单片机课设波形发生器.docx

1、单片机课设波形发生器 单片机课程设计报告 题 目 波形发生器 专 业 电气工程及其自动化 班 级 电气081 学生姓名 张 洁 学 号 3080421018 指导老师 王水鱼 西安理工大学 2010年秋季学期起止时间: 2011年1月10日至2011年1月14日 目 录1. 设计目的22. 设计任务23. 设计指标与技术要求24总体设计思路25. 总体设计及各模块功能分析3 5.1 硬件部分3 5.2 软件部分66. 仿真结果167. 系统调试及问题分析168. 设计总结179. 参考文献18 波形发生器设计一设计目的 培养理论联系实际的设计思路，训练综合运用电路设计和有关必修课程的理论，结合

2、生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固，加深和扩展有关电子类方面的知识和能力。 通过本次课程设计，应加强培养学生如下的能力：（1） 加强自身独立的动手能力和思考解决问题的能力（2） 提高学生的创造能力（3） 学会使用PROTEUS软件二设计任务 设计一个波形发生器，能产生三角波，锯齿波，方波，正弦波。三设计指标与技术要求 1.使用MSC-51单片机系统 2设计电路使其能产生三角波，锯齿波，方波，正弦波。 3采用D/A转换器 4编写程序并进行调试四总体设计思路 本次课程设计的要求是设计一个波形发生器，可以产生方波，三角波，锯齿波和正弦波四种不同的波形。根据要求，首先需要一个开关选择电路，进行

3、四种波形的选择，一个开关对应一个波形，选择好所要产生的波形后，接下来就是要设计能产生该波形的电路，根据要求使用MSC-51单片机来执行某一波形的发生程序，产生输出波形的数字量，再向D/A转换器的输入端发送数据，将其转化成模拟量，再经过滤波电路进行滤波，然后将滤波后的波形送入示波器，从而可直观的看到该电路产生的波形，并判断输出结果与预期的结果是否一致。五总体设计及各模块功能分析 5.1硬件部分 1总体设计电路及原理图开关 图1如图1所示为波形发生器的总体设计电路图，首先有一个开关选择电路，由此可选择波形发生器所产生的波形，不同的开关对应不同的波形；之后再由 MSC-51产生输出波形的数字量，然后

4、再经过一个由D/A转换器构成的转换电路，将单片机产生的波形的数字量转换成模拟量，再经过滤波电路将其送入示波器进行显示。 如图2所示为总体设计原理图： 图2 2各模块功能分析及说明 （1）开关选择电路 在该部分中，可通过不同的开关，选择不同的波形。首先分别将四个开关与P1口的低四位相连，之后可通过开关的开或者关状态向P1口对应端口输入高低电平，开关打开时向P1口输入低电平信号，开关闭合时向P1口输入高电平信号。 （2）AT89C51单片机控制系统 在该电路中，P0口与D/A转换器相连接；P2.0-P2.6与数码管相连接，构成数字显示电路（注：此时需加一个三极管驱动电路进行驱动），即1是三角波，2

5、是锯齿波，3是方波，4是正弦波,P2.7与D/A转换器的片选端CS相连接进行片选；P1口的低四位与开关选择电路连接，进行不同波形的选择，同时，P3.6与D/A转换器的WR端相连接。（4） 数码管及示波器显示电路 &.数码管显示电路：在开关选择电路的基础上，当查询到P1口的某一端口为低电平时，即可调用相应的子程序，并点亮相应的数码管段，正确的显示数字，即1是三角波，2是锯齿波，3是方波，4是正弦波。由于使用的是共阳极数码管，故数码管应用三极管做驱动，此时三极管的基极接相应的P2并行口，发射极接数码管相应的段选端，集电极均接高电平。数码管显示电路如图3所示： 图3 &.示波器显示电路：如图4所示为

6、示波器及运算放大器构成的电路： 图4当开关选择电路查询到P1口的低四位的某一端口为低电平时，随即转向相应的产生波形的子程序，显示出相应的波形，即可直观的观察到波形的变化并进行相应的调整。（5） DAC0832转换电路如下图所示为DAC0832芯片，DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器。DAC0832芯片具备双缓冲，单缓冲和直通三种输入方式，以便适应于各种电路的需要。因为系统只要求一路D/A转换，故我们采用的是单缓冲方式。DAC0832输出的是电流，而在该电路中要求输出电压，所以应先将输出电流转换成电压，再将其输出，此时可经过一个外接的运算放大器将电流转换成

7、电压，再将转化后的电压输出。连线时其片选端CS与P2.7相连，WR1与P3.6相连接，ILE和VCC接高电平，GND,WR2和XFER均接地，输出口IOUT1和IOUT2接运算放大电路的输入端。 （6）运放转换电路 如图4所示为运放的转换电路，可将输入电流转化为输出电压。在该部分中，运算放大器的反相输入端接DAC0832的IOUT1端，正相输入端接DAC0832的IOUT2端，并接地，同时其出端口接示波器的B输入端。 5.2. 软件部分1. 主程序流程图 如上图所示为主函数流程图 2. 程序设计（1） 主程序的设计在main中，先将temp定义为无符号数，在使用while 循环，再调用keys

