数控信号源张超

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目录TOC\o"1-2"\h\z\u第1章任务与要求 11.1任务简介 12.1任务要求 1第2章方案论证与设计 22.1整体设计与分析 22.2各功能模块方案分析 22.3方案确定 3第3章硬件电路设计 43.1AT89S51单片机控制单元 43.2使用DAC0832的数模转换电路 53.3使用LM324的电压转换电路 6第4章软件设计 84.1程序流程图 84.2主要源程序 9第5章安装与调试 12第6章使用说明 13第7章心得体会 14参考文献 15附录 16总原理图 16PCB图 17元件清单 18第1章任务与要求1.1任务简介数控直流电源是一种常见的电子仪器，广泛应用于电路，教学试验和科学研究等领域本设计的题目是数控电源，本设计论文是以单片机为核心设计的。2.1任务要求 1.能够输出一定的电压，输出电压误差尽量小； 2.输出电路能够产生波形，如：正弦波，矩形波，三角波；3.输出波形的频率可调。

第2章方案论证与设计2.1整体设计与分析 此设计以AT89S51单片机为控制单元，以数模转换器DAC0832输出参考电压，以该参考电压控制电压转换模块LM324的输出电压大小。该电路设计简单，应用广泛，精度较高等特点.2.2各功能模块方案分析1.单片机控制单元选择 方案一：MCS–51系列单片机方案二：ATMEL公司的AT89S51单片机方案一中，MCS–51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术和高可靠性和高性价比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，成为国内单片机应用领域中的主流。目前，可用于其开发的硬件越来越多，与其配套的各类开发系统、各种软件业日趋完善，因此，可以极方便地利用现有资源，开发出用于不同目的的各类应用系统。AT89S51是一种低功耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程／擦除只读存储器(FPEROM-FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容。芯片上的FPEROM允许在线编程或采用通用的非易失存储编程器对程序存储器重复编程。AT89S51（以下简称89C51）将具有多种功能的8位CPU与FPEROM结合在一个芯片上，为很多嵌入式控制应用提供了非常灵活而又价格适宜的方案，其性能价格比较高。经过对比采用AT89S51单片机。2.电压转换器件的选择方案一：可采用LM324进行电压转换方案二：可采用ICL7650进行电压转换方案一中LM324是一种价格便宜的四运算放大器，该四放大器可以工作在低到3。0伏或者高到32伏的电源下，电路简单。方案二电路比较复杂。相比之下采用方案一。3.数模转换器的选择方案一：采用DAC0832进行转换方案二：采用MAX541进行转换方案一中DAC0832是采样频率为八位的D/A转换器件,DAC0832内部结构资料:芯片内有两级输入寄存器，使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。D/A转换结果采用电流形式输出。要是需要相应的模拟信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现这个供功能。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，还可以外接。此芯片价格比较便宜。方案二中的MAX541是美信公司的一款串行数据输入，电压输出型16位D/A转换器，具有多通道输出，同时能够结合外部运算放大器组成双极性输出。输出没有经过缓冲器，输出电流相对小，通常需要在输出加一级驱动级。MAX541没有内置的参考电压源，因此需外接一个精度较高的基准电压参考源。相比之下选用方案一用DAC0832进行数模转换。2.3方案确定选定方案描述：此设计采用AT89S51单片机为控制单元，以数模转换器DAC0832输出参考电压，以该参考电压控制电压转换模块LM324的输出电压大小。总系统图：

