DAC波形发生器课程设计实验报告

1、DA®输出控制班级：1221201专业：测控技术与仪器姓名：xxxxx学号：xxxxx指导老师：周伟东华理工大学2015年1月120目录第1章系统设计方案21.1设计思路21.2方案比较与选择.2第2章系统硬件设计.2.2.1主控制器电路22.2数模转换电路3第3章系统软件设计.63.1系统整体流程.63.2数模转换程序.6第4章系统调试8proteus的调试8第5章结论与总结11结论11（系统总体设计与完成做一个总结，是客观的，主要包括：设计思路，设计过程，测试结果及完善改进的方向。）5.2结.11（这是一个主观的总结，谈谈自己收获和不足等方面的内容。）第1章系统设计方案1.1设计

2、思路（一）、课设需要各个波形的基本输出。如输出矩形波、锯齿波，正弦波。这些波形的实现的具体步骤：正弦波的实现是非常麻烦的。它的实现过程是通过定义一些数据，然后执行时直接输出定义的数据就可以了。然而为了实现100HZ的频率，终于发现，将总时间除了总步数，根据每步执行时间，算出延时时间，最终达到要求，然后建一个表通过查表来进行输出，这样主要工作任务就落到了建表的过程中。这样做的好处在于，查表所耗费的时钟周期相同，这样输出的点与点之间的距离就相等了，输出的波形行将更趋于完美，当然更让我们感到的高兴的是它输出波形的频率将近达到了100赫兹，能够满足我们设计的扩展要求了。而三角波，则每次累加1,当达到初

3、值时，每次累减1,算出延时时间，也就达到要求了，矩形波和锯齿波类似。（二）、这次做的三种波形可以相互转换，这个实现起来找了很多人最终发现，在每次循环之初进行扫描，而在每个中断入口处，对中断优先级进行设定，最终达到设计目的。1.2方案比较与选择方案一：采用模拟电路搭建函数信号发生器，它可以同时产生方波、三角波、正弦波。但是这种模块产生的不能产生任意的波形（例如梯形波），并且频率调节很不方便。方案二：采用锁相式频率合成器，利用锁相环，将压控振荡器（VCO）的输出频率锁定在所需频率上，该方案性能良好，但难以达到输出频率覆盖系数的要求，且电路复杂。方案三：使用集成信号发生器发生芯片，例如AD9854,

4、它可以生成最高几十MHZ的波形。但是该方案也不能产生任意波形（例如梯形波），并且价格昂贵。方案四：采用AT89C51单片机和DAC083徼模转换器生成波形，加上一个低通滤波器，生成的波形比较纯净。它的特点是可产生任意波形，频率容易调节，频率能达到设计的500HZ以上。性能高，在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少。经比较，方案四既可满足课程设计的基本要求又能充分发挥其优势，电路简单，易控制，性价比高，所以采用该方案.第2章系统硬件设计2.1主控制器电路89C52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

5、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位的端口，每个端口包含一个4位锁存器。它们分别与端口A/B配合使用，可以用作控制信号输出或作为状态信号输入。89C52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

6、用作通讯联络信号和中断请求信号。原理框图：硬件设计2.2数模转换电路由于单片机产生的是数字信号，要想得到所需要的波形，就要把数字信号转换成模拟信号，所以该文选用价格低廉、接口简单、转换控制容易并具有8位分辨率的数模转换器DAC0832。DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电路四部分组成。但实际上，DAC0832输出的电量也不是真正能连续可调，而是以其绝对分辨率为单位增减，是准模拟量的输出。DAC0832是电流型输出，在应用时外接运放使之成为电压型输出。1、DAC0832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

7、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。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。各引脚功能说明:DAD7:8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、CSWR1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

8、电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；WR2DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR2XFER的逻辑组合产生LE2,当LE2为高电平时，DACJ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存器并开始D/A转换。IOUT1:电流输出端1,其值随DACS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勺范围为-10V+10AGND模拟信号地DGND数字信号地

9、DAC0832三种数据输入方式：（1）双缓冲方式：即数据经过双重缓冲后再送入D/A转换电路，执行两次写操作才能完成一次D/A转换。这种方式可在D/A转换的同时，进行下一个数据的输入，可提高转换速率。更为重要的是，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) 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丁直通状态，输入数据只经过一级缓冲送入D/A转换电路。这种方式只需执行一次写操作，即可完成D/A转换。(3) 直通方式：此时两个寄存器均处丁直通状态，因此要将西、游】、和WR端都接数字地，I

10、LE接高电平，使LE1、LE2均为高电平，致使两个锁存寄存器同时处丁放行直通状态，数据直接送入D/A转换电路进行D/A转换。这种方式可用丁一些不采用微机的控制系统中或其他不须0832缓冲数据的情况。第3章系统软件设计3.1系统整体流程3.2数模转换程序#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineDAC0832P2#defineALL65536ucharTH_0,TL_0,flag1,flag=0;uintFREQ=100,num;floattemp;ucharcodesin_num=0,

