专业课程设计基于DAC的波形发生器设计

波形发生器设计目录摘要 1第一章 绪论 2第二章 DAC0832及其特征 32.1D/A转换器和单片机接口探究 32.1.1数据线连接 32.1.2地址线连接 32.1.3控制线连接 32.2DAC0832认识 42.2.1DAC0832结构 42.2.2DAC0832引脚 42.2.3DAC0832开启控制方法 5第三章硬件设计 73.1开启方法选择 73.2框图设计 73.3电路图设计 7第四章程序设计 94.1程序步骤图 94.1.1程序设计思绪 94.1.2步骤图 94.2用C语言实现 114.3用汇编语言实现 14第五章Proteus仿真及结果 175.1方波： 175.2正弦波： 175.3三角波： 185.4梯形波： 185.5锯齿波： 19设计心得： 20参考文件： 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熟悉单片机结构和工作原理，连接单片机最小系统。以后熟悉D/A转换器工作方法，经过分析后选择DAC0832单缓冲开启控制方法，完成电路框图。深入依据设计要求完成经过独立按键控制D/A输出，作出电路框图和电路原理图。软件方面：设计思绪关键表现在两点上。一是控制，经过程序控制DAC转换和输出，按键消抖，选择对应立即输出波形。二是产生波形，依据波形特点编写程序以产生对应波形数字信号。分别经过C语言和汇编语言实现简易波形发生器，输出方波、正弦波、三角波、梯形波和锯齿波，经过独立按键控制分别输出不一样波形。以KILL和Proteus为设计平台，仿真测试设计结果正确性。关键字:51单片机，DAC0832，单缓冲开启控制方法，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，是经典嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），常见英文字母缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功效芯片，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，存放器，输入输出设备组成，相当于一个微型计算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺乏了外围设备等。概括讲：一块芯片就成了一台计算机。它体积小、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和结构最好选择。它最早是被用在工业控制领域。51单片机是现在最流行8位单片机。51单片机是对全部兼容Intel8031指令系统单片机统称。该系列单片机始祖是Intel8031单片机，以后伴随Flashrom技术发展，8031单片机取得了长足进展，成为应用最广泛8位单片机之一，其代表型号是ATMEL企业AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。很多企业全部有51系列兼容机型推出，以后很长一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门一个单片机，还是应用最广泛一个。需要注意是52系列单片机通常不含有自编程能力。DAC0832及其特征2.1D/A转换器和单片机接口探究D/A转换器和单片机接口含有软硬相依性。在连接过程中要考虑到数据线、地址线、控制线连接。2.1.1数据线连接D/A转换器和单片机接口要考虑到两个问题：一个是位数，当高于8位D/A转换器和8位数据总线51单片机接口时，51单片机数据必需分时输出，这时就必需考虑数据分时传送格式和输出电压“毛刺”问题；二是D/A转化器内部结构，当D/A转换器内部结构没有输入锁存器时，必需在单片机和D/A转换器之间增设锁存器或I/O口。最常见是8位带锁存端D/A转换器和8位单片机接口，这时只需要将单片机数据总线和D/A转换器8位数据输入端一一对应即可。2.1.2地址线连接通常D/A转换器只有片选信号，而没有地址线。这时单片机地址线采取全译码或部分译码，经译码器输出控制片选信号，也能够用某一位I/O线来控制片选信号。也有少数D/A转换器有少许地址线，用于选中片内独立寄存器或选择输出通道，这时单片机实施地址线和D/A转换器地址线对应连接。