8088简易低频信号源.docx

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8088简易低频信号源

微机原理课程设计

简易低频信号源的设计

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内容摘要

函数信号发生源是一种能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路。

函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。

现在我们通过对函数信号发生源的原理以及构成，设计一个能输出三角波、正弦波、方波的简易发生器。

通过对电路的分析，参数的确定选择出一种最适合的方案。

在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。

目录

内容摘要2

一．系统方案的设计4

1.1设计要求4

1.2系统基本方案4

1.2.1各模块方案选择4

二．系统的硬件设计5

2.1硬件电路设计系统原理图及其说明5

2.2主要芯片及其各自功能说明6

2.2.1DAC0832功能简介6

2.2.28088功能简介9

2.2.28284功能简介10

三．系统的软件设计11

3.1设计思路11

3.2初始化子程序流程图11

3.3按位扫描子程序流程图12

3.4波形数据产生子程序流程图13

四．程序代码13

五.心得体会20

一．系统方案的设计

1.1设计要求

（1）能够输出方波、正弦波、三角波三种信号。

（2）三种信号的输出可由开关选择切换。

（3）三种波形的频率可调范围为0.5Hz~50Hz。

1.2系统基本方案

本系统用8088系统作为核心部件，低频信号源在设计制作过程中主要考虑其简易实用，通过DAC0832把数字量转换为模拟量，在DAC0832的输出端接运算放大器，由运算放大器产生波形，而DAC0832工作于双缓冲方式，其中输入寄存器受控，而DAC寄存器直通。

显示部分通过使用数码管显示输出波形的频率，示波器以正负电压的形式输出波形。

根据设计要求和初期设想，系统可分为主控模块、波形种类显示模块、波形产生电路模块、频率显示模块和按键控制模块。

1.2.1各模块方案选择

（1）主控模块

采用8088系统作为系统的控制器。

8088系统的使用简单，软件编程灵活。

自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并且功耗低、体积小、技术成熟和成本低。

（2）频率显示模块

采用普通的LED数码管作为显示器件。

数码管具有低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高（低）温，对外界环境要求低，易于维护，同时其精度比较高，操作简单；编程容易，资源占用较少。

（3）波形种类显示模块

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。

在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。

利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，如本实验所需的方波、三角波和正弦波。

（4）波形产生模块

DAC0832芯片是8位并行、中速（建立时间1us）、CMOS工艺制造的8位单片D/A转换，各支路的电流信号经过电阻网络加权后,由运算放大器求和并变换成电压信号,作为D/A转换器的输出。

DAC0832换器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。

二．系统的硬件设计

2.1硬件电路设计系统原理图及其说明

根据系统要求及各模块所实现功能,设计出主控电路系统如图2.1

如图2.1主控电路

2.2主要芯片及其各自功能说明

2.2.1DAC0832功能简介

采用DAC0832转换芯片来进行数模转换。

DAC0832是一个8位D/A转换器，单电源供电，从+5V到+15V均能正常工作，电流的建立时间是1μS，COMS工艺，低功耗20MW。

它由一个8位输入寄存器，一个8位DAC寄存器和一个8位的D/A转换器及逻辑控制电路组成，其电压模拟量通过一个TL082运放芯片，来输出三种波形。

一、DAC0832引脚如图2.3：

图2.2DAC0832引脚图

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WR1、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

二、DAC内部逻辑图如图2.4：

图2.3DAC0832内部逻辑图

如图所示，待转换的8位数字量由芯片的8位数据输入线D0～D7输入，经DAC0832转换后，通过2个电流输出端IOUT1和IOUT2输出，IOUT1是逻辑电平为"1"的各位输出电流之和，IOUT2是逻辑电平为"0"的各位输出电流之和。

另外，ILE、WR1、WR2、CS和Xfer是控制转换的控制信号。

DAC0832由8位输入寄存器、8位DAC寄存器和8位D/A转换电路组成。

输入寄存器和DAC寄存器作为双缓冲，因为在CPU数据线直接接到DAC0832的输入端时，数据在输入端保持的时间仅仅是在CPU执行输出指令的瞬间内，输入寄存器可用于保存此瞬间出现的数据。

有时，微机控制系统要求同时输出多个模拟量参数，此时对应于每一种参数需要一片DAC0832，每片DAC0832的转换时间相同，就可采用DAC寄存器对CPU分时输入到输入寄存器的各参数在同一时刻开始锁存，进而同时产生各模拟信号。

控制信号ILE、WR2、WR1用来控制输入寄存器。

当ILE为高电平，CS为低电平，WR1为负脉冲时，在LE1产生正脉冲；其中LE1为高电平时，输入寄存器的状态随数据输入线状态变化，LE1的负跳变将输入数据线上的信息存入输入寄存器。

