基于单片机和DAC的波形发生器.docx
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基于单片机和DAC的波形发生器
基于单片机和DAC的波形发生器
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专项技能训练课程设计报告
题目：
基于单片机和DAC0832的波形发生器
学院：
机械与电子工程学院
专业：
电子信息工程
姓名：
王X罗X熊XX
学号：
090421110904212809042129
指导老师：
胡XX吴XX
2012年6月23日
一、内容摘要
二、设计任务
三、元器件说明
四、硬件电路设计
五、程序编译
1.编辑思路
2.程序流程图
3.程序编译
六、电路组装和调试
1.电路板接法
2.硬件焊接
七、实验心得体会
一、内容摘要
波形发生器是一种常用的信号源，广泛的应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域，是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。
在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都需要有信号源。
由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察。
测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。
信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最为广泛的一类电子仪器。
它可以产生多种波形信号，如方波、锯齿波、三角波等，因而广泛应用于通信、雷达、导航、宇航等领域。
本次课程设计使用的AT89C51单片机构成的发生器可产生三角波，正弦波和方波，波形的周期可用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。
此设计给出了源代码，通过仿真测试，其性能指标达到了设计要求。
二、设计任务
利用DAC0832输出正弦波信号（用示波器观察输出波形），初始频率为50Hz，变频采用“＋”、“－”键控制，实时测量输出信号的频率值，并分析和实测输出信号的频率范围。
具体完成以下任务：
1.完成系统的方案设计，给出系统框图。
2.完成系统的硬件设计，给出硬件电路图和系统资源分配表。
3.完成系统的软件设计，给出程序流程图和程序编写。
4.运用Proteus仿真软件对所设计的系统进行调试和仿真，直到预定的功能全部仿真通过，给出仿真结果。
5.准确、高质量地进行印刷电路板的焊接。
6.完成课程设计报告。
三、元器件说明
◆知识简介：
DAC0832当今世界在以电子信是8位分辨率的D/A转换集成芯片，与微处理器完全兼容，这个系列的芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到了广泛的应用。
这类D/A转换器由8位输入锁存器，8位DAC寄存器，8位DA转换电路及转换控制电路构成。
原理框图：
1、DAC0832的引脚及功能：
DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。
与微处理器兼容。
这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。
D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。
◆应用特性：
·DAC0832是微处理器兼容型D/A转换器，可以充分利用微处理器的控制能力实现对D/A转换的控制。
这种芯片有许多控制引脚，可以和微处理器控制线相连，接受微处理器的控制，如ILE、/CS、/WR1、/WR2、/XFER端。
·有两级锁存控制功能，能够实现多通道D/A的同步转换输出。
·DAC0832内部无参考电压源；须外接参考电压源。
·DAC0832为电流输入型D/A转换器，要获得模拟电压输出时，需要外加转换电路。
◆各引脚功能说明：
D0～D7：
8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns（否则锁存器的数据会出错）；
ILE：
数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；
CS：
片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；
WR1：
数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。
由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；
XFER：
数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；
WR2：
DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。
由WR2、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。
IOUT1：
电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；
IOUT2：
电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；