2.1.3控制线连接D/A转换器关键有片选信号、写信号、及开启转换信号等，通常由单片机相关引脚或译码器提供。通常来说，写信号多由单片机信号控制；开启信号常常由片选信号和写信号组合形式（LE1、LE2）形成，当单片机实施一条输出指令时，传送地址使转换器片选信号有效，由实现开启。（具体实现原理见1.2节）2.2DAC0832认识图1.1DAC0832管脚结构2.2.1DAC0832结构DAC0832结构图1.1所表示，关键由控制逻辑电路、输入寄存器、DAC寄存器和D/A转换器组成。由上图逻辑控制电路可知：LE1=(+）ILELE2=+由LE1控制输入寄存器读入数据，由LE2控制输入寄存器向DAC寄存器传输数据，同时开始D/A转换。2.2.2DAC0832引脚DAC0832引脚图1.1所表示：DI0~DI7：8位数据输入线，高电平有效。ILE：数据锁存许可控制输入线，高电平有效。：片选信号输入线，低电平有效。：输入锁存器写选通输入线，负脉冲有效。输入锁存器信号就是LE1。LE1负跳变有效。：数据传送控制信号输入线，低电平有效。：DAC寄存器写选通信号输入线，负脉冲有效。DAC锁存信号就是LE2，LE2负跳变有效。：模拟电流输出线。：模拟电流输出线，采取单极性输出时，通常接地。：反馈信号输入线。反馈电阻被制作在芯片里，用作外接运放反馈电阻，为D/A转换器提供电压输出。：参考电压输入端。要求外接一精密电压源，电压范围在-10V~+10V之间选定。经过符号来改变输出极性。:电源接口。AGND：模拟地。DGND：数字地。注：数字信号高频噪声很大，假如模拟信地和数字地混合话，就会把数字噪声传到模拟部分，造成干扰。假如分开话，高频噪声能够在电源处经过滤波来消除掉。2.2.3DAC0832开启控制方法DAC0832有三种开启控制方法：（1）直通方法：将、、、信号全部接地，ILE信号引脚接高电平，只要数据传送到数据线上，两级锁存器同时开始工作，并开启D/A转换，即转换器处于非受控状态。在这种工作方法下，转换器数据线不能直接和单片机数据线（P0.0~P0.7）相连接。因为P0口分时复用为低8位地址总线和数据总线，对输出无锁存能力，会使转换器输出不确定。不过能够将ADC数据线连接到某个I/O口上，实施端口输出指令（MOVPxA）即可开启一次D/A转换。这种方法极少采取。（2）单缓冲方法:两级锁存器接收同一个控制，比如将和直接接地，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。这种方法在不要求多个模拟同时输出时采取。（3）双缓冲方法：俩个锁存器全部处于受控状态，单片机要对转换器进行两步写操作：第一次实施指令使LE1有效，称作第一级缓冲，第二次实施指令使LE2有效，称作第二级缓冲。这种方法优点是数据接收和开启转换能够异步进行，可在D/A转换同时接收下一个转换数据，以提升转换速度，还能够实现多个转换器同时开启转换，同时输出。第三章硬件设计3.1开启方法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、锯齿波，而且由按键控制输出波形。故各个波形输出并非同时输出，而是由按键控制，单个输出，而且本例只需要一个DAC，假如选择双缓冲方法就会加大无须要难度；直通方法不能有效控制DAC转换，转换时可能会出现数据流失。故选择单缓冲开启控制方法来驱动DAC0832。3.2框图设计依据2.1节判定，选择AT89c51单片机作控制，实现电路框以下：图2.1硬件设计框图3.3电路图设计依据以上框图，选择+12V基准电压，选择一级集成运放作放大电路，连接A/D转换电路图以下：图2.2单片机和ADC连接方法另外加上单片机最小系统，用P1口控制输出波形，电路连接以下：图2.3电路原理图第四章程序设计4.1程序步骤图4.1.1程序设计思绪（1）因为要使用到按钮（本例中选择独立按键），必需使用到键盘扫描，首先要进行键盘消抖，然后经过扫描确定是哪个按键被按下，经过I/O口（本例中为P1口）数据判定选择五种波形中哪一个；（2）依据（1）中结果，经过编程产生各个波形数字信号；（3）控制DAC转换数字信号为模拟信号。程序框图以下：图3.1程序设计思绪4.1.2步骤图在本步骤图中分别以k1、k2、k3、k4、k5代表单片机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。