示器可显示峰峰值和频率。5设计电源电路，信号发生器电源采用AC220V6写出程序流程图及汇编程序。指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 年 月 日目 录第1章 课程设计目的与要求11.1 课程设计目的11.2 课程设计的实验环境11.3 课程设计的预备知识11.4 课程设计要求1第2章 课程设计内容2第3章 课程设计的考核23.1 课程设计的考核要求23.2 课程性质与学分2第4章 设计34.1硬件框图及其设计34.2显示部分设计44.3数模(D/A)转换部分44.4正弦信号的幅度控制电路54.5软件流程图及其分析64.6系统原理示意图11参考文献12第1章 课程设计目的与要求1.1

3、 课程设计目的“单片机与接口技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。因此，要求学生能综合应用所学知识，设计与制造出具有较复杂功能的小型单片机系统，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。 能够较全面地巩固和应用“单片机”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型单片机系统设计的基本方法。 培养独立思考、独立收集资料、独立设计规定功能的单片机系统的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。1.2 课程设计的实验环境利用windows操作系统及应用软件进行绘图和编程。1.3 课程设计的预备知识熟悉单片机与接口技术课程的相关知识及电子线路CAD工具软件。1.4 课程

4、设计要求按课程设计指导书提供的课题，根据第二章给出的基本要求及参数独立完成设计，课程设计说明书应包括以下内容： 1、对设计课题进行简要阐述，并说明设计任务及具体要求。 2、论述系统设计方案，并画出总体电路结构图及功能分割图。3、能够较熟练地应用电子线路CAD工具完成单片机系统的硬件设计任务。4、各功能模块设计说明、设计实现过程及源程序。 5、能够较熟练地应用一种编辑软件编写程序，掌握单片机系统软件设计的基本方法6、课程设计报告应内容完整、字迹工整、图表整齐规范、数据详实。7、课程设计总结8、字数4000左右，有系统电气原理图。第2章 课程设计内容设计技术参数1信号峰-峰值在0-5V之间可调，分

5、辨率为0.5V。2频率两档50Hz、500Hz3按键可选择峰峰值和频率。4显示器可显示峰峰值和频率。5设计电源电路，信号发生器电源采用AC220V6写出程序流程图及汇编程序。工作量1、系统硬件框图设计说明2、输出通道控制电路设计3、按键及显示电路设计4、cpu最小系统设计5、内部定时中断服务子程序设计6、主程序设计工作计划第一天第二天第三天第四天第五天第二周DA转换器及输出通道控制电路设计按键、显示电路设计cpu最小系统设计电源的设计主程序、流程定时输出程序设计画原理图、打印第3章 课程设计的考核3.1 课程设计的考核要求课程设计采用五级(优、良、中、及格、不及格)评分制。最后成绩依据课程设计

6、论文及平时成绩决定，其中平时考核成绩占20%。3.2 课程性质与学分单片机与接口技术课程设计的课程性质：考查 学分：2第4章 设计在许多电子系统中，经常需要用到频率和幅度可调的正弦波信号作为基准或载波信号。正弦渡信号主要通过模拟电路或DDS(Direct Digital Synthesis)等两种方式产生.相对于模拟电路，DDS具有相位连续、频率分辨率高、转换速度快、信号稳定等诸多优点，因此，DDS存雷达、通信、测试、仪表等领域得到了广泛的应用。4.1硬件框图及其设计：该系统的核心部件是AD7008，AD7008是ADI公司推出的高集成度DDS频率台成器。首先单片机将频率控制字发送给AD700

7、8，在AD7008的输出端口就可以得到所需的正弦信号，为了使输出信号的频率更为稳定，将输出信号通过由MAX262构成的中心频率可调带通滤波器进行滤波处理.MAX262的中心频率通过单片机按照AD7008的输出频率进行设置。DAC0832的作用是控制输出信号的幅度。系统组成框图如图1所示 AD7008可以和外围MPU构成并行或串行两种接口方式，其中并行接口又可以分为8位和16位两种。由于系统采用8位单片机，考虑到响应速度，采用8位并行接口方式。当单片机将数据送到PO口时如果AD7008的WR引脚(与单片机的P1.0相连)出现负脉冲，则PO口的数据被送入AD7008的并行寄存器。如果AD7008的

