基于51单片机和DAC0832的信号源(proteus电路图加程序)

班级学号自动测试实验报告题目基于51单片机和DAC0832的信号源学院机电工程学院专业测控技术与仪器导师姓名吕晓洲学生姓名学号摘要本文介绍了以8051和DAC0832为核心的信号源，可以通过按键选择正弦波、方波、三角波、锯齿波和梯形波，也可以通过按键选择798.6Hz、266.2Hz、88.7Hz、29.6Hz、9.85Hz、3.3Hz、1.1Hz共九档频率。波形和频率通过软件改变，幅值通过硬件放大的放大器改变。本信号源具有结构简单、功能丰富、使用方便另外价格实惠等特点。【关键词】单片机，8051，DAC0832，信号源，频率，波形一．实验要求以及方案选择1.实验要求：设计一个信号源，能产生正弦波、三角波、锯齿波、方波等简单的波形，能够方便改变波形和频率。2．方案选择：方案一：完全由硬件电路制作，使用传统的锁相频率合成方法。通过芯片IC145152，压控振荡器搭接的锁相环电路输出稳定性极好的正弦波，再利用过零比较器转换成方波，积分电路转换成三角波。此方案，电路复杂，干扰因素多，不易实现。方案二：直接利用波形产生芯片，例如，利用MAX038芯片组成的电路输出波形。MAX038是精密高频波形产生电路，能够产生准确的锯齿波、三角波、方波和正弦波四种周期性波形。但此方案成本高，程序复杂度高。方案三：通过单片机控制DAC，输出五种波形。此方案输出的波形分辨率不够高，频率有限。但此方案电路简单、成本低，波形和频率容易选择。二．实验元件及原理介绍1.80C51单片机80C51单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel公司开发，其结构是8048的延伸，改进了8048的缺点，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、减（SUBB）、比较（CMP）、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和5个中断源。采用40引脚双列直插式DIP（DualInLinePackage），内有128个RAM单元及4K的ROM。它把构成计算机的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为完整的计算机、而且其价格便宜。图1.80C51单片机及键盘电路图1所示是80C51单片机以及接口电路，由于Proteus对单片机的VCC和GND是默认自动连接的，所以这里就不需要再连接电源和地了。本次试验使用80C51单片机内部晶振，所以也无需外接晶振。按键S1和S2分别连接到80C51的INT0（P3.2）和INT1（P3.3），按键S1控制波形选择，每按一次变换一次波形，分别为正弦波、方波、锯齿波、梯形波和三角波。按键S2控制频率，共七档，每按一次频率下降为上一次的1/3。2.DAC0832数模转换器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、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。图2.DAC0832器件以及I/V变换电路图2所示是DAC0832器件以及I/V变换电路。DAC0832有两级缓冲，本次试验采用直通模式，即把ILE、CS、WR1、WR2、XFER都设置为有效，使两个寄存器都处于开放状态，无需控制信号，DAC0832的输出随时跟谁输入数字的变化而变化，这样只要输入的八位数字量变化，就直接进行DA转换。图中的运算放大器是实现I/V变化功能，由于DAC0832输出的是电流信号，且Iout1和Iout2的电流之和为一常数，在DAC寄存器各位都是1时，Iout1输出最大，一般在单极性输出时把Iout2接地，双极性输出时接运放。如果要调整放大系数，只需要在运放输出端与反馈端串联一可调电阻即可。三.系统软件介绍本信号源主程序主要有三部分构成：主程序模块、外部中断一模块、外部中断2模块。1.主程序介绍主程序开始后首先进行初始化，然后根据波形标志a,b,c,d,e的值进入相应的while循环，这样写的好处是指令简洁，输出的波形频率可达近800Hz。在while循环中，单片机根据地址标志位不停低查表，然后把查得的值赋给DAC0832的数据口，然后地址标志位加一，并判断地址标志位是否等于64，如果是就置0再往下执行，如果不是直接往下执行。然后根据频率标志位进行相应的延时。其中波形是取一个周期内的64个点进行描绘，波形ROM表是将信号一个周期等间距地分离成64个点，储存在单片机得RON内。具体ROM表是通过MATLAB生成的，例如正弦表，MATLAB生成的程序如下：x=0:2*pi/64:2*pi;y=round(sin(x)*127)+128开始初始化根据不同波形标志选择相应的while循环While循环根据数组下标查表输出数字量到DAC0832数组下标加一数组下标是否为64数组下标置零延时图3主程序流程图2.中断服务子程序本程序有两个中断，中断1控制波形选择，中断2控制频率。外部中断1是否有中断信号是否频率标志位加1频率标志位是否等于8是否频率标志位置0根据频率标志做相应处理外部中断0是否有中断信号是否波形标志位加1波形标志位是否等于5是否波形标志位置0根据波形标志做相应处理图4.中断程序框图四.实验结果用Proteus软件绘制好原理图，用Keil软件生产程序的Hex文件，导入到80C51单片机中，就可以仿真了。实现结果用一下图形表示。1.生成的正弦波系统开机默认的是正弦波，通过按动S1按钮可以选择波形，按动S2可以调节频率。图5798.6Hz频率正弦波按S2按钮，频率降低三倍后的正弦波图6.266.2Hz正弦波2.