1、波形發(fā)生器設(shè)計(jì)目錄摘要1第一章緒論2第二章DAC0832及其特性32.1 D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口探究32.1.1 數(shù)據(jù)線連接32.1.2 地址線連接32.1.3 控制線連接32.2 DAC0832的認(rèn)識(shí)42.2.1 DAC0832的結(jié)構(gòu)42.2.2 DAC0832的引腳42.2.3 DAC0832的啟動(dòng)控制方式5第三章 硬件設(shè)計(jì)73.1 啟動(dòng)方式選擇73.2 框圖設(shè)計(jì)73.3 電路圖設(shè)計(jì)7第四章 程序設(shè)計(jì)94.1 程序流程圖94.1.1 程序設(shè)計(jì)思路94.1.2流程圖94.2 用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)114.3 用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)14第五章 Proteus仿真及結(jié)果175.1方波：175.2正弦波：175.

2、3三角波：185.4梯形波：185.5鋸齒波：19設(shè)計(jì)心得：20參考文獻(xiàn)：21摘要本設(shè)計(jì)使用AT89C51單片機(jī)做控制，選擇8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832作D/A轉(zhuǎn)換。硬件方面，首先51熟悉單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，連接單片機(jī)的最小系統(tǒng)。之后熟悉D/A轉(zhuǎn)換器工作方式，經(jīng)過(guò)分析后選擇DAC0832的單緩沖啟動(dòng)控制方式，完成電路框圖。進(jìn)一步根據(jù)設(shè)計(jì)要求完成通過(guò)獨(dú)立按鍵控制D/A輸出，作出電路框圖和電路原理圖。軟件方面：設(shè)計(jì)思路主要體現(xiàn)在兩點(diǎn)上。一是控制，通過(guò)程序控制DAC轉(zhuǎn)換與輸出，按鍵消抖，選擇相應(yīng)的即將輸出的波形。二是產(chǎn)生波形，根據(jù)波形的特點(diǎn)編寫(xiě)程序以產(chǎn)生相應(yīng)波形的數(shù)字信號(hào)。分別通過(guò)C語(yǔ)言和匯編

3、語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易的波形發(fā)生器，輸出方波、正弦波、三角波、梯形波和鋸齒波，通過(guò)獨(dú)立按鍵控制分別輸出不同的波形。以KILL與Proteus為設(shè)計(jì)平臺(tái)，仿真測(cè)試設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性。關(guān)鍵字: 51單片機(jī)，DAC0832，單緩沖啟動(dòng)控制方式，波形發(fā)生器，C語(yǔ)言設(shè)計(jì)，匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)第一章 緒論單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit）， 常用英文字母的縮寫(xiě)MCU表示單片機(jī)，單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。單片機(jī)由運(yùn)算器，控制器，存儲(chǔ)器，輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)（最小系統(tǒng)），和計(jì)算機(jī)相比，

4、單片機(jī)缺少了外圍設(shè)備等。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。51單片機(jī)是目前最流行的8位單片機(jī)。51單片機(jī)是對(duì)所有兼容Intel8031指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)的始祖是Intel的8031單片機(jī)，后來(lái)隨著Flashrom技術(shù)的發(fā)展，8031單片機(jī)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，成為應(yīng)用最廣泛的8位單片機(jī)之一，其代表型號(hào)是ATMEL公司的AT89系列，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)之中。很多公司都有51系列的兼容機(jī)型推出，今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場(chǎng)。5

5、1單片機(jī)是基礎(chǔ)入門(mén)的一個(gè)單片機(jī)，還是應(yīng)用最廣泛的一種。需要注意的是52系列的單片機(jī)一般不具備自編程能力。第二章 DAC0832及其特性2.1 D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口探究D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口具有軟硬相依性。在連接過(guò)程中要考慮到數(shù)據(jù)線、地址線、控制線的連接。2.1.1 數(shù)據(jù)線連接 D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口要考慮到兩個(gè)問(wèn)題：一個(gè)是位數(shù)，當(dāng)高于8位的D/A轉(zhuǎn)換器與8位數(shù)據(jù)總線的51單片機(jī)接口時(shí)，51單片機(jī)的數(shù)據(jù)必須分時(shí)輸出，這時(shí)就必須考慮數(shù)據(jù)分時(shí)傳送的格式和輸出電壓“毛刺”問(wèn)題；二是D/A轉(zhuǎn)化器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，當(dāng)D/A轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒(méi)有輸入鎖存器時(shí)，必須在單片機(jī)與D/A轉(zhuǎn)換器之間增設(shè)鎖存器或者I/