8、LOAD引脚(与单片机的Pl.1相连)出现正脉冲，则根据TC3TC0(与单片机的PO.3PO.0相连)的逻辑关系，AD7008并行寄存器内的数据将会被送到片内命令寄存器、频率寄存器0、频率寄存器1或相位寄存器中。由此来对AD7008所产生的正弦信号进行控制。AD7008的输出引脚lOUT和IOUT通过一电阻接地，将输出电流转换成电压，再通过一运算放大器组成的减法电路后产生正弦波4.2显示部分设计以14495芯片做译码，锁存驱动芯片，LED数码管作为显示器件，通过89C51构建键盘显示系统。按键输入字09，该系统示对应数字的平方值。MC14495芯片说明：MC14495常用于单片机系统中LED数

9、码管静态显示接口的译码驱动芯片，他将输入的被显示字符的二进制码自动转换成相应的字型码，送给LED数码管显示。MC14495芯片的引脚及内部逻辑框图如图A，B所显。它是由4位锁存器、地址译码器和笔端ROM阵列以及带有限流电阻的驱动电路组成。A、B、C、D为二进制输入端，A为低位，D为高位，能直接与 MCS51相连；a、b、c、d、e、f、g为译码输入端，a为低位，g为高位LE为锁存控制端，LE为低电平时可输入数据，为高电平时代表输入数据大于或等于10，反之低电平VCR为输入数据等于15的输出指示端，高电平时代表输入数据等于15，否者为高阻态。VDD为电源输入端，VSS为电源接地端，电源共给+5V

10、即可。根据以上MC14495芯片说明，其译码输出端a-g与LED数码管的连接不需要加限流电阻。由于具有输入锁存功能，不需要再加其他辅助的锁存芯片就能直接MCS51相连，因此在设计中可以直接用端口对其进行操作，本题具体硬件设计原理，左边两个LED数码管用于显示输入的数字，右边两个LED数码管用于显示数字平方后的结果，VCR、h+i本题不需要使用。在程序处理上，设计一个显示子程序，每次调用都让四个LED数码管显示一遍所需的数据，这样在显示处理上相对方便，显示的正确性也较好，具体显示时，每次都将显示的数据与选通地址一次性送出，然后做稍微延时让数据到位，之后将数据锁存，本题采用查表法查平方结果，查表在

11、工程上是一中很有效的处理方法。4.3数模(D/A)转换部分D/A转换部分选用的是DAC0832。DAC0832是CMOS工艺制造的8位单片D/A转换器，属于R-2RT型电阻网络的8位D/A转换器，建立时间150ms，为电流输出型，并且片内带输入数字锁存器。DAC0832与8031接成的是单缓冲方式，由于DAC0832是电流输出，而我们用的是模拟电压，在这种情况下，要将输出的电流转换成电压，转换电路接成同相电压输出形式，其输出电压Vout=IR(1+R2/R1)。在D/A转换电路中，ILE接+5V，片选信号CS和转换控制信号XFER都通过非门连到P2.7，这样输出寄存器和DAC寄存器地址都是70

12、00H，“写”选通线WR1和WR2都和8031的“写”信号线连接，CPU对0832执行一次“写”操作，把一个数据直接写入DAC寄存器，DAC0832的输出模拟信号随之对应变化。这样，由CPU送来的数据SD0SD7，通过DAC0832转换成电流输出，由R4、R5等将电流信号转换成电压信号，经反相放大使得到了所需要的超低频正弦信号。4.4正弦信号的幅度控制电路为了提高输出信号的质量，必须对由AD7008所产生的正弦信号进行滤波处理。由于该信号发生器用在电测仪表中，其对正弦信号的频率要求是40Hz5kHz。笔者选用工作频率为1Hz140kHz的MAX262来构成一个中心频率可程控的带通滤波器。MAX