Rfb：
反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；
Vcc：
电源输入端，Vcc的范围为+5V～+15V；
VREF：
基准电压输入线，VREF的范围为-10V～+10V；
AGND：
模拟信号地
DGND：
数字信号地
◆DAC0832三种数据输入方式：
（1）双缓冲方式：
即数据经过双重缓冲后再送入D／A转换电路，执行两次写操作才能完成一次D／A转换。
（2）单缓冲方式：
不需要多个模拟量同时输出时，可采用此种方式。
（3）直通方式：
此时两个寄存器均处于直通状态，因此要将
、
、
和
端都接数字地，ILE接高电平，使LE1、LE2均为高电平，致使两个锁存寄存器同时处于放行直通状态，数据直接送入D／A转换电路进行D／A转换。
2.CPU芯片—AT89C51
1．AT89C51概述
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
2.AT89C51引脚说明
AT89C51单片机引脚图如图3-2所示。
它有40个引脚，其中包含2个专用于主电源的引脚，2个外接晶体的引脚，4个控制或与其它电源复用的引脚，以及32条输入输出I/O引脚。
3.元器件清单
D/A芯片ADC0832
片
1
集成运放LM324
个
2
译码器74LS138
片
1
LED
个
2
排阻RESPACK-8
个
1
电阻470、15K、7K5
个
1
四、设计原理
D/A转换器产生各种波形的原理：
利用D/A转换器输出的模拟量与输入数字量成正比关系这一特点，将D/A转换器作为微机输出接口，CPU通过程序向D/A转换器输出随时间呈现不同变化规律的数字量，则D/A转换器就可输出各种各样的模拟量，如方波、三角波、锯齿波、正弦波等。
AltiumDesigner电路原理图：
Protues实验仿真图:
方波仿真波形图如下：
三角波仿真波形图如下：
锯齿波仿真波形图如下：
五、程序编译
输出正弦波子程序
1.编程思路:
a.写正弦波存储数地址，写初值
b.启动DAC0832转换器，输出值
c.延时
d.循环
2.编译程序：
#include
#include
#defineDAC0832XBYTE[0x7fff]/*定义DAC0832端口地址*/
sbita=P3^0;
sbitb=P3^1;
sbitc=P3^2;
sbite=P3^3;
voiddelay（unsignedintx）/*延时函数*/
{
unsignedchari;
while（x--）
for（i=0;i<=140;i++）;
}
voidsquare（void）/*方波发生函数*/
{unsignedchari;
for（i=0;i<255;i++）
DAC0832=0x00;
for（i=0;i<255;i++）
DAC0832=0xff;
}
voidsanjiaobo（）/*三角波发生函数*/
{unsignedchari;
for（i=0;i<255;i++）
{
DAC0832=i;
}
for（i=255;i>0;i--）
{
DAC0832=i;
}
}
voidjuchibo（）//锯齿波
{unsignedchari;
for（i=0;i<255;i++）
DAC0832=i;
}
voidmain（void）
{
e=0;//译码器E1端置低电平
while
（1）
{
switch（P1）
{case0xfe:
while（P1==0XFF）{square（）;}break;
case0xfd:
while（P1==0XFF）{sanjiaobo（）;}break;
case0xfb:
while（P1==0XFF）{juchibo（）;}break;
default:
break;
}
}
}六、电路组装和调试
1.电路板接法:
2.硬件焊接：
①使用的主要工具和仪表
有电烙铁、吸锡器、焊锡、指针式万用表、数字式万用表、无感改锥
②组装和调试电路的方法和技巧
焊接与装配技巧：
1、先不急于焊接，首先对照电原理图熟悉印刷电路板。
2、清点元器件并用三用表进行测试好坏。
3、仔细对照原理图，按照要求一丝不苟进行焊接。
4、在装配前一定要对元器件的质量进行严格的检查，包括电阻的阻值、电容的漏电及电容的开路、电位器的电阻及接触是否良好。
5、焊接电解电容时，注意焊接速度要快，以免过热损坏内部。
6、焊接时要保证无虚焊，有几点要注意：
有些三极管的腿不太沾锡，易造成虚焊，故在焊接前要将元器件的腿用摄子好好刮一刮，然后镀上锡以后再焊接到印刷电路板上。
七、实验心得体会
在19周，我们用了仅仅一个星期的时间去做这个实验，在这一个星期时间里，我们要完成从设计到制版到软件编程的全过程，时间是很紧张的，大家每天都忙的很累，为了成功完成这个设计，我们找了很多资料，也请教了很多同学，大家互相帮助，解答疑问，虽然累，但真的学到了很多有用的知识。
在这期间，我们不断的碰到问题，比如电路图的设计，排版布线等。
后来还有一个问题就是调频调幅的问题，由于我开始在程序当中设置的值过小导致后来我在示波器上看到的波形调频后效果不是非常的明显，后来我检查完了之后我又自己在电脑上进行修改程序调试终于把这个问题解决了。
一开始的时候没有经验，不知如何下手，但我们没有松懈，一步步寻找解决问题的方法。
最后成功运行出结果的时候大家都很兴奋，也有些小小的成就感。
在不断解决问题的同时我们也意识到，每一个细节都能可能会导致电路板的失败，大家分工合作，配合默契也是试验成功的关键。
在这里再一次感谢各位老师的指导和同学的帮助。
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