1、設計題目:學 院:設計題目:學 院:專業班級:學 號:姓 名:電子郵件:時 間:成 績:指導教師:2010年12月課程設計報告簡易波形發生器理學院08電子信息科學與技術（1）班200831120102 200831120112200831120101陳建澤紀婧如蔡國英劉丹South Cli i na Agricultural tin i vers ity華南農業大學理學院應用物理系課程設計（報告）任務書學生姓名 陳建澤 紀婧如 蔡國英 指導教師 劉丹 職稱 講師 題 目簡易波形發生器任務與要求以單片機為主控制器，擴展適當的接口電路，制作一個簡易波 形發生器，通過示波器觀察所得的信號波形。通過功

2、能選擇，使信 號發生器分別輸出階梯波、正弦波、三角波和方形波。學會查詢文 獻資料，撰寫論文的方法，并提交課程設計報告和實驗成品。開始日期2010年12月7日完成日期2010年12月23日簡易波形發生器學生：陳建澤紀靖如蔡國英指導老師：劉丹摘要：本系統是基于STC89C52單片機的波形發生器。采用STC89C52單片機 作為控制核心，外圍采用數字/模擬轉換電路（DAC0832）和按鍵等。通過按鍵 控制可產生方形波、三角波、正弦波和階梯波。其設計簡單、性能優良，具有一 定的實用性。文中簡要介紹了 DAC0832數模轉換器的結構原理和使用方法， STC89C52的基礎理論，著重介紹了如何利用單片機控

3、制D/A轉換器產生上述信 號的硬件電路和軟件編程。關鍵詞： 波形發生器、STC89C52、DAC0832Abstract： Waveform The system is a generator based on single chip computer. STC89C52 is used as a control microcontroller core. The system is composed by digital/analog conversion （DAC0832） and buttons. .It can generate the square, triangle， sine a

4、nd step wave. It is very practical. This paper introduces different signals that are produced by STC89C52 SCM and DAC0832, and briefly introduces the structure principle and usage of DAC0832, the basic theory of STC89C52. This paper emphasized how to use SCM to control the hardware circuit and softw

5、are program of the signals above which produced by DAC0832 as well.Key WOrds： waveform generator, STC89C52, DAC08321引言波形發生器也稱函數發生器，作為實驗信號源，是現今各種電子電路實驗設 計應用中必不可少的儀器設備之一。目前，市場上常見的波形發生器多為純硬件 的搭接而成，且波形種類有限，多為鋸齒波，正弦波，方波，三角波等波形。本系統是基于STC89C52單片機的波形發生器。采用STC89C52單片機作為 控制核心，外圍采用數字/模擬轉換電路（DAC0832）和按鍵等。通過按鍵控制

6、 可產生方波、三角波、正弦波和階梯波。其設計簡單、性能優良，具有一定的實用性。本文介紹的波形發生器基本達到預定的目標。2總體結構2.1總體設計流程波形選擇開美,系統f 夏位P2P189C51轉換波形選擇開美,系統f 夏位P2P189C51轉換電路輸出: 波正釧接示波器系統 時鉀2.2總電路圖本系統由單片機最小系統、功能選擇電路和數模轉換（D/A）電路等三部分 構成，仿真電路如下圖所示。GHDAAIM -1工C3PDOAADQKT Al Id地r.FPDJjKliPDaiiuza:CTAlGHDAAIM -1工C3PDOAADQKT Al Id地r.FPDJjKliPDaiiuza:CTAl：刖

7、平BPUiAWt-FDZuiiDTPS-aMPi伽RsrP701ArDF2EP2wi pywamlPSSJftMP1JMT2PiifHTEgI WPER< null KJLH1仿真電路3基本原理3.1硬件原理波形的產生是通過STC89S52單片機執行某一波形發生程序，向D/A轉換器 的輸入端按一定的規律發送數據，從而在D/A轉換電路的輸出端將8位數字量轉 換成模擬量輸出，得到相應的電壓波形。數字量輸入的范圍為0255，單極性輸 出時對應的模擬量輸出的范圍在0到VREF+之間；雙極性輸出時，對應的模擬 量輸出的范圍在VREF-到VREF+之間。根據這一特性，可以利用單片機的并行 口輸出的數字