第3章硬件电路设计3.1AT89S51单片机控制单元1.89S51性能及特点 89S51的主要性能包括： （1）与MCS－51微控制器产品系列兼容。 （2）片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器（FlashMemory）。 （3）存储器可循环写入／擦除1000次。 （4）存储数据保存时间为10年。 （5）宽工作电压范围：Vcc可为2.7V～6V。 （6）全静态工作：可从0Hz至16MHz。 （7）程序存储器具有3级加密保护。 （8）128×8位内部RAM。 （9）32条可编程I／O线。 （10）两个16位定时器／计数器。 （11）中断结构具有5个中断源和2个优先级。 （12）可编程全双工串行通道。（13）空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。图3-1AT89S51引脚图2.AT89S51控制电路图3-2AT89S51控制电路图 此电路包含复位部分、选择部分、显示部分，并且P0口和DAC0832的数据口直接相连。有四个选择按钮，可供波形转换、调节频率。显示部分显示的是频率。数据下载到单片机P0口，由其输入到DAC0832的数字信号输入端。3.2使用DAC0832的数模转换电路1.DAC0832简介D0~D7：数字信号输入端。

ILE：输入寄存器允许，高电平有效。

CS：片选信号，低电平有效。

WR1：写信号1，低电平有效。

XFER：传送控制信号，低电平有效。

WR2：写信号2，低电平有效。

IOUT1、IOUT2：DAC电流输出端。

Rfb：是集成在片内的外接运放的反馈电阻。

Vref：基准电压（-10~10V）。Vcc：是源电压（+5~+15V）。

AGND：模拟地NGND：数字地，可与AGND接在一起使用。

DAC0832输出的是电流，一般要求输出是电压，所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。图3-3DAC0832引脚分布图2.DAC0832数模转换电路图3-4DAC0832数模转换电路图 DAC0832有三种数据输入方式，此电路中采用的是直通数据输入方式电路如图3-4所示。ILE接高电平，/CS、/WR1、/WR2和XFE全部接地。数字信号输入端D0~D7单片机P0口，单片机为其提供信号。3.3使用LM324的电压转换电路 1．LM324简介LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。每一组运算放大器它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图3-5.图3-5LM324引脚图2.LM324电压转换电路图3-6LM324电压转换电路图因为DAC0832输出的是电流，一般要求输出是电压，所以必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。

