单片机课程设计报告书波形发生器.doc
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目录
1、课程设计目的 1
2、课程设计题目和实现目标 1
3、设计方案 1
4、Proteus仿真原理图 1
5、程序流程图 1
6、程序代码 1
7、调试总结 1
8、设计心得体会 1
9、参考文献 1
1、课程设计目的
《单片机原理及应用》课程设计是与《单片机原理及应用》课程相配套的实践教学环节。
《单片机原理及应用》是一门实践性很强的专业基础课，通过课程设计，达到进一步理解单片机的硬件、软件和综合应用方面的知识，培养实践能力和综合应用能力，开拓学习积极性、主动性，学会灵活运用已经学过的知识，并能不断接受新的知识。
培养大胆发明创造的设计理念，为今后就业打下良好的基础。
通过课程设计，掌握以下知识和技能：
1．单片机应用系统的总体方案的设计；
2．单片机应用系统的硬件设计；
3．单片机应用系统的软件程序设计；
4．单片机开发系统的应用和调试能力
2、课程设计题目和实现目标
本次课程设计的题目是；制作一个波形发生器，产生单极性、幅度可调、周期可调的方波、锯齿波、三角波、正弦波信号，不同波形用不同符号显示在一个LED上，用一个LCD显示幅值和频率。
本次课程设计的目标：
设计一个波形发生器，带有四个按钮，分别是波形选择、增加频率、减少频率、调节幅度，并带有一个LCD和一个LED，LED用来显示波形的符号LCD用来显示频率、幅值。
波形符号用1表示正弦波，2表示三角波，3表示方波，4表示锯齿波。
频率的调节幅度是10HZ，幅值调节幅度分别是0.2V，0.02V,0.3V,0.4V。
3、设计方案
本次设计采用AT89C51及其外围扩展系统和PCF8591，软件方面主要是应用C语言设计程序。
系统以AT89C51为核心，配置相应的外设及接口电路，用KeilC及Proteus等软件开发，用C语言编程，组成一个多功能信号发生器。
用户通过按键选择输出实验室中经常使用到的几种基本波形：
方波、锯齿波、正弦波和三角波。
方波由AT89C51单片机将最大值和最小值输出给Ｄ／Ａ进行转换，并由用户通过键盘选择波形周期。
可采用单片机程序产生以上4种波形，并通过一片Ｄ／Ａ转换器输出。
另外，采用一片Ｄ／Ａ转换器来控制前一片Ｄ／A转换器的参考电压，从而可以改变输出波形幅值。
通过外接键盘来设定波形的类型、幅值和频率。
总体方案结构图
a.单片机的选择
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机，片内含4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机抽取数据
存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产。
兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大。
AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。
AT89C51提供以下标准功能：
4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。
同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作方式。
空闲工作方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时器/计数器串口通信及中断系统继续工作，掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
AT89C51方框图
PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bitCMOS数据获取器件。
PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I2C总线接口。
PCF8591的3个地址引脚A0,A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。
在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。
PCF8591的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。
PCF8591的最大转化速率由I2C总线的最大速率决定。
PCF8591原理图
b.输入电路键盘的接口电路
在单片机控制系统中，为了实现人对系统的操纵控制及向系统输入参数，都需要为系统设置按键或键盘。
键盘是一组按键的集合。
键盘所使用的按键一般都是具有一对常开触点的按键开关，平时不按键时，触点处于断开（开路）状态，当按下按键时，触点才处于闭合（短路）状态，而当按键被松开后，触点又处于断开状态。
C.各部分组成
（1）控制部分
由单片机AT89C51作为系统的主核心，包括四个按钮，按钮用来选择波形、调节频
率和幅值。
（2）转换部分由PCF8591组成，作为D/A转换的芯片；
（3）显示部分由一片LCD和一片LED组成，LCD用来显示频率和幅值，LED用来显示数字“1，2,3,4”，数字1代表着此时输出的波形是正弦波，数字2代表输出波形是三角波，数字3代表输出是方波，数字4代表输出是锯齿波。
4、Proteus仿真原理图
正弦波与仿真电路图
三角波与仿真电路图
方波与仿真电路图
锯齿波与仿真电路图
5.程序流程图
初始化，设置常量和指针
按键1按下
按键1按下
按键1按下
跳转到主程序
N
N
N
开始
LED显示1
调用正弦波输出程序，输出一个周期的正弦波
LED显示2
调用三角波输出程序，输出一个周期的三角波
LED显示3
调用方波输出程序，输出一个周期的方波
LED显示4
调用锯齿波输出程序，输出一个周期的锯齿波
按键1按下
6、程序代码
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#include
#definePCF85910x90//PCF8591地址
sbitkey=P3^2;
ucharwavecount;//'抽点'计数
ucharTHtemp,TLtemp;//传递频率的中间变量
//uintT_temp;
ucharjudge=1;//在方波输出函数中用于简单判别作用
ucharwaveform; //当其为0、1、2，3时，分别代表三种波
uinttotal_freq;//总频率
ucharcodefreq_unit[4]={10,10,10,10};//三种波的频率单位
ucharidatawavefreq[4]={1,1,1,1}; //给每种波定义一个数组单元，用于存放单位频率的个数
