微机原理课程设计函数信号发生器Word格式.docx
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2.1.28255A芯片介绍7
2.2主要设计思想8
第三章结构框图等设计步骤9
3.1总体设计流程图9
3.2锯齿波实现过程9
3.3三角波实现过程10
3.4正弦波实现过程11
3.5方波实现过程12
第四章测试结果及相关分析13
4.1调试步骤13
4.2硬件实物连线图13
4.3运行结果14
第五章总结与体会19
参考文献20
绪论
函数信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。
按信号波形可分为正弦信号、函（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。
信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。
但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。
在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。
而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的RC很大；
大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证；
体积大，漏电，损耗显著更是其致命的弱点。
一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。
信号发生器用来产生频率为20Hz～200kHz的正弦信号（低频）。
除具有电压输出外，有的还有功率输出。
所以用途十分广泛，可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。
另外，在校准电子电压表时，它可提供交流信号电压。
低频信号发生器的原理：
系统包括主振级、主振输出调节电位器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器（输出变压器）和指示电压表。
第一章题目要求
1.1设计要求
函数信号发生器：
利用微机原理实验箱D/A转换制作一个可输出正弦波、方波、锯齿波、三角波等等波形的信号发生器，用示波器可观察。
要求能够实现频率、幅值的可调。
1.2设计目的
利用所学微机原理的理论知识进行软硬件整体设计，锻炼学生理论联系实际、提高我们的综合应用能力。
我们这次的课程设计是以微机原理为基础，设计并开发能利用按键输出多种波形（正弦波、三角波、锯齿波、方波）。
掌握各个接口芯片（如0832和8255等）的功能特性及接口方法，并能运用其实现一个简单的微机应用系统功能器件。
在平时的学习中，我们所学的知识大都是课本上的，在机房的练习大家也都是分散的对各个章节的内容进行练习。
因此，缺乏一种系统的设计锻炼。
在课程所学结束以后，这样的课程设计十分有助于学生的知识系统的总结到一起。
通过这几个波形进行组合形成了一个函数发生器，使得我对系统的整个框架的设计有了一个很好的锻炼。
这不仅有助于大家找到自己感兴趣的题目，更可以锻炼大家微机原理知识的应用。
1.3设计环境
1、计算机一台
2、实验箱一台（DICE-8086KⅡ）
3、示波器一个
4、导线若干
第二章方案设计与论证
2.1主要芯片介绍
2．1.1DAC0832芯片介绍
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。
单电源供电,在+5~+15V范围内均可正常工作。
基准电压的范围为±
10V,电流建立时间为1μs,CMOS工艺,低功耗20mW。
1、DAC0832的引脚及功能：
DAC0832芯片是一种具有两个输入数据寄存器的8位DAC，它能直接与MCS51单片机接口，其主要特性参数如下：
·
分辨率为8位；
电流稳定时间1us;
可单缓冲、双缓冲或直接数字输入；
只需在满量程和下调整其线性度；
单一电源供电（＋5V～＋15V）；
低功耗，200mW。
为便于DAC0832的使用，特将其应用特性总结如下：
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。
DAC0832的引脚图及逻辑结构如下图：
图1.1DAC0832结构框图及引脚排列
DAC0832各引脚的功能如下：
DI0～DI7：
数据输入线。
ILE：
数据允许锁存信号，高电平有效；
/CS：
输入寄存器选择信号，低电平有效。
/WR1为输入寄存器的写选通信号。
输入寄存器的锁存信号/LE1由ILE、/CS、/WR1的逻辑组合产生。
当ILE为高电平、/CS为低电平、/WR1输入负脉冲时，在/LE1产生正脉冲；
/LE1为高电平，输入锁存器的状态随数据输入线的状态变化，/LE1的负跳变将数据线上的信息锁入输入寄存器。
/XFER:
数据传送信号，低电平有效。
/WR2为DAC寄存器的写选通信号。
DAC寄存器的锁存信号/LE2,由/XEFR、/WR2的逻辑组合产生。
当/XFER为低电平，/WR2输入负脉冲，则在/LE2产生正脉冲；
