单片机课程设计报告书波形发生器Word文件下载.doc
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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
跳转到主程序
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
6、程序代码
#include<
reg52.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#include<
I2C.H>
#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
SendByte(Val);
//发送DAC的数值
Stop_I2c();
//结束总线
return
(1);
}
ADC发送字节[命令]数据函数
bitISendByte(unsignedcharsla,unsignedcharc)
//发送数据
ADC读字节数据函数
unsignedcharIRcvByte(unsignedcharsla)
{unsignedcharc;
//启动总线
SendByte(sla+1);
//发送器件地址
c=RcvByte();
//读取数据0
Ack_I2c
(1);
//发送非就答位
//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