8、can子函数，并将返回值赋给temp，在使用switch语句进行判断，若为case 0xfe，则调用triangle子函数，显示三角波；若为case 0xfd，则调用rectangle子函数，显示方波；若为case 0xfb，则调用juchi子函数，显示锯齿波；若为case 0xf7，则调用sine子函数，显示正弦波；（2）显示波形的子函数由于要显示波形编号，在子函数中还应有显示波形序号的功能。若为1号波，则数码管的高两段亮,以此类推。在triangle,juchi,sine子函数中，均使用for循环，若循环次数小于255，则调用DAconvert子函数产生相应的波形，而在rectangle子

9、函数中，调用DAconvert子函数和delay延时子函数，产生方波。在调用一个对应的子函数后，再返回主函数中继续判断，由此便可实现波形的相互转化。需要注意的是，在产生正弦波时，由于正弦波是非线性变化的，所以只能提前写好正弦波的各个点的值，并存放在dat中，之后才能正确调用。（3）延时子函数 在产生方波时要有一定的延时才能显示波形，所以要调用延时子函数。在延时子函数中，使用for循环进行实现。3. 源程序 #include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define DOUT XBYTE0x7fffuch

10、ar key;char code dat=0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5,0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1,0xe3,0xe5,0xe7,0xe9,0xea,0xec,0xee,0xf1,0xf2,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd

11、,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,0xf4,0xf3,0xf2,0xf1,0xef,0xee,0xec,0xea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda,0xd8,0xd6,0xd4,0xd1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0xc2,0xbf,0xbc,0xba,0xb7,0xb4,0xb1

12、,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99,0x96,0x93,0x90,0x8d,0x89,0x86,0x83,0x80,0x80,0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f,0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5d,0x5a,0x57,0x55,0x51,0x4e,0x4c,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3d,0x3a,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2e,0x2b,0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16,0x15,0x13

13、,0x11,0x10,0x0e,0x0d,0x0b,0x0a,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0d,0x0e,0x10,0x11,0x13,0x15,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x25,0x27,0x29,0x2b,0x2e,0x30,0x33

14、,0x35,0x38,0x3a,0x3d,0x40,0x43,0x45,0x48,0x4c,0x4e,0x51,0x55,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x63,0x66,0x69,0x6c,0x6f,0x72,0x76,0x79,0x7c,0x80;delay(uint x)uint y;for(y=x;y0;y-); /延时函数uchar keyscan()/ uchar key; 注：若将key没有设为全局变量，则每次扫描都会给key赋0！ if (P1!=0xff) delay(500); /软件防抖 if (P1!=0xff) key=P1; while(P1!=0xff)

15、;return key; /key若不是全局变量，key的返回值在松手的时候还原 DAconvert(uchar k)DOUT=k;delay(15); triangle() /产生三角波函数uchar a;for(a=0;a0;a-) DAconvert(a); rectangle() /产生方波子函数DAconvert(0x00);delay(100);DAconvert(0xff);delay(100); juchi() /产生锯齿波子函数uchar b;for(b=0;b255;b+)DAconvert(b);sine() /产生正弦波子函数uchar c;for(c=0;c255;c

16、+)DAconvert(datc);main()uchar temp;while(1) temp=keyscan(); switch(temp) case 0xfe: while(keyscan()=0xfe) triangle(); P2=0x06; break; case 0xfd: while(keyscan()=0xfd) rectangle(); P2=0x75; break; case 0xfb: while(keyscan()=0xfb) juchi(); P2=0x67; break; case 0xf7: while(keyscan()=0xf7) sine(); P2=0x

17、4E; break; default:break; 六仿真结果 经过系统仿真，可以正确的得到三角波，方波，锯齿波和正弦波，如下图所示，数码管显示1时，示波器产生的是三角波七系统调试及问题分析 1在连接好电路之后开始进行系统调试，在仿真的过程中，当按下开关时，发现数码管显示的数字和预期的波形编号不一样，由此可见是AT89C51单片机输出的高低电平不对，可以确定是程序出现了问题，即向P2口写的数据错误,改正之后再继续仿真。此时应注意，该电路中所采用的是共阳极数码管，高电平有效。 2在D/A转换电路中，连线时应将DAC0832的XFER和WR2端均接地，而WR1端和AT89C51的WR端相连，在接线

18、时应注意。同时，在该电路中用AT89C51单片机的P2.7口作为片选端。八设计总结 通过为期一周的单片机课程设计，我从中学到了很多知识，并且掌握了重要的实践经验，虽然在课程设计的过程中，遇到了各种各样的问题，但在老师的悉心指导下和同学的协力合作之下，最终成功的完成了此次课程设计的任务，并且，通过本次设计的学习，使我对单片机以及汇编语言有了更深层次的理解，这对以后的学习和工作奠定了良好的基础。 本次课程设计使我认识到：（1） 设计思路是一切设计进行的基础，一个良好的设计思路，是电路实现的灵魂，如果没有一个正确的设计思路，那么后面的工作将只能是浪费时间，没有效果。所以，在着手进行电路设计之前，一定要仔细斟酌，确保设计思路的正确性，这对以后工作的进行奠定了扎实的基础。（2） 在进行设计的过程中，学会将理论与实际相结合，活学活用，书本上的只是永远是基础，而基础正是你想高层次迈进的扎实阶梯，如果没有这个基础，就无法实现技术上的提高和跨越，只有拥有扎实的基础，才有可能做到灵活运用，才能更好的将理论知识运用到实践中去。 九参考文献 单片机课程设计任务书 单片机课程设计指导书 单片机原理及应用