8、量，產生常用的波形。3.1.1 STC89C52 電路功能：波形選擇識別與處理、參數設置；形成波形的數字編碼，并輸出到 D/A接口電路和顯示驅動電路。典型的MCS-51單片機芯片集成了以下幾個基本組成部分：1）一個8位的CPU2）128B或256B單元內數據存儲器（RAM）；3）4KB或8KB片內程序存儲器（ROM或EPROM）；4）4個8位并行I/O接口 P0P3；5）兩個定時/計數器；6）5個中斷源的中斷管理控制系統；7）一個全雙工串行I/O 口 UART （通用異步接收、發送器）；8）一個片內振蕩器和時鐘產生電路。下圖是89C52的引腳排列:P1,0c PI.I j= P1,0c PI.

9、I j= Pl,2 g ru i= Pl.4 T= PL5匚 Fl,6 J= PL7 c RS le (RXDJP3.0 t= (TXD)P3.I c (INT0)P3.2 c tlNTT)P3.3 c (T0)P34 P0.5(AD5)=i P0.6(AD6)=1 P0.7(AD7)= EA/= ALE/PROG= PSEN=P2.7(M5)3 P2.6(AL4)= P15(AL3)3 P24(A = P2J(A11)3 P2.2(A10)= P2.1(A9)= P2.0(A8)其中，CPU是單片機的核心部件，它由運算器和控制器等部件組成。存儲 器 (Memory)是計算機系統中的記憶設備，

10、用來存放程序和數據。它根據控制 器指定的位置存入和取出信息。P0P3 口是與外部交換信息的8位并行接口，均 是準雙向口。本系統所使用的P1 口作為通用I/O接口使用，P1.7-P1.0用于傳 送CPU的輸入/輸出數據。單片機的時鐘信號用來提供單片機內各種微操作的時 間基準；復位操作則使單片機的片內電路初始化，使單片機從一種確定的狀態開 始運行。此次設計單片機外接12M晶振作為時鐘頻率，并采用按鍵復位設計。3.1.2 DAC0832 電路功能：將波形樣值的編碼轉換成模擬值，完成雙極性的波形輸出。DAC0832是8分辨率的D/A轉換集成芯片，與微處理器完全兼容。這個DA 芯片以其價格低廉、接口簡單

11、、轉換控制容易等優點，在單片機應用系統中得到 廣泛的應用。D/A轉換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉換 電路及轉換控制電路構成。一個8位D/A轉換器有8個輸入端(其中每個輸入端是8位二進制數的一位)， 有一個模擬輸出端。輸入可有28=256個不同的二進制組態，輸出為256個電壓 之一，即輸出電壓不是整個電壓范圍內任意值，而只能是256個可能值。下圖是 DAC0832的邏輯框圖和引腳排列：D;，1-11 14 S0 T 1cs LeJ-cp-J D;，1-11 14 S0 T 1cs LeJ-cp-J w so-fLrTia I 17MHLE盹口M轉換-Q Q 腎入彌存弟o A

12、GND1、DAC0832 結構：D0D7： 8位數據輸入線，TTL電平，有效時間應大于90ns（否則鎖存器的 數據會出錯）；ILE：數據鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效；布：片選信號輸入線（選通數據鎖存器），低電平有效；WR1：數據鎖存器寫選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效。由ILE、 CS、WR1的邏輯組合產生LE1，當LE1為高電平時，數據鎖存器狀態隨輸入數 據線變換，LE1的負跳變時將輸入數據鎖存；XFER：數據傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負脈沖（脈寬應大于500ns） 有效；WR2： DAC寄存器選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效。由WR1、 XFER的邏

13、輯組合產生LE2，當LE2為高電平時，DAC寄存器的輸出隨寄存器 的輸入而變化，LE2的負跳變時將數據鎖存器的內容打入DAC寄存器并開始D/A 轉換；IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內容線性變化；IOUT2:電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數；Rfb：反饋信號輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調整轉換滿量程精度；Vcc:電源輸入端，Vcc的范圍為+5V+15V；VREF:基準電壓輸入線，VREF的范圍為-10V+10V；AGND:模擬信號地；DGND:數字信號地。2、DAC0832的主要特性參數如下：1）分辨率為8位；2）電流穩定時間1us；3）可單緩沖、雙緩沖或直接數字

