课程设计报告-基于DAC0832的波形发生器设计

1、-PAGE . z. / / v .波形发生器设计目录TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc392280820摘要 PAGEREF _Toc392280820 h 1HYPERLINK l _Toc392280821第一章绪论 PAGEREF _Toc392280821 h 2HYPERLINK l _Toc392280822第二章DAC0832及其特性 PAGEREF _Toc392280822 h 3HYPERLINK l _Toc3922808232.1 D/A转换器与单片机接口探究 PAGEREF _Toc392280823 h 3HYPERLINK l _To

2、c3922808242.1.1 数据线连接 PAGEREF _Toc392280824 h 3HYPERLINK l _Toc3922808252.1.2 地址线连接 PAGEREF _Toc392280825 h 3HYPERLINK l _Toc3922808262.1.3 控制线连接 PAGEREF _Toc392280826 h 3HYPERLINK l _Toc3922808272.2 DAC0832的认识 PAGEREF _Toc392280827 h 4HYPERLINK l _Toc3922808282.2.1 DAC0832的构造 PAGEREF _Toc392280828

3、h 4HYPERLINK l _Toc3922808292.2.2 DAC0832的引脚 PAGEREF _Toc392280829 h 4HYPERLINK l _Toc3922808302.2.3 DAC0832的启动控制方式 PAGEREF _Toc392280830 h 5HYPERLINK l _Toc392280831第三章硬件设计 PAGEREF _Toc392280831 h 7HYPERLINK l _Toc3922808323.1 启动方式选择 PAGEREF _Toc392280832 h 7HYPERLINK l _Toc3922808333.2 框图设计 PAGERE

4、F _Toc392280833 h 7HYPERLINK l _Toc3922808343.3 电路图设计 PAGEREF _Toc392280834 h 7HYPERLINK l _Toc392280835第四章程序设计 PAGEREF _Toc392280835 h 9HYPERLINK l _Toc3922808364.1 程序流程图 PAGEREF _Toc392280836 h 9HYPERLINK l _Toc3922808374.1.1 程序设计思路 PAGEREF _Toc392280837 h 9HYPERLINK l _Toc392280838流程图 PAGEREF _To

5、c392280838 h 9HYPERLINK l _Toc3922808394.2 用C语言实现 PAGEREF _Toc392280839 h 11HYPERLINK l _Toc3922808404.3 用汇编语言实现 PAGEREF _Toc392280840 h 14HYPERLINK l _Toc392280841第五章 Proteus仿真及结果 PAGEREF _Toc392280841 h 17HYPERLINK l _Toc3922808425.1方波： PAGEREF _Toc392280842 h 17HYPERLINK l _Toc3922808435.2正弦波： PA

6、GEREF _Toc392280843 h 17HYPERLINK l _Toc3922808445.3三角波： PAGEREF _Toc392280844 h 18HYPERLINK l _Toc3922808455.4梯形波： PAGEREF _Toc392280845 h 18HYPERLINK l _Toc3922808465.5锯齿波： PAGEREF _Toc392280846 h 19HYPERLINK l _Toc392280847设计心得： PAGEREF _Toc392280847 h 20HYPERLINK l _Toc392280848参考文献： PAGEREF _To

7、c392280848 h 21摘要本设计使用AT89C51单片机做控制，选择8位D/A转换器DAC0832作D/A转换。硬件方面，首先51熟悉单片机的构造和工作原理，连接单片机的最小系统。之后熟悉D/A转换器工作方式，经过分析后选择DAC0832的单缓冲启动控制方式，完成电路框图。进一步根据设计要求完成通过独立按键控制D/A输出，作出电路框图和电路原理图。软件方面：设计思路主要表达在两点上。一是控制，通过程序控制DAC转换与输出，按键消抖，选择相应的即将输出的波形。二是产生波形，根据波形的特点编写程序以产生相应波形的数字信号。分别通过C语言和汇编语言实现简易的波形发生器，输出方波、正弦波、三角

8、波、梯形波和锯齿波，通过独立按键控制分别输出不同的波形。以KILL与Proteus为设计平台，仿真测试设计结果的正确性。关键字: 51单片机，DAC0832，单缓冲启动控制方式，波形发生器，C语言设计，汇编语言设计绪论单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器Microcontroller Unit， 常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成*一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机最小系统，和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的

9、体积小、质量轻、价格廉价、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与构造的最正确选择。它最早是被用在工业控制领域。51单片机是目前最流行的8位单片机。51单片机是对所有兼容Intel8031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Flashrom技术的开展，8031单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的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之中。很多公司都有51系列的兼容机型推出，今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是根底入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意