6、O口。最常用的是8位帶鎖存端的D/A轉(zhuǎn)換器與8位單片機(jī)的接口，這時(shí)只需要將單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線和D/A轉(zhuǎn)換器的8位數(shù)據(jù)輸入端一一對(duì)應(yīng)即可。2.1.2 地址線連接 一般的D/A轉(zhuǎn)換器只有片選信號(hào)，而沒(méi)有地址線。這時(shí)單片機(jī)的地址線采用全譯碼或者部分譯碼，經(jīng)譯碼器輸出控制片選信號(hào)，也可以用某一位I/O線來(lái)控制片選信號(hào)。也有少數(shù)D/A轉(zhuǎn)換器有少量的地址線，用于選中片內(nèi)獨(dú)立的寄存器或者選擇輸出通道，這時(shí)單片機(jī)執(zhí)行的地址線與D/A轉(zhuǎn)換器的地址線對(duì)應(yīng)連接。2.1.3 控制線連接D/A轉(zhuǎn)換器主要有片選信號(hào)、寫(xiě)信號(hào)、及啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)等，一般由單片機(jī)的有關(guān)引腳或譯碼器提供。一般來(lái)說(shuō)，寫(xiě)信號(hào)多由單片機(jī)的信號(hào)控制；啟動(dòng)信號(hào)

7、常常由片選信號(hào)與寫(xiě)信號(hào)的組合形式（LE1、LE2）形成，當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行一條輸出指令時(shí)，傳送的地址使轉(zhuǎn)換器的片選信號(hào)有效，由實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)。（具體實(shí)現(xiàn)原理見(jiàn)1.2節(jié)）2.2 DAC0832的認(rèn)識(shí)圖1.1 DAC0832的管腳結(jié)構(gòu)2.2.1 DAC0832的結(jié)構(gòu)DAC0832的結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，主要由控制邏輯電路、輸入寄存器、DAC寄存器和D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。由上圖邏輯控制電路可知：LE1=(+）ILELE2=+ 由LE1控制輸入寄存器讀入數(shù)據(jù)，由LE2控制輸入寄存器向DAC寄存器傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)開(kāi)始D/A轉(zhuǎn)換。2.2.2 DAC0832的引腳DAC0832的引腳如圖1.1所示：DI0DI7：8位數(shù)據(jù)輸入線

8、，高電平有效。ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制輸入線，高電平有效。：片選信號(hào)輸入線，低電平有效。：輸入鎖存器寫(xiě)選通輸入線，負(fù)脈沖有效。輸入鎖存器的信號(hào)就是LE1。LE1負(fù)跳變有效。：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)輸入線，低電平有效。：DAC寄存器寫(xiě)選通信號(hào)輸入線，負(fù)脈沖有效。DAC鎖存信號(hào)就是LE2，LE2的負(fù)跳變有效。：模擬電流輸出線。：模擬電流輸出線，采用單極性輸出時(shí)，通常接地。：反饋信號(hào)輸入線。反饋電阻被制作在芯片里，用作外接運(yùn)放的反饋電阻，為D/A轉(zhuǎn)換器提供電壓輸出。：參考電壓輸入端。要求外接一精密電壓源，電壓范圍在-10V+10V之間選定。通過(guò)的符號(hào)來(lái)改變輸出極性。:電源接口。AGND：模擬地。DGND：