/LE2为高电平是时，DAC寄存器的输出和输入寄存器的状态一致，/LE2负跳变，输入寄存器的内容打入DAC寄存器。
VREF：
基准电源输入引脚。
Rfb：
反馈信号输入引脚，反馈电阻在芯片内部。
IOUT1、IOUT2：
电流输出引脚。
电流IOUT1、IOUT2的和为常数，IOUT1、IOUT2随DAC寄存器的内容线性变化。
VCC：
电源输入引脚。
AGND：
模拟信号地
DGND：
数字地。
2、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。
这种方式可在D／A转换的同时，进行下一个数据的输入，可提高转换速率。
更为重要的是，这种方式特别适用于要求同时输出多个模拟量的场合。
此时，要用多片DAC0832组成模拟输出系统，每片对应一个模拟量。
（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。
此时两个寄存器之一处于直通状态，输入数据只经过一级缓冲送入D／A转换电路。
这种方式只需执行一次写操作，即可完成D／A转换。
（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。
这种方式可用于一些不采用微机的控制系统中或其他不须0832缓冲数据的情况。
2.1.28255A芯片介绍
8255A可编程并行输入/输出接口芯片是Intel公司生产的外围接口电路。
它采用NMOS工艺制造，用单一+5V电压供电，具有40条引脚，采用又列直插式封装。
它有A、B、C、3个端口，24条I/O线，可以通过编程的方法来设定各种I/O功能。
由于它功能强，又能方便地与各种8/16位微机系统相配，所以应用较为普遍。
8255的引脚图图如下所示：
PA7~PA0：
A口的8条I／O线。
8条线只能同时作为输入或输出，不能分开使用，可设置成双向口，也只有A口允许这样做。
PB7~PB0：
B口的8条I／O线。
不可以设置成双向口，其它和A口一样。
PC7~PC0：
C口的8条I／O线。
不可以设置成双向口，但它可以分拆为两组即高4位和低4位，这两组可以任意设置为输入或输出。
除了作为独立的I／O线外，C口还经常为A口、B口服务，配合A口、B口作联络线使用。
A1、A0：
端口地址选择信号。
用于选择8255A的3个数据端口和一个控制口。
当A1A0=00时，选择端口A；
为01时，选择端口B；
为10，选择端口C；
为11时，选择控制口。
引脚图如下：
图28255引脚图
2.2主要设计思想
课设需要各个波形的基本输出。
如输出锯齿波、三角波、正弦波。
这些波形的实现的具体步骤：
锯齿波实现很简单，只需要一开始定义一个初值，然后不断的加1，当溢出后又重初值开始加起，就这样循环下去。
三角波的实验过程是先加后减，我的一开始的实现方法是先是从00H开始加1直到溢出后就执行减1操作，就这样不断调用这个循环。
正弦波的实现是非常麻烦的。
它的实现过程是通过定义一些数据，然后执行时直接输出定义的数据就可以了。
我们使用的解决方法是人为计算出要输出的点，然后建一个表通过查表来进行输出，这样主要工作任务就落到了建表的过程中。
这样做的好处在于，查表所耗费的时钟周期相同，这样输出的点与点之间的距离就相等了，输出的波形行将更趋于完美，不过由于实验箱的限制，如果表中的数据太多的话，就会出现跳转的错误，所以我们选取了一百多个点，不过由于选取的点不是很精确，所以波形会有点失真。
通过8255和B5区的按键相连接来控制各个波形的输出。
能根据1-4键状态进行波形切换，按一下键，产生波形，不按键无波形输出。
如按“1”键，其它键不按，产生三角波；
按“2”键，其它键不按，产生锯齿波；
按“3”键，其它不按，产生方波；
按“4”键，其他键不按，产生正弦波。
反复按键，不断产生相应的波形。
第三章结构框图等设计步骤
3.1总体设计流程图
图3总体设计流程图
3.2锯齿波实现过程
锯齿波的实现过程是首先定义一个初值然后进行加法操作，然后加到某个数之后与选定的值相比较，相同的话就再重新设置为初值，再重复执行刚刚的操作，如此循环下去。
流程图如下所示：
图5锯齿波实现流程图
3.3三角波实现过程
三角波的实现是设置一个初值，然后进行加数，同样是加到某个数之后再进行减数，减到初值之后就再返回到先前的操作，这个操作跟锯齿波的实现是相似的。
该波形输出的最大频率是初值为00H和最终值为0FFH，且步数为1，这样输出的波形是最大的。
程序流程图如下图所示：
图6三角波实现流程图
3.4正弦波实现过程
正弦波的实现则相对比较复杂，因为正弦波的实现是输出各个点的值就行了，可是各个点值则要通过正弦函数来求出，不过这些值直接去网上下载下来使用就可以了。
输出的数据是111个数据，这样则可以直接相加就行了。
图7正弦波实现流程图
3.5方波实现过程
方波的实现过程比较简单，先给一个循环次数的值，然后给Al一个初值，然后循环一定的时间，再给Al另一个值，再次循环相同的时间，就得到了方波。
图8三角波实现流程图
第四章测试结果及相关分析
4.1调试步骤
按照实验原理图及电路图和接线步骤连好实验线路。
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