11、一0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,2,2,2,2,3,3,4,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,12,12,13,14,15,15,16,17,18,18,19,20,21,22,23,24,25,25,26,27,28,29,30,31,32,34,35,36,37,38,39,40,41,42,44,45,46,47,49,50,51,52,54,55,56,57,59,60,61,63,64,66,67,68,70,71,73,74,75,77,78,80,81,83,84,86,87,89,90,92,93,95,96,98,99,101

12、,102,104,106,107,109,110,112,113,115,116,118,120,121,123,124,126,128,129,131,132,134,135,137,139,140,142,143,145,146,148,149,151,153,154,156,157,159,160,162,163,165,166,168,169,171,172,174,175,177,178,180,181,182,184,185,187,188,189,191,192,194,195,196,198,199,200,201,203,204,205,206,208,209,210,211

13、,213,214,215,216,217,218,219,220,221,223,224,225,226,227,228,229,230,230,231,232,233,234,235,236,237,237,238,239,240,240,241,242,243,243,244,245,245,246,246,247,247,248,248,249,249,250,250,251,251,251,252,252,253,253,253,253,254,254,254,254,254,255,255,255,255,255,255,255,255,255;sbitcs=P3A6;sbitcha

14、nge1=P3A2;sbitchange2=P3A1；sbitchange3=P3A。；voiddelay(uintz)(uintx,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);voidinit()(TMOD=0X01;temp=ALL-Fosc/12.0/256/FREQ;TH_0=(uint)temp/256;TL_0=(uint)temp%256;EA=1;EX0=1;IT0=1;ET0=1;TR0=1;voidchangefreq(void)(if(change=0)(flag+;if(flag=4)(flag=0;num=0;TH_0=(uint

15、)temp/256;TL_0=(uint)temp%256;voidsanjiaobo(void)(for(num=0;num<255;num+)(cs=0;DAC0832=num;cs=1;for(num=255;num>0;-num)(cs=0;DAC0832=num;cs=1;voidfangbo(void)(cs=0;DAC0832=0XFF;cs=1;for(num=0;num<255;num+);cs=0;DAC0832=0X00;cs=1;for(num=255;num>0;num-);voidjuchibo(void)(cs=0;DAC0832=+num

16、;cs=1;voidzhengxianbo(void)for(num=0;num<255;num+)(cs=0;DAC0832=sin_numnum;cs=1;for(num=255;num>0;num-)(cs=0;DAC0832=sin_numnum;cs=1;voidext0()interrupt0(changefreq();voidtimer0()interrupt1(TH0=TH_0;TL0=TL_0;TR0=0;switch(flag)(case0:sanjiaobo();TR0=1;break;case1:fangbo();TR0=1;break;case2:juch

17、ibo();TR0=1;break;case3:zhengxianbo();TR0=1;break;default:;voidmain()init();while(1);第4章系统调试4.1proteus的调试矩形波锯齿波正弦波第5章结论与总结5.1结论基于单片机的信号发生器设计，这个信号发生器的设计中涉及到一个典型的控制过程。通过单片机控制一个数模转换器DAC0832产生所需要的电流，然后使用运算放大器LM324可以将其电流输出线性地转换成电压输出，再将电压经过运算放大器的放大，可以得到足够幅度的信号。通过程序的控制，可以产生一系列有规律的波形。有了大概思路后，我就开始连接硬件电路。首先，我

18、先根据要求找好了需要的原件，单片机AT89C52用作主控制模块；然后再连好数模转换电路这一块；再者把这两段组合在一起，就完成了一个简单硬件电路。最后根据连好电路写出所需程序，运行成功后形成Hex文件。再用自己连好的仿真图运行，如果运行正常，就可以得到我们需要的波形。按键可以切换波形和改变频率幅度的大小。虽然波形图基本可以实现，但电路图还存在一些问题。就放大电路这块来说，我个人只用了一个放大器，反馈电路用的正向放大，幅度调节不明显。我后来就增大了放大倍数，效果相比较好了很多5.2总结课设开始的时候由于没有经验，不知从何下手，所以就上网搜了很多关于信号发生器的资料，并翻阅了一些相关书籍。经过将近两周的单片机课程设计，终于完成了我的DAC输出控制的设计，基本达到设计要求，从心底里来说，还是很高兴的，但高兴之余不得不深思呀！在本次设计的过程中，我发现很多的问题，虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多。对于单片机设计，其硬件电路是比较简单的，主要是解决程序设计的问题，而程序设计是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力，它才是一个设计的灵魂所在。因此在整个设计过程中大部分时间是用在程序上面的。很多子程序是可以借鉴书本上的，但怎样衔接各个子程序才是关键的问题所在，这需要对单片机的结构很熟悉。因此可以说单片机的设计是软件