9、數(shù)字地。注：數(shù)字信號(hào)的高頻噪聲很大，如果模擬信地和數(shù)字地混合的話，就會(huì)把數(shù)字的噪聲傳到模擬部分，造成干擾。如果分開(kāi)的話，高頻噪聲可以在電源處通過(guò)濾波來(lái)消除掉。2.2.3 DAC0832的啟動(dòng)控制方式 DAC0832有三種啟動(dòng)控制方式： （1）直通方式：將、信號(hào)都接地，ILE信號(hào)引腳接高電平，只要數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)線上，兩級(jí)鎖存器同時(shí)開(kāi)始工作，并啟動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換，即轉(zhuǎn)換器處于非受控狀態(tài)。在這種工作方式下，轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)線不能直接和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線（P0.0P0.7）相連接。因?yàn)镻0口分時(shí)復(fù)用為低8位的地址總線和數(shù)據(jù)總線，對(duì)輸出無(wú)鎖存能力，會(huì)使轉(zhuǎn)換器的輸出不確定。但是可以將ADC的數(shù)據(jù)線連接到某個(gè)I/O口上

10、，執(zhí)行端口輸出指令（MOV Px A）即可啟動(dòng)一次D/A轉(zhuǎn)換。這種方式很少采用。 （2）單緩沖方式:兩級(jí)鎖存器接受同一種控制，例如將和直接接地，8位ADC鎖存器處于非受控狀態(tài)，只有8位輸入鎖存器處于受控狀態(tài)，即此時(shí)僅有LE1控制ADC。這種方式在不要求多個(gè)模擬同步輸出時(shí)采用。 （3）雙緩沖方式： 倆個(gè)鎖存器都處于受控狀態(tài)，單片機(jī)要對(duì)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行兩步寫(xiě)操作：第一次執(zhí)行指令使LE1有效，稱作第一級(jí)緩沖，第二次執(zhí)行指令使LE2有效，稱作第二級(jí)緩沖。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)接收和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換可以異步進(jìn)行，可在D/A轉(zhuǎn)換的同時(shí)接收下一個(gè)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，以提高轉(zhuǎn)換速度，還可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)轉(zhuǎn)換器同時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，同步輸出。第三章

11、硬件設(shè)計(jì)3.1 啟動(dòng)方式選擇 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)波形發(fā)生器，要求能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、梯形波、鋸齒波，而且由按鍵控制輸出的波形。故各個(gè)波形輸出并非同步輸出，而是由按鍵控制，單個(gè)輸出，并且本例只需要一個(gè)DAC，如果選擇雙緩沖方式就會(huì)加大不必要的難度；直通方式不能有效的控制DAC轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)流失。故選擇單緩沖啟動(dòng)控制方式來(lái)驅(qū)動(dòng)DAC0832。3.2 框圖設(shè)計(jì)根據(jù)2.1節(jié)的判斷，選擇AT89c51單片機(jī)作控制，實(shí)現(xiàn)電路框如下：圖2.1 硬件設(shè)計(jì)框圖3.3 電路圖設(shè)計(jì)根據(jù)以上框圖，選擇+12V的基準(zhǔn)電壓，選擇一級(jí)集成運(yùn)放作放大電路，連接A/D轉(zhuǎn)換電路圖如下：圖2.2 單片機(jī)與A

12、DC的連接方式 此外加上單片機(jī)最小系統(tǒng)，用P1口控制輸出的波形，電路連接如下：圖2.3 電路原理圖第四章 程序設(shè)計(jì)4.1 程序流程圖4.1.1 程序設(shè)計(jì)思路 （1）因?yàn)橐褂玫桨粹o（本例中選擇獨(dú)立按鍵），必須使用到鍵盤(pán)掃描，首先要進(jìn)行鍵盤(pán)消抖，然后通過(guò)掃描確定是哪個(gè)按鍵被按下，通過(guò)I/O口（本例中為P1口）的數(shù)據(jù)判斷選擇五種波形中的哪一個(gè)； （2）根據(jù)（1）中的結(jié)果，通過(guò)編程產(chǎn)生各個(gè)波形的數(shù)字信號(hào)； （3）控制DAC轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)為模擬信號(hào)。程序框圖如下：圖3.1 程序設(shè)計(jì)思路4.1.2流程圖在本流程圖中分別以k1、k2、k3、k4、k5代表單片機(jī)的I/O口P1.0、P1.1、P1.2、P1.3