10、的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。DAC0832及其特性2.1 D/A转换器与单片机接口探究D/A转换器与单片机接口具有软硬相依性。在连接过程中要考虑到数据线、地址线、控制线的连接。2.1.1 数据线连接 D/A转换器与单片机接口要考虑到两个问题：一个是位数，当高于8位的D/A转换器与8位数据总线的51单片机接口时，51单片机的数据必须分时输出，这时就必须考虑数据分时传送的格式和输出电压毛刺问题；二是D/A转化器的内部构造，当D/A转换器的内部构造没有输入锁存器时，必须在单片机与D/A转换器之间增设锁存器或者I/O口。最常用的是8位带锁存端的D/A转换器与8位单片机的接口，这时只需要将

11、单片机的数据总线和D/A转换器的8位数据输入端一一对应即可。2.1.2 地址线连接 一般的D/A转换器只有片选信号，而没有地址线。这时单片机的地址线采用全译码或者局部译码，经译码器输出控制片选信号，也可以用*一位I/O线来控制片选信号。也有少数D/A转换器有少量的地址线，用于选中片内独立的存放器或者选择输出通道，这时单片机执行的地址线与D/A转换器的地址线对应连接。2.1.3 控制线连接D/A转换器主要有片选信号、写信号、及启动转换信号等，一般由单片机的有关引脚或译码器提供。一般来说，写信号多由单片机的信号控制；启动信号常常由片选信号与写信号的组合形式LE1、LE2形成，当单片机执行一条输出指

12、令时，传送的地址使转换器的片选信号有效，由实现启动。具体实现原理见1.2节2.2DAC0832的认识图1.1 DAC0832的管脚构造2.2.1 DAC0832的构造DAC0832的构造如图1.1所示，主要由控制逻辑电路、输入存放器、DAC存放器和D/A转换器构成。由上图逻辑控制电路可知：LE1=(+ILELE2=+ 由LE1控制输入存放器读入数据，由LE2控制输入存放器向DAC存放器传输数据，同时开场D/A转换。2.2.2 DAC0832的引脚DAC0832的引脚如图1.1所示：DI0DI7：8位数据输入线，高电平有效。ILE：数据锁存允许控制输入线，高电平有效。：片选信号输入线，低电平有效

13、。：输入锁存器写选通输入线，负脉冲有效。输入锁存器的信号就是LE1。LE1负跳变有效。：数据传送控制信号输入线，低电平有效。：DAC存放器写选通信号输入线，负脉冲有效。DAC锁存信号就是LE2，LE2的负跳变有效。：模拟电流输出线。：模拟电流输出线，采用单极性输出时，通常接地。：反应信号输入线。反应电阻被制作在芯片里，用作外接运放的反应电阻，为D/A转换器提供电压输出。：参考电压输入端。要求外接一精细电压源，电压*围在-10V+10V之间选定。通过的符号来改变输出极性。:电源接口。AGND：模拟地。DGND：数字地。注：数字信号的高频噪声很大，如果模拟信地和数字地混合的话，就会把数字的噪声传到

14、模拟局部，造成干扰。如果分开的话，高频噪声可以在电源处通过滤波来消除掉。2.2.3 DAC0832的启动控制方式 DAC0832有三种启动控制方式： 1直通方式：将、信号都接地，ILE信号引脚接高电平，只要数据传送到数据线上，两级锁存器同时开场工作，并启动D/A转换，即转换器处于非受控状态。在这种工作方式下，转换器的数据线不能直接和单片机的数据线P0.0P0.7相连接。因为P0口分时复用为低8位的地址总线和数据总线，对输出无锁存能力，会使转换器的输出不确定。但是可以将ADC的数据线连接到*个I/O口上，执行端口输出指令MOV P* A即可启动一次D/A转换。这种方式很少采用。 2单缓冲方式:两

15、级锁存器承受同一种控制，例如将和直接接地，8位ADC锁存器处于非受控状态，只有8位输入锁存器处于受控状态，即此时仅有LE1控制ADC。这种方式在不要求多个模拟同步输出时采用。 3双缓冲方式： 俩个锁存器都处于受控状态，单片机要对转换器进展两步写操作：第一次执行指令使LE1有效，称作第一级缓冲，第二次执行指令使LE2有效，称作第二级缓冲。这种方式的优点是数据接收和启动转换可以异步进展，可在D/A转换的同时接收下一个转换数据，以提高转换速度，还可以实现多个转换器同时启动转换，同步输出。第三章 硬件设计3.1 启动方式选择 因为本设计要求设计一个波形发生器，要求能产生正弦波、方波、三角波、梯形波、锯

16、齿波，而且由按键控制输出的波形。故各个波形输出并非同步输出，而是由按键控制，单个输出，并且本例只需要一个DAC，如果选择双缓冲方式就会加大不必要的难度；直通方式不能有效的控制DAC转换，转换时可能会出现数据流失。应选择单缓冲启动控制方式来驱动DAC0832。3.2 框图设计根据2.1节的判断，选择AT89c51单片机作控制，实现电路框如下：图2.1 硬件设计框图3.3 电路图设计根据以上框图，选择+12V的基准电压，选择一级集成运放作放大电路，连接A/D转换电路图如下：图2.2 单片机与ADC的连接方式 此外加上单片机最小系统，用P1口控制输出的波形，电路连接如下：图2.3 电路原理图第四章