14、輸入；4）只需在滿量程下調整其線性度；5）單一電源供電（+5V+15V）；6）低功耗，200mW。3.2軟件原理系統軟件由主程序和產生波形的子程序組成，軟件設計主要是產生各種波形 的子程序的編程，通過編程可得到各種波形。周期的改變可采用插入延時子程序 的方法來實現。主程序的功能是：開機以后負責查鍵，即做鍵盤掃描及顯示工作，然后根據子程序的功能有：開關檢測、正弦波輸出、三角波輸出、方形波輸出、階梯 波輸出、延時等。總程序如下所示：/*課程設計（單片機實現簡易波形發生器） ;實驗名稱：單片機實現簡易波形發生器;功 能：通過功能選擇，使信號發生器分別輸出正弦波、三角波、階梯波和方波。;編寫人：紀婧如

15、、蔡國英、陳建澤;編寫時間：2010年12月7日ORG0000HAJMPMAINORG0030HMAIN : MOVA,P2;P2 口接選擇開關，讀選擇信息到AJNBACC.0,ZXBO;P2.0控制正弦波的輸出JNBACC.1,SJBO;P2.1控制三角波的輸出JNBACC.2,JTBO;P2.2控制階梯波的輸出JNBACC.3,FXBO;P2.3控制方形波的輸出SJMPMAIN/ / “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ 、1 J i 、/I * “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “

16、 “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ “ /* 正弦波*個*ZXBO : MOVR7,#6EH;正弦函數數據表共有110個數，即6EH個MOVDPTR,#TAB;函數表首地址給DPTRDA0 : MOVA,#00HMOVCA,A+DPTRMOVP0,AINCDPTR;將數據表的數據一個個輸出DJNZR7,DA0;數據輸完則返回重新檢查波形選擇是否改變*程序代碼RET*三角波SJBO: MOV A,#00HUP0 : MOV P0,AINC ACJNE A,#250,UP0;A=250跳轉反之順序執行DOWN1:DEC AMOV P0,ACJNE A,#00,DOWN1;為了對稱

17、性，使用相同的跳轉語句RETFXBO: SETB P2.4;P2.4 口輸出方波，用于檢測系統工作是否正常ACALL DELAY1;調高2ms延時程序*方波（頻率為 250Hz）CLR P2.4ACALL DELAY1;調低電平延時程序RET*階梯波（頻率為 500Hz）JTBO: MOV A, #00HLOOP: MOVP0, AADDA,#50;每次幅值增量為50ACALLDELAY2;調用1ms延時子程序CJNEA, #250, LOOPRET* 正弦波數據表TAB:DB 00H, 00H, 00H, 01H, 02H, 03H, 04H, 05H, 06H, 08HDB 0AH, 0C

18、H, 0EH, 10H, 12H, 15H, 18H, 1BH, 1EH, 21HDB 24H, 27H, 2AH, 2DH, 31H, 35H, 39H, 3DH, 41H, 45HDB 49H, 4DH, 51H, 55H, 59H, 5DH, 61H, 64H, 67H, 6AHDB 6DH, 70H, 73H, 76H, 79H, 7BH, 7DH, 7FH, 81H, 83HDB 85H, 86H, 87H, 88H, 89H, 8AH, 8BH, 8CH, 8CH, 8CHDB 8CH, 8CH, 8CH, 8BH, 8AH, 89H, 88H, 87H, 86H, 85HDB 8

19、3H, 81H, 7FH, 7DH, 7BH, 79H, 76H, 73H, 70H, 6DHDB 6AH, 67H, 64H, 61H, 5DH, 59H, 55H, 51H, 4DH, 49HDB 45H, 41H, 3DH, 39H, 35H, 31H, 2DH, 2AH, 27H, 24HDB 21H, 1EH, 1BH, 18H, 15H, 12H, 10H, 0EH, 0CH, 0AH* 兩個延時子程序 *DELAY1:；2ms延時子程序DELAY1:MOV R5, #20DE1: MOV R6, #50DJNZ R6,$DJNZ R5, DE1RETDELAY2:;1ms延時子程序DELAY2:MOV R5 ,#20DE2: MOV R6 , #25DJNZ R6,$DJNZ R5,DE2RETEND* 程序編寫結束4結果檢測4.1總體電路實物圖4.2各種波形輸出4.2各種波形輸出5結束語基于89C52單片機的波形發生器產生的波形基本能夠滿足一般測量、實驗中 的使