C51单片机的波形发生器

通信专业技能实训报告题目基于Proteus的波形发生器设计学院信息科学与工程学院专业通信工程班级学生学号指导教师魏长智二〇一九年一月五日济南大学通信专业技能实训报告目录1前言......................................................................................................................-1-2硬件设计..............................................................................................................-2-2.1启动方式选择...........................................................................................-2-2.2框图设计...................................................................................................-2-2.3电路图设计...............................................................................................-3-3DAC0832性能与特征.......................................................................................-4-3.1D/A转换器与单片机接口探究.............................................................-4-3.1.1数据线连接....................................................................................-4-3.1.2地址线连接....................................................................................-4-3.1.3控制线连接....................................................................................-4-3.2DAC0832的认识....................................................................................-5-3.2.1DAC0832的结构.........................................................................-5-3.2.2DAC0832的引脚.........................................................................-6-3.2.3DAC0832的启动控制方式.........................................................-7-4程序设计..............................................................................................................-8-4.1程序流程图...............................................................................................-8-4.1.1程序设计思路................................................................................-8-4.1.2流程图.............................................................................................-8-4.2用C语言实现........................................................................................-10-5Proteus仿真及结果.........................................................................................-13-5.1方波：......................................................................................................-13-5.2正弦波：..................................................................................................-14-5.3三角波：..................................................................................................-15-5.4梯形波：..................................................................................................-16-5.5锯齿波：..................................................................................................-17-实训结语：............................................................................................................-18-参考文献................................................................................................................-19-济南大学专业技能实训报告--1--1前言波形发生器也称函数发生器，作为实验信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿波，正弦波，方波，三角波等波形。作为一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。函数信号发生器是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。通过对函数波形发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。本设计主要运用AT89C51单片机为核心硬件，对直流电动机进行速度控制。并且辅助以硬件部分的驱动、复位、LED显示等电路，软件部分对AT89C51进行模块化程序的输入，通过按钮控制，实现对直流电动机的正转、反转、加速、减速和停止等控制功能。同时利用DAC0823转换成模拟信号输出，由LED与电动机转速显示控制效果。利用AT89C51芯片进行低成本直流电动机控制系统设计，简化系统构成、提高系统性能，满足了生产要求。济南大学专业技能实训报告--2--2硬件设计2.1启动方式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的波形。故各个波形输出并非同步输出，而是由按键控制，单个输出，并且本例只需要一个DAC，如果选择双缓冲方式就会加大不必要的难度；直通方式不能有效的控制DAC转换，转换时可能会出现数据流失。故选择单缓冲启动控制方式来驱动DAC0832。2.2框图设计根据2.1节的判断，选择AT89c51单片机作控制，实现电路框如下：图2.1硬件设计框图济南大学专业技能实训报告--3--2.3电路图设计根据以上框图，选择+12V的基准电压，选择一级集成运放作放大电路，连接A/D转换电路图如下：图2.2单片机与DAC的连接方式济南大学专业技能实训报告--4--3DAC0832性能与特征3.1D/A转换器与单片机接口探究D/A转换器与单片机接口具有软硬相依性。在连接过程中要考虑到数据线、地址线、控制线的连接。3.1.1数据线连接D/A转换器与单片机接口要考虑到两个问题：一个是位数，当高于8位的D/A转换器与8位数据总线的51单片机接口时，51单片机的数据必须分时输出，这时就必须考虑数据分时传送的格式和输出电压“毛刺”问题；二是D/A转化器的内部结构，当D/A转换器的内部结构没有输入锁存器时，必须在单片机与D/A转换器之间增设锁存器或者I/O口。最常用的是8位带锁存端的D/A转换器与8位单片机的接口，这时只需要将单片机的数据总线和D/A转换器的8位数据输入端一一对应即可。3.1.2地址线连接一般的D/A转换器只有片选信号，而没有地址线。这时单片机的地址线采用全译码或者部分译码，经译码器输出控制片选信号，也可以用某一位I/O线来控制片选信号。也有少数D/A转换器有少量的地址线，用于选中片内独立的寄存器或者选择输出通道，这时单片机执行的地址线与D/A转换器的地址线对应连接。3.1.3控制线连接D/A转换器主要有片选信号、写信号、及启动转换信号等，一般由单片机的有关引脚或译码器提供。一般来说，写信号多由单片机的信号控制；启动信号常常由片选信号与写信号的组合形式（LE1、LE2）形成，当单片机执行一条输出指令时，传送的地址使转换器的片选信号有效。济南大学专业技能实训报告--5--3.2DAC0832的认识图3.1DAC0832的管脚结构3.2.1DAC0832的结构DAC0832的结构如图1.1所示，主要由控制逻辑电路、输入寄存器、DAC寄存器和D/A转换器构成。由上图逻辑控制电路可知：LE1=(CS+1WR）ILELE2=2WR+XREF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。济南大学专业技能实训报告--6--3.2.2DAC0832的引脚DAC0832的引脚如图2.2所示：DI0~DI7：8位数据输入线，高电平有效。ILE：数据锁存允许控制输入线，高电平有效。CS：片选信号输入线，低电平有效。1WR：输入锁存器写选通输入线，负脉冲有效。输入锁存器的信号就是LE1。LE1负跳变有效。XREF：数据传送控制信号输入线，低电平有效。2WR：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的负跳变有效。1OUTI：模拟电流输出线。2OUTI：模拟电流输出线，采用单极性输出时，2OUTI通常接地。FBR：反馈信号输入线。反馈电阻FBR被制作在芯片里，用作外接运放的反馈电阻，为D/A转换器提供电压输出。REFV：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。通过REFV的符号来改变输出极性。CCV:电源接口。AGND：模拟地。DGND：数字地。注：数字信号的高频噪声很大，如果模拟信地和数字地混合的话，就会把数字的噪声传到模拟部分，造成干扰。如果分开的话，高频噪声可以在电源处通过滤波来消除掉。济南大学专业技