17、程序设计4.1 程序流程图4.1.1 程序设计思路 1因为要使用到按钮本例中选择独立按键，必须使用到键盘扫描，首先要进展键盘消抖，然后通过扫描确定是哪个按键被按下，通过I/O口本例中为P1口的数据判断选择五种波形中的哪一个； 2根据1中的结果，通过编程产生各个波形的数字信号； 3控制DAC转换数字信号为模拟信号。程序框图如下：图3.1 程序设计思路4.1.2流程图在本流程图中分别以k1、k2、k3、k4、k5代表单片机的I/O口P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4；设置flag1、flag2、flag3、flag4、flag5为1时分别代表方波、正弦波、三角波、梯形波、锯齿波。当确

18、认按键按下时，令相对应的flag*=1，然后用连续的判断程序来选择将要输出的波形。程序实现了只需按一下按钮便可持续输出对应的波形。流程图如下： 图3.2 程序流程图4.2 用C语言实现 根据程序流程图用C语言编程，得C语言实现的代码为：#include #include #define DAC0832 *BYTE0*7fff sbit k1=P10; sbit k2=P11; sbit k3=P12; sbit k4=P13;sbit k5=P14;int flag1=0;int flag2=0;int flag3=0;int flag4=0;int flag5=0;unsigned char

19、 code zheng*ian256= 此处省略为正弦波数字信号 ;void delay() /延时程序 int i; for(i=0;i1000;i+); void panduan(void) /函数panduan用于扫描按键状态，判断输出波形 if(k1=1) /按键消抖 delay(); if(k1=1) /通过赋值flag选择波形 flag1=1;flag2=0;flag3=0;flag4=0;flag5=0; if(k2=1) delay(); if(k2=1) flag1=0; flag2=1;flag3=0;flag4=0;flag5=0; if(k3=1) delay(); i

20、f(k3=1) flag1=0;flag2=0;flag3=1;flag4=0;flag5=0; if(k4=1) delay(); if(k4=1) flag1=0;flag2=0;flag3=0;flag4=1;flag5=0; if(k5=1) delay(); if(k5=1) flag1=0;flag2=0;flag3=0;flag4=0;flag5=1; void bo*ing(void) /函数bo*ing用于产生选择好的波形 if(flag1=1) /产生方波 DAC0832=0*00; delay(); DAC0832=0*ff; delay(); else if(flag2

21、=1) /产生正弦波 int i; for(i=0;i256;i+) DAC0832=zheng*iani; else if(flag3=1) /三角波 int i; for(i=0;i0;i-) DAC0832=i; else if(flag4=1) /梯形波 int i; for(i=0;i255;i+) DAC0832=0; for(i=0;i0;i-) DAC0832=0*FF; for(i=255;i0;i-) DAC0832=i; else if(flag5=1) /锯齿波 int i; for(i=0;i255;i+) DAC0832=i; void main() /主函数 P1

22、=0*00; while(1) panduan(); bo*ing(); 4.3 用汇编语言实现在用C语言实现设计之后，我又尝试使用汇编语言完成任务，由于对汇编语言还不够熟悉，只做到了以开关控制的矩形波、三角波、梯形波和锯齿波。程序为：START: MOV DPTR ,#7FFFH MOV A,#00 LOOP: MOV R0 ,#00 MOV P1 ,R0 MOV R0 ,P1 P1.0 , K0 P1.1 , K1 P1.2 , K2 P1.3 , K3 K0: AJMP LOOP1 K1: AJMP LOOP2 K2: AJMP LOOP3 K3: AJMP LOOP4 LOOP1: M

23、OV A,#00 ;LOOP1:方波 MOV* DPTR ,A MOV R1, #255 MOV R4, #255 DEL1: DJNZ R1,$ DJNZ R4, DEL1 MOV A,#255 MOV* DPTR ,A MOV R1, #255 MOV R4, #255 DEL2: DJNZ R1,$ DJNZ R4, DEL2 LJMP LOOPLOOP2: ;LOOP3：三角波形 UP: MOV* DPTR,A INC A CJNE A,#0FFH,UPDOWN:MOV* DPTR,A DEC A CJNE A,#00H,DOWN LJMP LOOPLOOP3: ;LOOP4:梯形波 UP1: MOV* DPTR,A ;上升阶段 INC A CJNE A,#0FFH,UP1 MOV* DPTR ,A ;上底 MOV R1, #255 DJNZ R1,$ DOWN1:MOV* DPTR,A ;下降阶段 DEC A CJNE A,#00H,DOWN1 MOV* DPTR ,A ；下底 MOV R1, #255 DJNZ R1,$ LJMP LOOPLOOP4: MOV* DPTR ,A ;LOOP5：锯齿波 INC A MOV R1, #10 DJNZ