1、一、 設計目的為了進一步鞏固學習的理論知識，增強學生對所學知識的實際應用能力和運用所學的知識解決實際問題的能力，開始為期兩周的課程設計。經過設計使學生在鞏固所學知識的基礎之上具有初步 的單片機系統設計與應用能力。1、經過本設計，使學生綜合運用微型計算機技術、C語 言程序設計以及數字電路、模擬電路等課程的內容，為 以后從事電子產品設計、軟件編程、系統控制等工作奠定一定的基礎。2、學會使用KEIL C和PROTEU等軟件，用C語言或匯編語言 編寫一個較完整的實用程序，并仿真運行，保證設計的正確性。3、 了解單片機接口應用開發的全過程：分析需求、 設計原理圖、選用元器件、 布線、 編程、 調試、 撰

2、寫報告等。二、設計內容該實踐訓練環節要求學生能夠運用所學知識，在老師的引導下完成課程設計題目，達到相應的訓練要求。經過實驗進一步學習 D/A轉換器的基本原理以及在單片機系統 中擴展D/A轉換器的方法。用D/A完成鋸齒波輸出，用PROTEUS 帶的示波器查看波形。三、問題分析、方案的提出、 設計思路及原因首先根據鋸齒波的圖形構建基本框架，輸出的電壓值以一定的增量逐步增加，達到最大值后再回到初始值然后再次循環。本設計要求利用數字量/模擬量（D/A）轉換來完成鋸齒波的輸 出。數/模轉換器（DAC）是一種把數字信號轉換成模擬信號的器 件。計算機輸出的數字信號首先傳送到數據鎖存器中，然后由模擬電子開關把

3、數字信號的高低電平變成對應的電子開關狀態。1、系統方案的比較方案一：采用函數信號發生器 ICL8038集成模擬芯片,（如圖2-1）它是一種能夠同時產生方波、三角波、 正弦波的專用集成電路。可是這種模塊產生的波形都不是純凈的波形 ，會寄生一些高次諧波分量，采用其它的措施雖可濾除一些，但不能完全濾除掉。運算電路圖2-1方案一方框方案二：采用分立元件實現非穩態的多諧振振蕩器，然后根據需要加入積分電路等構成正弦、矩形、三角等波形發生器。這種信號發生器輸出頻率范圍窄，而且電路參數設定較繁瑣，其頻率 大小的測量往往需要經過硬件電路的切換來實現，操作不方便。方案三：采用單片機和 DAC0808數模轉換器生成

4、波形，由于是 軟件濾波，因此不會有寄生的高次諧波分量，生成的波形比較純凈。它的特點是價格低、性能高，在低頻范圍內穩定性好、操作 方便、體積小、耗電少。經比較，方案三既可滿足畢業設計的基本要求又能充分發揮其 優勢，電路簡單，易控制，性價比較高，因此采用該方案。本設計采用AT89C51和DAC080期目連接構成波形發生器的電路， 然后對AT89C51進行編程實現需要產生的波形。由于該設計比較簡單，采用匯編語言或 C語言實現都可。若要實現多個波形，可經過 開關來選擇波形，只需在程序中加如對開關接口的控制語句即可。例如：若要獲得負向的鋸齒波，只需將程序中的指令INC A換成 指令DECA即可，如果將正

5、向鋸齒波與負向鋸齒波組合起來就能夠 獲得三角波。2、控制芯片的選擇方案一 ：AT89C51單片機是一種高性能 8位單片微型計算機。它 把構成計算機的中央處理器 CPU 存儲器、 寄存器、I/O接口制 作在一塊集成電路芯片中，從而構成較為完整的計算機。方案二：C8051F005單片機是完全集成的混合信號系統級芯片 ， 具有與AT89C51兼容的微控制器的內核，與MCS-51指令集完全兼 容。除了具有標準AT89C51的數字外設部件之外，片內還集成了數 據采集和控制系統中常見的模擬部件和其它數字外設及功能部件。方案選擇：方案二中C8051F005芯片系統內部結構復雜，不易 控制，芯片成本高，對于本

