单片机原理与应用课程设计波形发生器的设计Word下载.docx
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通过课程设计，掌握以下知识和技能：
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
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;
SendByte（sla+1）;
c=RcvByte（）;
//读取数据0
Ack_I2c
（1）;
//发送非就答位
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,
0xec,0xf6,0xf9,0xfb,0xfc,0xfc,0xfd,0xfd,0xfd,0xfe};
ucharcodewaveTL[]={
0x06,0x8a,0x10,0x4e,0x78,0x93,0xa8,0xb3,0xbe,0xc6,//正弦波频率调整中间值
0xac,0xde,0x48,0x7a,0x99,0xaf,0xbb,0xc8,0xd0,0xde,//三角波频率调整中间值
0x88,0x50,0x90,0x32,0x34,0xbe,0x4a,0xa3,0xe5,0x2c};
/*************************************************************************************************/
ucharcodetriangle_tab[]={//每隔数字8，采取一次三角波
0x00,0x08,0x10,0x18,0x20,0x28,0x30,0x38,0x40,0x48,0x50,0x58,0x60,0x68,0x70,0x78,
0x80,0x88,0x90,0x98,0xa0,0xa8,0xb0,0xb8,0xc0,0xc8,0xd0,0xd8,0xe0,0xe8,0xf0,0xf8,0xff,
0xf8,0xf0,0xe8,0xe0,0xd8,0xd0,0xc8,0xc0,0xb8,0xb0,0xa8,0xa0,0x98,0x90,0x88,0x80,
0x78,0x70,0x68,0x60,0x58,0x50,0x48,0x40,0x38,0x30,0x28,0x20,0x18,0x10,0x08,0x00};
ucharcodesan_tab[]={0x00,0x08,0x10,0x18,0x20,0x
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