当确定按键按下时，令相对应flagx=1，然后用连续判定程序来选择将要输出波形。程序实现了只需按一下按钮便可连续输出对应波形。步骤图以下：图3.2程序步骤图4.2用C语言实现依据程序步骤图用C语言编程，得C语言实现代码为：#include<absacc.h>#include<reg51.h>#defineDAC0832XBYTE[0x7fff]sbitk1=P1^0;sbitk2=P1^1;sbitk3=P1^2;sbitk4=P1^3;sbitk5=P1^4;intflag1=0;intflag2=0;intflag3=0;intflag4=0;intflag5=0;unsignedcharcodezhengxian[256]={此处省略为正弦波数字信号};voiddelay()//延时程序{inti;for(i=0;i<1000;i++);}voidpanduan(void) //函数panduan用于扫描按键状态，判定输出波形{if(k1==1){ //按键消抖delay(); if(k1==1) //经过赋值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(); if(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;}}voidboxing(void) //函数boxing用于产生选择好波形{if(flag1==1) //产生方波{ DAC0832=0x00;delay();DAC0832=0xff;delay(); }elseif(flag2==1) //产生正弦波{ inti; for(i=0;i<256;i++){ DAC0832=zhengxian[i]; } }elseif(flag3==1) //三角波{ inti;for(i=0;i<255;i++)DAC0832=i;for(i=255;i>0;i--)DAC0832=i; } elseif(flag4==1) //梯形波{ inti; for(i=0;i<255;i++)DAC0832=0; for(i=0;i<255;i++)DAC0832=i; for(i=255;i>0;i--)DAC0832=0XFF; for(i=255;i>0;i--)DAC0832=i; } elseif(flag5==1) //锯齿波{ inti;for(i=0;i<255;i++)DAC0832=i; }}voidmain(){//主函数P1=0x00;while(1){ panduan(); boxing();}}4.3用汇编语言实现在用C语言实现设计以后，我又尝试使用汇编语言完成任务，因为对汇编语言还不够熟悉，只做到了以开关控制矩形波、三角波、梯形波和锯齿波。程序为：START:MOVDPTR,#7FFFHMOVA,#00LOOP:MOVR0,#00MOVP1,R0 MOVR0,P1 JBP1.0,K0 JBP1.1,K1 JBP1.2,K2 JBP1.3,K3K0:AJMPLOOP1K1:AJMPLOOP2K2:AJMPLOOP3K3:AJMPLOOP4LOOP1:MOVA,#00 ;LOOP1:方波 MOVX@DPTR,A MOVR1,#255 MOVR4,#255DEL1:DJNZR1,$ DJNZR4,DEL1 MOVA,#255 MOVX@DPTR,A MOVR1,#255 MOVR4,#255DEL2:DJNZR1,$ DJNZR4,DEL2 LJMPLOOPLOOP2: ;LOOP3：三角波形UP:MOVX@DPTR,AINCACJNEA,#0FFH,UPDOWN:MOVX@DPTR,ADECACJNEA,#00H,DOWNLJMPLOOPLOOP3: ;LOOP4:梯形波UP1:MOVX@DPTR,A ;上升阶段INCACJNEA,#0FFH,UP1MOVX@DPTR,A ;上底 MOVR1,#255DJNZR1,$DOWN1:MOVX@DPTR,A ;下降阶段DECACJNEA,#00H,DOWN1 MOVX@DPTR,A；下底 MOVR1,#255DJNZR1,$LJMPLOOPLOOP4:MOVX@DPTR,A ;LOOP5：锯齿波INCA MOVR1,#10 DJNZR1,$ LJMPLOOPEND第五章Proteus仿真及结果将程序代码在Kill中编