6、系統而言利用率低，AT89C51芯片比較 常見，簡單易控制，成本低，性能穩定故采用方案一。四、電路設計及功能說明，硬件原理框圖及電路圖(一)、脈沖發生器能產生各種周期的輸入信號，如方波、鋸齒波、三角波及單周期短脈沖。1.放置脈沖發生器在Proteus ISIS環境中單按鈕圖標，出現如圖1所有激勵Gererator Name:|M而al (Low) Voltage: |uFLil-.ed(Hi<jHVJra0F I-AnakxwgTygLO DC擊3具箱中白C rlin4Sta-t IlSecJ:p，印鉀 TGeneratbj+ 1ModFdll Time 1U*3 Flh臬名幽方。QSF

7、TMn_ ,i _* jf：Hulse Width:個 PubciSccq+ Pukopo-FJ. ic Gener Fr4>>cr ti ci鸚盟覽Single kdae iSingle Cbok PMt總門(2) 用鼠標左鍵單擊"PULSE的符號。4- frouonw Hzi工 Peaod (SectJ: Cvcle/Graph:(3)在編輯窗口雙擊，:僻成徽置到原理圖編輯界面Manual Edh&?* Hid* PiLipailie!中，可使用鏡像、立置和方向進行調整。口匕| CmI2.編輯脈沖發生器(1)雙擊原理圖中的脈沖發生器符號，出現脈沖發生器的屬性設

8、置對話框，如圖2所示。其中，主要參數說明如下。Initial(Low)Voltage:初始(低)電壓值。Initial(High)Voltage:初始(高)電壓值。Start(Secs):起始時刻。Rise time (Secs):上升時間。Fall time(Secs):下降時間。Pulse Width:脈沖寬度。有兩種設置方法 ：Pulse Width(Secs) 指定脈沖寬度，Pulse Width(%)指定占空比。Frequency/Period:頻率或周期。Current Source:脈沖發生器的電流值設置/J丁激勵源DPATTEFMGENERATORS枕SINE PULSE EX

9、F SFFM PWLIN FILE AUDIO STATE EDGE圖2脈沖發生器屬性在圖2中的" Generator Name中輸入脈沖發生器的名稱，并在 相應的項目中輸入合適的值。(3)設置完成后，單擊" OK按鈕。(4)可用上述講到的與正弦波類似的方法用示波器觀看脈沖發生 器的波形。(二)、芯片介紹1、AT89C51AT89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器(FPEROM一Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory) 的低電 壓，高性能CMOS啦微處理器。該器件采用ATMELS密度非易失存 儲器制造技

10、術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼 容。由于將多功能8位CPUffi閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL 的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C51與MCS-51兼容，可進行1000寫/擦循環。有128X8 位內部RAM、32可編程I/O線、兩個16位定時器/計數器、5 個中斷源、片內有振蕩器和時鐘電路。各管腳說明：VCC:供電電壓。GND:接地。P0 口： P0 口為一個8位漏級開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL 門電流。當P1 口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能 夠用于外部程序數據存儲器，它能夠被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0

11、 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗 時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1 口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P1 口 緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1 口管腳寫入1后，被內部上拉 為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時,將輸出電流， 這是由于內部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗時,P1 口作為第 八位地址接收。P2 口： P2 口為一個內部上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P2 口緩沖 器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2 口被寫" 1”時，其管腳被 內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時 ,P2 口的管 腳被外部拉低

12、，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。 P2 口當 用于外部程序存儲器或 16位地址外部數據存儲器進行存取時 ,P2 口輸出地址的高八位。在給出地址" 1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時,P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2 在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號 和控制信號。p!p p p p p PCRXD> PS. C P3. 1(INTO P3. 2(TNTT) P 1 3(T0> P3.可 (T1>P3. 5 麗> P3.6rXTAl 2 XT AL ICXDVCC pr), o/ ckdo) PO. 1 / (Aft I) PU. 2? (AD2) FU. 3/ (AD3) PD. 4/ (AD4) P0. 5/(AD5) P0. 6/ (ADb) PO. 7/ 6口 Sa/vpp all/FrocAT89C51|2V PSEN匿 P2. 7/(A 15)P2. 6/ (Al 4)園 P2. 5/ CKJ 3>P2. 4 (Al 2)回P2. " lP2. 2/ (Al 0)RTI P2. 1 /(A9 )P2. 0/EAX>m l ATR9C51的明腳排列P3 口: P3 口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3 口寫