13、、P1.4；設(shè)置flag1、flag2、flag3、flag4、flag5為1時(shí)分別代表方波、正弦波、三角波、梯形波、鋸齒波。當(dāng)確認(rèn)按鍵按下時(shí)，令相對(duì)應(yīng)的flagx=1，然后用連續(xù)的判斷程序來(lái)選擇將要輸出的波形。程序?qū)崿F(xiàn)了只需按一下按鈕便可持續(xù)輸出對(duì)應(yīng)的波形。流程圖如下： 圖3.2 程序流程圖4.2 用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn) 根據(jù)程序流程圖用C語(yǔ)言編程，得C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的代碼為：#include #include #define DAC0832 XBYTE0x7fff sbit k1=P10; sbit k2=P11; sbit k3=P12; sbit k4=P13;sbit k5=P14;int flag

14、1=0;int flag2=0;int flag3=0;int flag4=0;int flag5=0;unsigned char code zhengxian256= 此處省略為正弦波數(shù)字信號(hào) ;void delay() /延時(shí)程序 int i; for(i=0;i1000;i+); void panduan(void) /函數(shù)panduan用于掃描按鍵狀態(tài)，判斷輸出波形 if(k1=1) /按鍵消抖 delay(); if(k1=1) /通過(guò)賦值flag選擇波形 flag1=1;flag2=0;flag3=0;flag4=0;flag5=0; if(k2=1) delay(); if(k2

15、=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; void boxing(void) /函數(shù)boxing用于產(chǎn)生選擇好的波形 if(flag1=1)

16、/產(chǎn)生方波 DAC0832=0x00; delay(); DAC0832=0xff; delay(); else if(flag2=1) /產(chǎn)生正弦波 int i; for(i=0;i256;i+) DAC0832=zhengxiani; 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=0XFF; for(i=255;i0;i-) DAC0832=i; else if(fla

17、g5=1) /鋸齒波 int i; for(i=0;i255;i+) DAC0832=i; void main() /主函數(shù) P1=0x00; while(1) panduan(); boxing(); 4.3 用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)在用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)之后，我又嘗試使用匯編語(yǔ)言完成任務(wù)，由于對(duì)匯編語(yǔ)言還不夠熟悉，只做到了以開(kāi)關(guān)控制的矩形波、三角波、梯形波和鋸齒波。程序?yàn)椋篠TART: MOV DPTR ,#7FFFH MOV A,#00 LOOP: MOV R0 ,#00 MOV P1 ,R0 MOV R0 ,P1 JB P1.0 , K0 JB P1.1 , K1 JB P1.2 , K2 JB P

18、1.3 , K3 K0: AJMP LOOP1 K1: AJMP LOOP2 K2: AJMP LOOP3 K3: AJMP LOOP4 LOOP1: MOV A,#00 ;LOOP1:方波 MOVX DPTR ,A MOV R1, #255 MOV R4, #255 DEL1: DJNZ R1,$ DJNZ R4, DEL1 MOV A,#255 MOVX DPTR ,A MOV R1, #255 MOV R4, #255 DEL2: DJNZ R1,$ DJNZ R4, DEL2 LJMP LOOPLOOP2: ;LOOP3：三角波形 UP: MOVX DPTR,A INC A CJNE

19、A,#0FFH,UPDOWN:MOVX DPTR,A DEC A CJNE A,#00H,DOWN LJMP LOOPLOOP3: ;LOOP4:梯形波 UP1: MOVX DPTR,A ;上升階段 INC A CJNE A,#0FFH,UP1 MOVX DPTR ,A ;上底 MOV R1, #255 DJNZ R1,$ DOWN1:MOVX DPTR,A ;下降階段 DEC A CJNE A,#00H,DOWN1 MOVX DPTR ,A ；下底 MOV R1, #255 DJNZ R1,$ LJMP LOOPLOOP4: MOVX DPTR ,A ;LOOP5：鋸齒波 INC A MOV R1, #10 DJNZ R1,$ LJMP LOOP END第五章 Proteus仿真及結(jié)果將程序代碼在Kill中編譯輸出.HEX文件，燒寫(xiě)進(jìn)單片機(jī)中，用Proteus仿真軟件仿真，得到的輸出波形為：5.1方波：圖5.1 輸出方波波形5.2正弦波：圖5.2 輸出正弦波形5.3三角波：圖5.3 輸出三角波形5.4梯形波：圖5.4 輸出梯形波形5