第4章软件设计4.1程序流程图

4.2主要源程序#include<reg51.h>typedefunsignedintuint;typedefunsignedcharuchar;#defineS10x38//按键定义#defineS20x34 //#defineS30x2c //#defineS40x1c //uintfreq=1;uintc,m,count,dsp,wavselect,num,kind;unsignedcharwm[]={0xef,0xdf,0xbf,0x7f};unsignedcharsegme[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x83,0xc6,0xa1,0xbf};ucharcodesin[]={0x80,0x8C,0x98,0xA5,0xB0,0xBC,0xC7,0xD1//正弦波码表 ,0xDA,0xE2,0xEA,0xF0,0xF6,0xFA,0xFD,0xFF ,0xFF,0xFD,0xFA,0xF6,0xF0,0xEA,0xE2,0xDA ,0xD1,0xC7,0xBC,0xB0,0xA5,0x98,0x8C,0x80 ,0x7F,0x73,0x67,0x5A,0x4F,0x43,0x38,0x2E ,0x25,0x1D,0x15,0x0F,0x09,0x05,0x02,0x00 ,0x00,0x02,0x05,0x09,0x0F,0x15,0x1D,0x25 ,0x2E,0x38,0x43,0x4F,0x5A,0x67,0x73,0x7F };ucharcodesanjiao[]={0x00,0x08,0x10,0x18,0x20,0x28,0x30,0x38//三角波码表 ,0x40,0x48,0x50,0x58,0x60,0x68,0x70,0x78 ,0x80,0x88,0x90,0x98,0xA0,0xA8,0xB0,0xB8 ,0xC0,0xC8,0xD0,0xD8,0xE0,0xE8,0xF0,0xF8 ,0xFF,0xF8,0xF0,0xE8,0xE0,0xD8,0xD0,0xC8 ,0xC0,0xB8,0xB0,0xA8,0xA0,0x98,0x90,0x88 ,0x80,0x78,0x70,0x68,0x60,0x58,0x50,0x48 ,0x40,0x38,0x30,0x28,0x20,0x18,0x10,0x08 };ucharcodefangbo[]={0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff ,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff ,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff ,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff ,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 };voidDelay(uintt)//10ms延时程序{ uinti,j; for(i=0;i<t;i++) for(j=0;j<124;j++);}ucharScanKey(void)//键盘扫描{ ucharkey; P3=0xff; key=P3; if((key&0x3c)==0x3c)// return(0xff); Delay(10); P3=0xff; key=P3; if((key&0x3c)==0x3c) return(0xff); while(1) { if((P3&0x3c)==0x3c) break; } return(key&0x3c);}/**************************主程序*************************************/voidmain(){ TMOD=0x11;//定时中断模式T1。T216位定时模式 m=65536-14644/freq; //初值计算 TH0=m/256;// TL0=m%256;// TH1=0xf0; // TL1=0x60; // TR1=1; //开显示中断 EA=1; //总中断 ET1=1; // ET0=1; // while(1) { c=ScanKey(); switch(c) { caseS1:TR0=1;dsp++;dsp%=4;break;//波形选择 caseS2:freq++;if(freq>=999){freq=999;}break; //频率调节 caseS3:freq=10+freq;if(freq>=990){freq=990;}break; // caseS4:freq=100+freq;if(freq>=900){freq=900;}break; // } if(dsp==0) { TR0=0;P0=0;freq=0;kind=13; } elseif(dsp==1) { wavselect=sin[num];TR0=1;TR1=1;kind=10; } elseif(dsp==2) { wavselect=sanjiao[num];TR0=1;TR1=1;kind=11; } elseif(dsp==3) { wavselect=fangbo[num];TR0=1;TR1=1;kind=12; } num%=64;//一个周期后返回 } }voidint0()interrupt1//中断查表输入{ TR0=0; m=65536-14644/freq; // TH0=m/256; TL0=m%256; P1=wavselect; num++; //表表地址+1}voidTimer1()interrupt3//定时2ms用于数码管显示{ TH1=0xf0; TL1=0x60; switch(count){ case0:P1=segme[freq%10];break; case1:P1=segme[freq%1000%100/10];break; case2:P1=segme[freq%1000/100];break; case3:P1=segme[kind];break; } P2=wm[count]; count++; count%=4; }

第5章安装与调试正确的调试系统才能使各模块正常工作，实现高精度，高稳定性的温度测量。使用的设备：直流稳压电源一台数字万用表一台电烙铁及焊接工具一套示波器一台连接线若干1.用直观法检查电路焊接是否正确，元器件极性是否正确。插上芯片，接上电源，用电压法检查各芯片、各引脚电压是否正常。2.接上示波器，观察输出波形是否正确。3.按动调频按钮，看频率是否改变；按动改变波形按钮，观察波形是否改变。4.观察显示部分是否和调试部分对应。

第6章使用说明1.硬件安装把DAC0832芯片、AT89S51芯片、LM324芯片、数码管按要求装入电路中。2.连接电源将LM324芯片、DAC0832芯片按要求接入+/-12V和+/-5V电源，若电路良好，则数码管显示当前频率和波形序号。3.故障检修a.输出部分的调节，经过多次调试，发现只输出一种波形，可能是板子焊错了，要经过休整，才可以正常工作。b.显示部分的调节，刚开始的时候，有两位数码管有几段不亮，要用万用表进行测量所有数码管的段码是否坏了，如果是坏的，要重新更换数码管。

第7章心得体会C语言课程设计和现代计算机技术的实际应用相结合，是我们在本阶段学完理论课程之后对自己该方面的能力的一次很好的检验，从开始的算法思路到运行调试后的美观的图形界面以及另人兴奋的可用程序，都是一个很好的学习和锻炼的过程。使我们巩固了原有的理论知识，培养了我们灵活运用和组合集成所学过知识及技能来分析、解决实际问题的能力。使我们体会到自身知识和能力能在实际中的应用和发挥。不但可以激发创新意识，还可以开发创造能力、培养沟通能力。这次实