ucharidatalcd_hang1[16]={"V"};
ucharidatalcd_hang2[16]={"f=Hz.V"};
uintvolt;//电压
ucharADdata;
uchark,p;
/*******************************************************************
DAC变换,转化函数
*******************************************************************/
bitDACconversion（unsignedcharsla,unsignedcharc,unsignedcharVal）
{
Start_I2c（）;//启动总线
SendByte（sla）;//发送器件地址
if（ack==0）return（0）;
SendByte（c）;//发送控制字节
if（ack==0）return（0）;
SendByte（Val）;//发送DAC的数值
if（ack==0）return（0）;
Stop_I2c（）;//结束总线
return
（1）;
}
/*******************************************************************
ADC发送字节[命令]数据函数
*******************************************************************/
bitISendByte（unsignedcharsla,unsignedcharc）
{
Start_I2c（）;//启动总线
SendByte（sla）;//发送器件地址
if（ack==0）return（0）;
SendByte（c）;//发送数据
if（ack==0）return（0）;
Stop_I2c（）;//结束总线
return
（1）;
}
/*******************************************************************
ADC读字节数据函数
*******************************************************************/
unsignedcharIRcvByte（unsignedcharsla）
{unsignedcharc;
Start_I2c（）;//启动总线
SendByte（sla+1）;//发送器件地址
if（ack==0）return（0）;
c=RcvByte（）;//读取数据0
Ack_I2c
（1）;//发送非就答位
Stop_I2c（）;//结束总线
return（c）;
}
/***********这两组数组很重要，需要根据波形来调试，选择合适的值，使输出波形达到频率要求************/
ucharcodewaveTH[]={
0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,
0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,
0xec,0xf6,0xf9,0xfb,0xfc,0xfc,0xfd,0xfd,0xfd,0xfe};
ucharcodewaveTL[]={
0x06,0x8a,0x10,0x4e,0x78,0x93,0xa8,0xb3,0xbe,0xc6,//正弦波频率调整中间值
0xac,0xde,0x48,0x7a,0x99,0xaf,0xbb,0xc8,0xd0,0xde, //三角波频率调整中间值
0x88,0x50,0x90,0x32,0x34,0xbe,0x4a,0xa3,0xe5,0x2c};
/*************************************************************************************************/
ucharcodetriangle_tab[]={ //每隔数字8，采取一次三角波
0x00,0x08,0x10,0x18,0x20,0x28,0x30,0x38,0x40,0x48,0x50,0x58,0x60,0x68,0x70,0x78,
0x80,0x88,0x90,0x98,0xa0,0xa8,0xb0,0xb8,0xc0,0xc8,0xd0,0xd8,0xe0,0xe8,0xf0,0xf8,0xff,
0xf8,0xf0,0xe8,0xe0,0xd8,0xd0,0xc8,0xc0,0xb8,0xb0,0xa8,0xa0,0x98,0x90,0x88,0x80,
0x78,0x70,0x68,0x60,0x58,0x50,0x48,0x40,0x38,0x30,0x28,0x20,0x18,0x10,0x08,0x00};
ucharcodesan_tab[]={0x00,0x08,0x10,0x18,0x20,0x28,0x30,0x38,0x40,0x48,0x50,0x58,0x60,0x68,0x70,0x78,
0x80,0x88,0x90,0x98,0xa0,0xa8,0xb0,0xb8,0xc0,0xc8,0xd0,0xd8,0xe0,0xe8,0xf0,0xf8,0xff};
ucharcodesine_tab[256]={
//输出电压从0到最大值（正弦波1/4部分）
0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,
0xbf,0xc2,0xc5,0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1,0xe3,0xe5,0xe7,0xe9,0xea,0xec,
0xee,0xef,0xf1,0xf2,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,
//输出电压从最大值到0（正弦波1/4部分）
0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,0xf4,0xf2,0xf1,0xef,
0xee,0xec,0xea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda,0xd8,0xd6,0xd4,0xd1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0xc2,
0xbf,0xbc,0xba,0xb7,0xb4,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99,0x96,0x93,0x90,0x8d,0x89,0x86,0x83,0x80,