控制信号和用来控制8位A/D转换器。

当XFER为低电平,WR2输入负脉冲时，则在LE2产生正脉冲；其中LE2为高电平时，DAC寄存器的输入与输出的状态一致，LE2负跳变，输入寄存器内容存入DAC寄存器。

三、D/A转换器原理及主要技术指标

D/A转换器按工作方式可分为并行D/A转换器、串行D/A转换器和间接D/A转换器等。

在本次设计中我们运用的是一个8位D/A转换器。

VREF为外加基准电源，Rfb为外接运算放大器的反馈电阻。

D7~D0为控制电流开关的数据。

图2.4D/A转换器原理电路

图2.5示的电路是一个3位二进制数的D/A转换电路，每位二进制数控制一个开关S。

当第ι位的数码为“0”时，开关Sι打在左边；当第i位的数码为“1”时，开关Si打在右边。

当数字量某位为1时，电子开关就将基准电压源VREF介入电阻网络的相应支路；若为0时，则将该支路接地。

各支路的电流信号经过电阻网络加权后，由运算放大器求和并变成电压信号，作为D/A转换器的输出。

2.2.28088功能简介

8088是一个Intel以8086为基础的微处理器，拥有16位单元暂存器和8位元外部资料总线。

内部由两个独立的功能部件组成，分别为BIU和EU，EU负责指令的执行，并进行算术逻辑运算等。

EU从BIU中的指令队列中取得指令。

当指令要求将数据放在寄存器或输出到外部设备，或者要从寄存器或外部设备读取数据时，EU就向BIU发出请求，BIU根据EU发来的请求完成这些操作。

它包括一个算术逻辑单元（ALU）、一组通用寄存器和标志寄存器组成，它们均是16位的。

执行部件中含有8个16位的寄存器，这些寄存器属于CPU的专用寄存器，按其用途可将它们分成两组：

数据寄存器组和指示器变址寄存器组。

总线接口部件BIU包括一组段寄存器、一个指令指示器、指令队列（8086长6个字节，8088长4个字节）、地址产生器和总线控制器等。

BIU根据执行部件EU的请求，完成CPU与存储器或I/O设备之间的数据传送。

在EU执行指令的过程中，BIU根据需要从存储器中预先取一些指令，保存到指令队列中。

如果EU执行一条转移指令，使程序发生转移，那么存放在指令队列中的预先取得的指令就不再有用，BIU会根据EU的指示从新的地址重新开始取指令。

管脚图如下：

图2.58088引脚图

2.2.28284功能简介

8284在8086／8088CPU内部没有时钟信号发生器，当组成微机系统时，所需的时钟信号需由外部时钟发生器电路提供。

8284就是为8086／8088设计的时钟发生器／驱动器。

在8284中，除具有时钟信号产生电路外，还有RESET复位信号和READY准备就绪信号同步控制电路。

这些电路分别向8086／8088系统提供时钟信号CLK，以及被CLK同步的复位信号RESET和准备就绪信号READY。

此外，还可向外提供晶振时钟OSC，以及外设电路所需的时钟信号PCLK。

引脚图如下：

如图2.68284引脚图

3．系统的软件设计

3.1设计思路

以8088作为控制器，用中断查表法完成波形数据的输出，控制键控制单片机往DAC0832送波形数据实现数模转换，再用D/A转换器输出规定的波形信号由示波器显示，方波信号直接由8088的端口输出。

整个程序可分成初始化子程序，按键扫描子程序，波形数据产生子程序三大部分。

程序清单见附录。

3.2初始化子程序流程图

初始化子程序的主要工作是设置定时器的工作模式、处置预置、开中断和开定时器等。

在这里定时器T1工作于16位定时模式，8088系统按定时时间重复地把波形数据送到DAC0832的寄存器。

其流程图如图3.1：

图3.1初始化子流程图

3.3按位扫描子程序流程图

键位扫描子程序的任务是检查4个按键是否有键按下，若有键按下，则执行相应的功能。

在这里，4个按键分别用于频率增加、频率减小和三角波、正弦波的选择功能。

其流程图

图3.2键位扫描子程序流程图

3.4波形数据产生子程序流程图

波形数据产生的子程序是定时器T1的中断程序。

当定时器溢出时，发生一次中断。

当发生中断时，8088系统将按波形数据表中的波形数据一一送入DAC0832，DAC0832再根据输入的输入数据大小输出对应的电压。

流程图如图3.3：

图3.3波形数据产生子程序流程图

四．程序代码

TIM_CTLEQU22BH

TIMER0EQU228H

TIMER1EQU229H

TIMER2EQU22AH

MODE03EQU00110110B

MODE12EQU01110100B

MODE22EQU10110100B

DATASEGMENT

DATAENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:

CODE,DS:

DATA

START:

PUSHDS

MOVAX,0

PUSHAX

MOVAX,DATA

MOVDS,AX

CLI;关中断

MOVDX,TIM_CTL;定时器0工作在方式3

MOVA