课程设计基于DAC0832的波形发生器设计.docx
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课程设计基于DAC0832的波形发生器设计
课程设计-基于DAC0832的波形发生器设计
波形发生器设计
第一章
第二章绪论
单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。
概括的讲：
一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
它最早是被用在工业控制领域。
51单片机是目前最流行的8位单片机。
51单片机是对所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称。
该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flashrom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。
很多公司都有51系列的兼容机型推出，今后很长的一段时间内将占有大量市场。
51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。
需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。
第三章DAC0832及其特性
2.1D/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。
2.1.1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。
2.1.2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。
2.1.3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，由实现启动。
（具体实现原理见1.2节）
2.2DAC0832的认识
图1.1DAC0832的管脚结构
2.2.1DAC0832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=（+）ILE
LE2=+
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。
2.2.2DAC0832的引脚
DAC0832的引脚如图1.1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。
：
片选信号输入线，低电平有效。
：
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。
：
数据传送控制信号输入线，低电平有效。
：
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。
：
模拟电流输出线。
：
模拟电流输出线，采用单极性输出时，通常接地。
：
反馈信号输入线。
反馈电阻被制作在芯片里，用作外接运放的反馈电阻，为D/A转换器提供电压输出。
：
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。
通过的符号来改变输出极性。
:
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。
2.2.3DAC0832的启动控制方式
DAC0832有三种启动控制方式：
（1）直通方式：
将、、、信号都接地，ILE信号引脚接高电平，只要数据传送到数据线上，两级锁存器同时开始工作，并启动D/A转换，即转换器处于非受控状态。
在这种工作方式下，转换器的数据线不能直接和单片机的数据线（P0.0~P0.7）相连接。
因为P0口分时复用为低8位的地址总线和数据总线，对输出无锁存能力，会使转换器的输出不确定。
但是可以将ADC的数据线连接到某个I/O口上，执行端口输出指令（MOVPxA）即可启动一次D/A转换。
这种方式很少采用。
（2）单缓冲方式:
两级锁存器接受同一种控制，例如将和直接接地，8位ADC锁存器处于非受控状态，只有8位输入锁存器处于受控状态，即此时仅有LE1控制ADC。
这种方式在不要求多个模拟同步输出时采用。
（3）双缓冲方式：
俩个锁存器都处于受控状态，单片机要对转换器进行两步写操作：
第一次执行指令使LE1有效，称作第一级缓冲，第二次执行指令使LE2有效，称作第二级缓冲。
这种方式的优点是数据接收和启动转换可以异步进行，可在D/A转换的同时接收下一个转换数据，以提高转换速度，还可以实现多个转换器同时启动转换，同步输出。
第三章硬件设计
3.1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。
3.2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
3.3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ADC的连接方式
此外加上单片机最小系统，用P1口控制输出的波形，电路连接如下：
图2.3电路原理图
第四章程序设计
4.1程序流程图
4.1.1程序设计思路
（1）因为要使用到按钮（本例中选择独立按键），必须使用到键盘扫描，首先要进行键盘消抖，然后通过扫描确定是哪个按键被按下，通过I/O口（本例中为P1口）的数据判断选择五种波形中的哪一个；
（2）根据
（1）中的结果，通过编程产生各个波形的数字信号；
（3）控制DAC转换数字信号为模拟信号。
程序框图如下：
图3.1程序设计思路
4.1.2流程图
在本流程图中分别以k1、k2、k3、k4、k5代表单片机的I/O口P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4；设置flag1、flag2、flag3、flag4、flag5为1时分别代表方波、正弦波、三角波、梯形波、锯齿波。
当确认按键按下时，令相对应的flagx=1，然后用连续的判断程序来选择将要输出的波形。
程序实现了只需按一下按钮便可持续输出对应的波形。
流程图如下：
图3.2程序流程图
4.2用C语言实现
根据程序流程图用C语言编程，得C语言实现的代码为：
#include
#include
#defineDAC0832XBYTE[0x7fff]
sbitk1=P1^0;
sbitk2=P1^1;
sbitk3=P1^2;
sbitk4=P1^3;
sbitk5=P1^4;
intflag1=0;
intflag2=0;
intflag3=0;
intflag4=0;
intflag5=0;
unsignedcharcodezhengxian[256]={此处省略为正弦波数字信号};
voiddelay（）//延时程序
{
inti;
for（i=0;i<1000;i++）;
}
voidpanduan（void）//函数panduan用于扫描按键状态，判断输出波形
{
if（k1==1）{//按键消抖
delay（）;
if（k1==1）//通过赋值flag选择波形
flag1=1;
flag2=0;
flag3=0;
flag4=0;
flag5=0;
}
if（k2==1）{
delay（）;
if（k2==1）
flag1=0;
flag2=1;
flag3=0;
flag4=0;
flag5=0;
}
if（k3==1）{
delay（）;
if（k3==1）
flag1=0;
flag2=0;
flag3=1;
flag4=0;
flag5=0;
}
if（k4==1）{
delay（）;
if（k4==1）
flag1=0;
flag2=0;
flag3=0;
flag4=1;
flag5=0;
}
if（k5==1）{
delay（）;
if（k5==1）
flag1=0;
flag2=0;
flag3=0;
flag4=0;
flag5=1;
}
}
voidboxing（void）//函数boxing用于产生选择好的波形
{
if（flag1==1）//产生方波
{
DAC0832=0x00;
delay（）;
DAC0832=0xff;
delay（）;
}
elseif（flag2==1）//产生正弦波
{
inti;
for（i=0;i<256;i++）{
DAC0832=zhengxian[i];
}
}
elseif（flag3==1）//三角波
{
inti;
for（i=0;i<255;i++）
DAC0832=i;
for（i=255;i>0;i--）
DAC0832=i;
}
elseif（flag4==1）//梯形波
{
inti;
for（i=0;i<255;i++）
DAC0832=0;
for（i=0;i<255;i++）
DAC0832=i;
for（i=255;i>0;i--）
DAC0832=0XFF;
for（i=255;i>0;i--）
DAC0832=i;
}
elseif（flag5==1）//锯齿波
{
inti;
for（i=0;i<255;i++）
DAC0832=i;
}
}
voidmain（）{//主函数
P1=0x00;
while
（1）
{
panduan（）;
boxing（）;
}
}
4.3用汇编语言实现
在用C语言实现设计之后，我又尝试使用汇编语言完成任务，由于对汇编语言还不够熟悉，只做到了以开关控制的矩形波、三角波、梯形波和锯齿波。
程序为：
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