简易波形发生器课程设计报告

1、设计题目:学 院:设计题目:学 院:专业班级:学 号:姓 名:电子邮件:时 间:成 绩:指导教师:2010年12月课程设计报告简易波形发生器理学院08电子信息科学与技术（1）班200831120102 200831120112200831120101陈建泽纪婧如蔡国英刘丹South Cli i na Agricultural tin i vers ity华南农业大学理学院应用物理系课程设计（报告）任务书学生姓名 陈建泽 纪婧如 蔡国英 指导教师 刘丹 职称 讲师 题 目简易波形发生器任务与要求以单片机为主控制器，扩展适当的接口电路，制作一个简易波 形发生器，通过示波器观察所得的信号波形。通过功

2、能选择，使信 号发生器分别输出阶梯波、正弦波、三角波和方形波。学会查询文 献资料，撰写论文的方法，并提交课程设计报告和实验成品。开始日期2010年12月7日完成日期2010年12月23日简易波形发生器学生：陈建泽纪靖如蔡国英指导老师：刘丹摘要：本系统是基于STC89C52单片机的波形发生器。采用STC89C52单片机 作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）和按键等。通过按键 控制可产生方形波、三角波、正弦波和阶梯波。其设计简单、性能优良，具有一 定的实用性。文中简要介绍了 DAC0832数模转换器的结构原理和使用方法， STC89C52的基础理论，着重介绍了如何利用单片机控

3、制D/A转换器产生上述信 号的硬件电路和软件编程。关键词： 波形发生器、STC89C52、DAC0832Abstract： Waveform The system is a generator based on single chip computer. STC89C52 is used as a control microcontroller core. The system is composed by digital/analog conversion （DAC0832） and buttons. .It can generate the square, triangle， sine a

4、nd step wave. It is very practical. This paper introduces different signals that are produced by STC89C52 SCM and DAC0832, and briefly introduces the structure principle and usage of DAC0832, the basic theory of STC89C52. This paper emphasized how to use SCM to control the hardware circuit and softw

5、are program of the signals above which produced by DAC0832 as well.Key WOrds： waveform generator, STC89C52, DAC08321引言波形发生器也称函数发生器，作为实验信号源，是现今各种电子电路实验设 计应用中必不可少的仪器设备之一。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件 的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿波，正弦波，方波，三角波等波形。本系统是基于STC89C52单片机的波形发生器。采用STC89C52单片机作为 控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）和按键等。通过按键控制

6、 可产生方波、三角波、正弦波和阶梯波。其设计简单、性能优良，具有一定的实用性。本文介绍的波形发生器基本达到预定的目标。2总体结构2.1总体设计流程波形选择开美,系统f 夏位P2P189C51转换波形选择开美,系统f 夏位P2P189C51转换电路输出: 波正钏接示波器系统 时钾2.2总电路图本系统由单片机最小系统、功能选择电路和数模转换（D/A）电路等三部分 构成，仿真电路如下图所示。GHDAAIM -1工C3PDOAADQKT Al Id地r.FPDJjKliPDaiiuza:CTAlGHDAAIM -1工C3PDOAADQKT Al Id地r.FPDJjKliPDaiiuza:CTAl：刖

7、平BPUiAWt-FDZuiiDTPS-aMPi伽RsrP701ArDF2EP2wi pywamlPSSJftMP1JMT2PiifHTEgI WPER< null KJLH1仿真电路3基本原理3.1硬件原理波形的产生是通过STC89S52单片机执行某一波形发生程序，向D/A转换器 的输入端按一定的规律发送数据，从而在D/A转换电路的输出端将8位数字量转 换成模拟量输出，得到相应的电压波形。数字量输入的范围为0255，单极性输 出时对应的模拟量输出的范围在0到VREF+之间；双极性输出时，对应的模拟 量输出的范围在VREF-到VREF+之间。根据这一特性，可以利用单片机的并行 口输出的数字

8、量，产生常用的波形。3.1.1 STC89C52 电路功能：波形选择识别与处理、参数设置；形成波形的数字编码，并输出到 D/A接口电路和显示驱动电路。典型的MCS-51单片机芯片集成了以下几个基本组成部分：1）一个8位的CPU2）128B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。下图是89C52的引脚排列:P1,0c PI.I j= P1,0c PI.

9、I j= Pl,2 g ru i= Pl.4 T= PL5匚 Fl,6 J= PL7 c RS le (RXDJP3.0 t= (TXD)P3.I c (INT0)P3.2 c tlNTT)P3.3 c (T0)P34 P0.5(AD5)=i P0.6(AD6)=1 P0.7(AD7)= EA/= ALE/PROG= PSEN=P2.7(M5)3 P2.6(AL4)= P15(AL3)3 P24(A = P2J(A11)3 P2.2(A10)= P2.1(A9)= P2.0(A8)其中，CPU是单片机的核心部件，它由运算器和控制器等部件组成。存储 器 (Memory)是计算机系统中的记忆设备，

10、用来存放程序和数据。它根据控制 器指定的位置存入和取出信息。P0P3 口是与外部交换信息的8位并行接口，均 是准双向口。本系统所使用的P1 口作为通用I/O接口使用，P1.7-P1.0用于传 送CPU的输入/输出数据。单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作的时 间基准；复位操作则使单片机的片内电路初始化，使单片机从一种确定的状态开 始运行。此次设计单片机外接12M晶振作为时钟频率，并采用按键复位设计。3.1.2 DAC0832 电路功能：将波形样值的编码转换成模拟值，完成双极性的波形输出。DAC0832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