13、262有三个可程控参数：中心频率、Q值和工作模式。所有程控参数都通过数据引脚DO和Dl输入。地址引脚A3A0控制输入数据进入不同的寄存器。当AD7008输出信号的频率确定后，就可以设定MAX262的中心频率和Q值。这样就构成一可程控的带通滤波器 对AD7008的输出信号进行滤波处理 正弦信号的幅度控制是通过D/A转换器DAC0832来实现的。经过滤波处理的正弦信号接在DAC0832的参考电压引脚VREF上。DAC0832的八位数据输入引脚与单片机的P0口相连，由片选信号CS(与单片机的PI.2相连)来决定输入数据是否选通。由图2可知，DAC0832工作在单缓冲寄存器方式，即当CS为低

14、电平时，DOD7数据线送来的数据直接进行D/A转换。 根据D/A转换的工作原理有：        将代入，则有：        第一级运算放大器将电流转化为电压输出，则有：    将表达式代入，得        第二级运算放大器起反向放大作用，它的输入和输出电压之间的关系为：        将表达式代入，最后得到如下关

15、系：        由于，所以输入电压通过该电路后，其输出受到由数字控制的衰减。R改变DOD7的值时，输出电压也随之变化，即实现了对正弦渡信号的幅度控制。4.5软件流程图及其分析单片机上电复位后，先对A D 7 0 0 8和MAX262进行初始化设置。然后开始检测外围输入单元。当有频率设置输入时则将频率控制字送入AD7008，然后根据信号频率设置MAX262的中心频和Q值。当有幅度设置输入时，则将幅度控制字送DAC0832。其程序流程框图如图所示。显示设置数据选择输出正弦波计算输出扫描键盘正弦波程序ORG 5000HSTART:MOV

16、 R1,72 MOV A,#00H MOV DPTR,#6000HLOOP4:MOV 20H,AMOVC A,A+DPTRMOV R2,DPLMOV R3,DPHMOV DPTR,#0FEFFHMOVX DPTR,AMOV DPL,R2MOV DPH,R3MOV A,20HINC ADJNZ R1,LOOP4LJMP START显示程序：ORG 0000HMOV R3，#0MOV R4，#0LCALL SHOWINCNUM：SETB P3.6JB P3.6，ACKINLCALL DELAYTIMEINC R3CJNE R3，#10，JMPSHOWMOV R3，#0JMPSHOW：LCALL S

17、HOWACK1： SETB P3.7JB P3.7，INCNUMLCALL DELAYTIMEMOV DPTR，#SQUTABLEMOV A，R3MOVC A，A+DPTRMOC R4，ALCALL SHOWSJMP INCNUMSHOW：MOV A，P3ANL A，#0F0HSWAP AORL A，#0E0HMOV P1，ANOPSETB P1.4MOV A，R3ANL A，#0FHORL A，#0D0HMO P1，ANOPSETB P1.5MOV A，R4ANL A，#0F0HORL A，#0B0HMOV P1，ANOPSETB P1.6MOV A，R4ANL A，#0F0HORL A，#

18、070HMOV P1，ANOPSETB P1.7RETDELAYTIME：MOV TMOD，#01HMOV R2，#4HH：MOV TH0，#00HSETB TR0CLR TF0JNB TF0DJNZ R2，HHCLR TRORETSOUTTABLE：DB 00H 01H 04H 09H 16H 25H 36H 49H 64HEND按键程序:KEYWORK1：JNB P3.5，KEY1KEYOUT：RETKEY1 LCALL DISPJB P3.5,KEYOUTWAIT11:JNB P1.5,WAIT12CPL 00HMOV R2,#01HMOV R3,#01HRETWAIT12:LCALL DISPAJMP WAIT11KEYWORK2:JNB P1.5,KEY1JNB P1.6,KEY2RETKEY2:LCALL DISPJB P3.6,KEYOUTWAIT22:JNB P1.6,WAIT21INC 7BHKEY3 LCALL DISPJB P1.7,KEYOUTWAIT11:JNB P1