生成方波图7.798.6Hz方波调节S2按钮，生成88.7Hz的方波图7.88.7Hz方波3.生成锯齿波图8.798.6Hz锯齿波4．生成梯形波图9.798.6Hz梯形波5.生成三角波图10.798.6Hz梯形波按动S按钮，生成266.2Hz三角波图11.266.2Hz三角波五．实验总结第一次使用Proteus软件，感觉这个软件使用非常方便，上手很快，仿真的时候还可以看到引脚上的电平变化，对于故障排除与实验分析非常方便。本次实验产生的波形能够满足一般的要求，但是频率还是比较低，最大仅有798.6Hz，而且分辨率还不够高，把时间调小后还可以看到阶梯线，这个把函数表做的大一点，可以提高分辨率，但是那样又会影响频率。这种单片机信号源，提高信号频率的最好方法是提高单片机的主频。六．附录1.实验硬件总体电路图图12.实验总电路图2．实验程序#includereg51.h#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitcsda=P2^2;//p2.2口作为0832的片选端sbitwr=P2^1;//p2.1口作为0832的写信号控制端sbits1=P3^2;//按键1的接口，选择波形sbits2=P3^3;//按键2的接口，选择频率uchark=0,p=0,delay=0;//k是数组下标p是频率标志delay是延时时间ucharbxxz=0;pinlv=0;//bxxz波形标志，pinlv是频率对应的延时uchara=1,b=0,c=0,d=0,e=0;//a，b，c，d，e分别对应正弦波，方波，锯齿波，梯形波，三角波ucharcodesin[64]={135,145,158,167,176,188,199,209,218,226,234,240,245,249,252,254,254,253,251,247,243,237,230,222,213,204,193,182,170,158,146,133,121,108,96,84,72,61,50,41,32,24,17,11,7,3,1,0,0,2,5,9,14,20,28,36,45,55,66,78,90,102,114,128};//正弦波函数表ucharcodejuxing[64]={255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};//方波函数表ucharcodejuchi[64]={0,4,8,12,16,20,24,28,32,36,40,45,49,53,57,61,65,69,73,77,81,85,89,93,97,101,105,109,113,117,121,125,130,134,138,142,146,150,154,158,162,166,170,174,178,182,186,190,194,198,202,206,210,215,219,223,227,231,235,239,243,247,251,255};//锯齿波函数表ucharcodetixing[64]={0,13,26,39,52,65,78,91,104,117,130,143,156,169,182,195,208,221,234,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,247,242,229,216,203,190,177,164,151,138,125,112,99,86,73,60,47,34,21,8};//梯形波函数表ucharcodesanjiao[64]={0,8,16,24,32,40,48,56,64,72,80,88,96,104,112,120,128,136,144,152,160,168,176,184,192,200,208,216,224,232,240,248,248,240,232,224,216,208,200,192,184,176,168,160,152,144,136,128,120,112,104,96,88,80,72,64,56,48,40,32,24,16,8,0};//三角波波函数表voiddelay1()//延时时间函数，延时一毫秒{inta,b;for(a=1;a0;a--)for(b=122;b0;b--);}voidint0()interrupt0///中断1，选择波形{EX0=0;//关中断delay1();if(s1==0){bxxz++;if(bxxz==5)//波形标志为5后，重新置零bxxz=0;switch(bxxz)//每按动一次S2，改变波形{case0:{a=1,b=0,c=0,d=0,e=0;}break;case1:{a=0,b=1,c=0,d=0,e=0;}break;case2:{a=0,b=0,c=1,d=0,e=0;}break;case3:{a=0,b=0,c=0,d=1,e=0;}break;case4:{a=0,b=0,c=0,d=0,e=1;}break;}delay1();while(!s1);}while(!s1);EX0=1;}voidint1()interrupt2//中断1，频率选择{EX1=0;delay1();if(s2==0){p++;if(p==8)//频率标志是8后，重新置零p=0;switch(p)//每按动一次，频率减为三分之一{case1:pinlv=3;break;case2:pinlv=6;break;case3:pinlv=9;break;case4:pinlv=12;break;case5:pinlv=15;break;case6:pinlv=18;break;case7:pinlv=21;break;default:pinlv=0;break;}delay1();while(!s2);//按键没松开，不再重新执行中断，防止抖动}whil