方波发生器的实习报告Word格式文档下载.docx

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DA转换

1.功能描述

实习题目：

方波波形发生器

方波波形发生器完成以下功能：

①发生方波信号

②频率可调

③幅度可调

4数码管显示

5用示波器观察

2方案设计

2.1设计内容

本课程设计是设计一个方波发生器，用4个按钮控制方波的频率以及幅度。

最后用数码管显示，示波器观察。

2.2设计原理

AT89C51单片机具有组成微型计算机的各部分部件：

CPU、RAM、I/O定时器/计数器以及串行通讯接口等。

只要将AT89C51的ROM，接口电路，再配置键盘及其接口，显示器及其接口，数模转换及波形输出，指示灯及其接口等四部分，即可构成所需波形发生器。

其信号发生器构成原理框图如图1所示。

在方波发生器中，只用到片内中断请求，即是在AT89C51输出一个波形采样点信号后，接着启动定时器，在定时器未产生中断之前，AT89C51等待，直到定时器计时结束，产生中断请求，AT89C51响应中断，接着输出下一个信号波形，如此循环。

当有按键按下时，产生外部中断请求信号，CPU暂停当前工作，处理中断请求，重新装入定时初值，开始定时。

3、硬件电路设计

3.1单片机最小系统

单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准的，有条不紊地进行工作。

因而时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。

常用的时钟电路方式有两种：

一种是内部时钟方式，一种是外部时钟方式，这里采用的是内部时钟方式，外接晶振。

时钟电路由片外晶体、微调电容和单片机的内部电路组成。

选取频率为11.0592MHz的晶振，微调电容是点解电容。

此单元电路包括时钟电路、复位电路，具体电路如图所示：

3.2LED显示电路

实验采用四位共阴极数码管显示，abcdefgdp段码接p0.0-p0.7，1234位码接p2.4-p2.7，段码各自接一个510欧的上拉电阻后接VCC。

3.3DA数模转换

用PCF8591数模转换器，时钟线接P3.6，数据线接P3.7，AOUT接一个示波器观察波形。

4、软件设计

方波发生器的软件设计包括主程序、延时子程序、系统初始化程序、键盘中断子程序、定时器中断子程序。

4.1主程序

主程序包括系统初始化，和一个死循环系统。

当有中断请求信号产生时，跳出循环，执行中断程序。

流程图如图3所示。

4.2主函数

在此程序中，给所有变量赋初值：

设定定时器工作方式，设置定时器初始值和最大值，启动定时器，打开定时器中断，打开总中断。

在空循环中判断是否有按键按下，按下则执行频率或幅度的增减。

然后将模拟量转换为数字量，转换后判断中断标志位，满足条件则开始发送。

流程图如图所示

图

4.3定时器中断子程序

在定时器中重新装载定时器，然后经历扫数码管的系列操作（关位码，开段码，送位码）。

完成后计算半个周期的时间，然后通过循环达到半个周期，将中断标志位赋值为1。

5程序调试

在本次课程设计中，使用Proteus软件进行仿真调试。

调试内容主要为软硬件的协同，观察波形输出结果是否能够与设计方案所设计的那样达到要求。

调试结果如下：

1）在Proteus软件中运行仿真，示波器窗口中出现方波波形，显然波形频率与幅度分别为10Hz和1v，符合程序初始化的结果。

2）分别按下按键1、2调节方波频率。

可以看到方波波形频率不断增加，一快一慢，而幅度依然为1v未变。

3）重新在初始状态下进行仿真。

分别按下按键3、4调节方波幅度，可以看到方波波形的幅度发生变化，而频率未变。

6技术小结

在本次设计中，方波信号发生器的频率和幅度都独立可调。

输出方波信号的幅度为1-4v；

频率范围为10Hz—90Hz。

频率和幅度之间的调节彼此独立。

进行频率调节时，每次可以增加或减少1Hz。

进行幅度调节时，每次可增加或减少1v。

在方案设计的时候，还有另外一种方案，使用两个定时器，一个用于扫描数码管，一个用于定时半个周期，这样做的话精确度更高，精确到微秒。

而这个方案是精确到毫秒，误差大一些。

在硬件设计中，注意数码管是共阴极还是供阳极，阴极接VCC，阳极接地。

在连接电阻的过程中有上拉电阻和普通电阻，选择的时候应注意不要选错。

在软件设计中我是利用之前的实验的DA转换参考程序中修改的，主要在主函数和中断中做了修改。

在调试的过程中利用了示波器观察其准确性，通过转它的旋钮将波形达到最清晰直观后再进行计算，看是否达到相应的频率和幅度。

总体看来，设计成果达到了设计要求。

输出方波的波形稳定，调节也较为简单。

7方波发生器的使用说明

该方波发生器使用比较简单，当我们烧好程序后，打开开关，数码管即显示初始的频率和幅度，前两位对应频率后两位对应幅度。

然后左边有个DA的灯会闪，根据频率的增减，闪的速度会增减。

根据幅度的增减，灯的亮度会变得亮暗。

频率的调节范围是10hz-90hz，幅度的调节范围是1.0v-4.0v。

8心得体会

在单片机课程设计中，我不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。

更重要的是，我在这一设计过程中，学会了坚持不懈，不轻易言弃。

设计过程，也好比是我们成长的历程，常有一些不如意，但只要坚持下去，总会成功的。

但是，由于平时对单片机知识学习得不够扎实，理解得不够透彻、一知半解，致使在运用是不能贯通，导致在设计过程中困难重重，往往无从下手，但是通过和同组的同学一起探讨，最后还是一步一步的把所有的问题给一一解决了。

在这次设计过程中，我也对protel、word，STC等软件有了更进一步的了解，这使我在以后的学习中更加熟练。

总之，本次单片机课程设计让我悟出了许多东西：

第一，就是对资料的搜索、整理、归类、总结、保存的能力是一个至关重要的个人能力。

如果没有这种能力，在大学学习阶段，那么我们的学习将会是一种负担。

今后我们走出校门，甚至在整个人生阶段，也将会碌禄无为；

第二，我们要学会坚持不懈，不轻易言弃，这对于我们非常的重要。

如果我们没有这种精神，一旦我们遇到一点挫折，我们也许就会被打败，以后进入社会就会没有我们的立足之地。

因此，我们要珍惜大学时光，循序渐进的培养这些能力，这样才不会被瞬息万变的时代所淘汰。

9参考文献

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北京航空航天大学出版社,2011. 

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徐君毅.单片微型机原理与应用[M].上海：

上海科技出版社,2013. 

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公茂法.单片机人机接口实例集[M].北京：

航空航天大学出版社,2012. 

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沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现[M].北京：

电子工业出版社,2014. 

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李广弟，朱月秀等.单片机基础[M].北京：

北京航空航天大学出版社,2013. 

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高等教育出版社，2012.5.

[10]方大千.鲍俏伟.实用电子控制电路.国防工业出版社，2011.4.