//输出电压从0到最小值（正弦波1/4部分）
0x80,0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f,0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x55,0x51,0x4e,0x4c,0x48,0x45,0x43,
0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2e,0x2b,0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16,0x15,0x13,
0x11,0x10,0x0e,0x0d,0x0b,0x0a,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
//输出电压从最小值到0（正弦波1/4部分）
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,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3a,0x3d,
0x40,0x43,0x45,0x48,0x4c,0x4e,0x51,0x55,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x63,0x66,0x69,0x6c,0x6f,0x72,0x76,0x79,0x7c,0x80};
voiddelay（ucharz）
{
uintx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=110;y>0;y--）;
}
voidtriangle_out（） //三角波输出
{
//DAdata=triangle_tab[wavecount++];DA数据
DACconversion（PCF8591,0x40,triangle_tab[wavecount++]）;//DAC 数模转换
if（wavecount>64）wavecount=0;
}
voidsine_out（） //正弦波输出
{
DACconversion（PCF8591,0x40,sine_tab[wavecount++]）;//DAdata=sine_tab[wavecount++];
if（wavecount>256）wavecount=0;
}
voidsquare_out（）//方波输出
{
judge=~judge;
if（judge==1）DACconversion（PCF8591,0x40,0xff）;
else DACconversion（PCF8591,0x40,0x00）;
}
voidsan_out（）//
{
DACconversion（PCF8591,0x40,san_tab[wavecount++]）;//DAdata=sine_tab[wavecount++];
if（wavecount>32）wavecount=0;
}
/************1602液晶的相关函数*************/
#definelcd_portsP1
sbitrs=P2^2;
sbitrw=P2^3;
sbitlcden=P2^4;
voidwrite_com（ucharcom）
{
rs=0; //置零，表示写指令
lcden=0;
lcd_ports=com;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;
}
voidwrite_date（uchardate）
{
rs=1; //置1，表示写数据（在指令所指的地方写数据）
lcden=0;
lcd_ports=date;
delay（5）;
lcden=1;
delay（5）;
lcden=0;
}
voiddisp_lcd（ucharaddr,uchar*temp1）
{
ucharnum;
write_com（addr）;
delay
（1）;//延时一会儿?
?
?
for（num=0;num<16;num++）
{
write_date（temp1[num]）;//或者这样写write_date（*（temp1+num））;
delay
（1）;
}
}
voidinit_lcd（）
{
//ucharnum;
lcden=0;//可有可无
rw=0;//初始化一定要设置为零，表示写数据
write_com（0x38）;//使液晶显示点阵，为下面做准备
write_com（0x0c）;//初始设置
write_com（0x06）;//初始设置
write_com（0x01）;//清零
write_com（0x80）;//使指针指向第一行第一格
//disp_lcd（0x80,&lcd_hang1[4*16]）;//在第一行显示
//disp_lcd（0xc0,&lcd_hang1[4*16]）;//在第二行显示
}
/********************1602液晶函数声明结束*********************/
voidmain（）
{
uchari=0;
init_lcd（）;
waveform=0;
P0=0x00;
TMOD=0x01;//设置定时器0为16位工作方式
IT0=1;//设置外部中断0为下降沿触发
ET0=1;//开定时器中断
EX0=1;
EA=1;
k=100;
while
（1）
{
//disp_lcd（0xc0,lcd_hang2）;//在第一行显示
//disp_lcd（0xc0,lcd_hang2）;//在第二行显示
};
}
voidtimer0（）interrupt1
{
TH0=THtemp;
TL0=TLtemp;
if（waveform==0）
{P0=0xf9;
p=10;
sine_out（）;
}
elseif（waveform==1）
{
P0=0xa4;
p=1;
triangle_out（）;
}
elseif（waveform==2）
{
P0=0xb0;
p=15;
square_out（）;
}
elseif（waveform==3）
{
P0=0x99;
p=20;
san_out（）;
}
}
//voidAD（）interrupt2
//{}
voidkey_int0（）interrupt0
{
ucharkeytemp;
EA=0;TR0=0;//关总中断与定时器
delay（5）;//延时够吗
if（key==0）//确实有按键按下而引发中断
{
keytemp=P3&0xf0;//获取P3口高四位的值
switch
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