11、、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。一个8位D/A转换器有8个输入端(其中每个输入端是8位二进制数的一位)， 有一个模拟输出端。输入可有28=256个不同的二进制组态，输出为256个电压 之一，即输出电压不是整个电压范围内任意值，而只能是256个可能值。下图是 DAC0832的逻辑框图和引脚排列：D;，1-11 14 S0 T 1cs LeJ-cp-J D;，1-11 14 S0 T 1cs LeJ-cp-J w so-fLrTia I 17MHLE盹口M转换-Q Q 肾入弥存弟o A

12、GND1、DAC0832 结构：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；布：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WR1、 XFER的逻

13、辑组合产生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。2、DAC0832的主要特性参数如下：1）分辨率为8位；2）电流稳定时间1us；3）可单缓冲、双缓冲或直接数字

14、输入；4）只需在满量程下调整其线性度；5）单一电源供电（+5V+15V）；6）低功耗，200mW。3.2软件原理系统软件由主程序和产生波形的子程序组成，软件设计主要是产生各种波形 的子程序的编程，通过编程可得到各种波形。周期的改变可采用插入延时子程序 的方法来实现。主程序的功能是：开机以后负责查键，即做键盘扫描及显示工作，然后根据子程序的功能有：开关检测、正弦波输出、三角波输出、方形波输出、阶梯 波输出、延时等。总程序如下所示：/*课程设计（单片机实现简易波形发生器） ;实验名称：单片机实现简易波形发生器;功 能：通过功能选择，使信号发生器分别输出正弦波、三角波、阶梯波和方波。;编写人：纪婧如

15、、蔡国英、陈建泽;编写时间：2010年12月7日ORG0000HAJMPMAINORG0030HMAIN : MOVA,P2;P2 口接选择开关，读选择信息到AJNBACC.0,ZXBO;P2.0控制正弦波的输出JNBACC.1,SJBO;P2.1控制三角波的输出JNBACC.2,JTBO;P2.2控制阶梯波的输出JNBACC.3,FXBO;P2.3控制方形波的输出SJMPMAIN/ / “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ 、1 J i 、/I * “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “

16、 “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ /* 正弦波*个*ZXBO : MOVR7,#6EH;正弦函数数据表共有110个数，即6EH个MOVDPTR,#TAB;函数表首地址给DPTRDA0 : MOVA,#00HMOVCA,A+DPTRMOVP0,AINCDPTR;将数据表的数据一个个输出DJNZR7,DA0;数据输完则返回重新检查波形选择是否改变*程序代码RET*三角波SJBO: MOV A,#00HUP0 : MOV P0,AINC ACJNE A,#250,UP0;A=250跳转反之顺序执行DOWN1:DEC AMOV P0,ACJNE A,#00,DOWN1;为了对称

17、性，使用相同的跳转语句RETFXBO: SETB P2.4;P2.4 口输出方波，用于检测系统工作是否正常ACALL DELAY1;调高2ms延时程序*方波（频率为 250Hz）CLR P2.4ACALL DELAY1;调低电平延时程序RET*阶梯波（频率为 500Hz）JTBO: MOV A, #00HLOOP: MOVP0, AADDA,#50;每次幅值增量为50ACALLDELAY2;调用1ms延时子程序CJNEA, #250, LOOPRET* 正弦波数据表TAB:DB 00H, 00H, 00H, 01H, 02H, 03H, 04H, 05H, 06H, 08HDB 0AH, 0C

18、H, 0EH, 10H, 12H, 15H, 18H, 1BH, 1EH, 21HDB 24H, 27H, 2AH, 2DH, 31H, 35H, 39H, 3DH, 41H, 45HDB 49H, 4DH, 51H, 55H, 59H, 5DH, 61H, 64H, 67H, 6AHDB 6DH, 70H, 73H, 76H, 79H, 7BH, 7DH, 7FH, 81H, 83HDB 85H, 86H, 87H, 88H, 89H, 8AH, 8BH, 8CH, 8CH, 8CHDB 8CH, 8CH, 8CH, 8BH, 8AH, 89H, 88H, 87H, 86H, 85HDB 8

19、3H, 81H, 7FH, 7DH, 7BH, 79H, 76H, 73H, 70H, 6DHDB 6AH, 67H, 64H, 61H, 5DH, 59H, 55H, 51H, 4DH, 49HDB 45H, 41H, 3DH, 39H, 35H, 31H, 2DH, 2AH, 27H, 24HDB 21H, 1EH, 1BH, 18H, 15H, 12H, 10H, 0EH, 0CH, 0AH* 两个延时子程序 *DELAY1:；2ms延时子程序DELAY1:MOV R5, #20DE1: MOV R6, #50DJNZ R6,$DJNZ R5, DE1RETDELAY2:;1ms延时子程序DELAY2:MOV R5 ,#20DE2: MOV R6 , #25DJNZ R6,$DJNZ R5,DE2RETEND* 程序编写结束4结果检测4.1总体电路实物图4.2各种波形输出4.2各种波形输出5结束语基于89C52单片机的波形发生器产生的波形基本能够满足一般测量、实验中 的使