基于AT89C51单片机的数字式简易低频信号发生器.docx
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基于AT89C51单片机的数字式简易低频信号发生器
电子设计应用软件训练总结报告
一、任务说明：
本次课设的任务是基于AT89C51单片机的数字式简易低频信号发生器的设计，要求实现用程序产生方波、正弦波、锯齿波、阶梯波四种信号，并可以键控切换，而且需在Proteus电子设计平台上对设计方案进行仿真。
本次设计采用
了AT89C51单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）来实现模数转换，从而输出正确的波形，设计中还连接了按键电路来实现键控。
波形的频率为200Hz，用调整延时来实现。
设计简单，性能良好，具有一定实用性。
二、原理图绘制说明
1、原理图绘制过程说明
（1）运行proteus7.5，进入绘图页面。
图1proteus绘图页面
（2）查找元器件，按动键盘按键P，进入PickDevices页面，在关键字项中输入元件名称。
如查找AT89C51。
图2查找元件
（3）放置元器件并连线。
2、原理图说明
（1）单片机晶振电路
对于MCS-51一般的晶振可以在1.2MHZ-12MHZ之间选择，这时电容C1、C2可以选择在10pf-30pf之间。
在本设计中，电容选择25pf，晶振选择12MHZ。
电路如下图：
图3单片机晶振电路原理图
（2）单片机复位电路
复位时单片机的初始化工作，复位后中央处理器CPU和单片机内部的其他功能部件都处在一定的初始状态，从这个状态开始工作。
电路如下图：
图4单片机复位电路原理图
（3）总线电路
本设计中，将P0并行口作为波形数据输出口，通过数据总线与DAC0832的D0-D7连接。
P2.7与0832的片选端/CS连接，使用时可由地址译码提供。
P3.6与0832的2管脚外部数据存储器写选通相连。
电路如下图：
图5总线电路
（4）键控电路
本设计中的键控部分引入了外部中断0中断来实现对波形的切换，用按键与P3.2连接来实现。
在该管脚上加上一10k的上拉电阻，用来提高输出电平，加大输出引脚的驱动能力。
电路如下图：
图6键控电路
（5）DAC0832电路
在本设计中，DAC0832选择了直接工作方式。
0832中的电源电压VCC、输入寄存器的锁存信号端ILE、基准电压端VREF接高电平。
模拟电路接地端、数字电路接地端GND、写信号2端/WR2、传递控制信号端/XFER接地。
D/A输入电流1、2端与反馈信号输入线RFB连接运算放大器。
这里的运算放大器选用了LM324型号。
电源电压设置为-6~+5V。
电路图如下：
图7DAC0832电路
三、流程图绘制以及说明：
单片机的内部数据只有0、1之分，所产生的信号也都是离散信号。
为了让单片机输出所需的数字信号，采用对信号采样、量化的方法来实现由单片机产生所需信号。
（1）主函数
主函数调用了各个子程序的初始化，通过对按键次数的判断来实现不同的功能，输入波形。
数值为0、1、2、3时分别输出方波、正弦波、阶梯波、锯齿波。
图8主函数流程图
（2）按键计数函数流程图
在按键计数函数中，对key进行循环加1的操作，每按一次，数值加1。
数值加到3时，再按动按键，数值跳回1。
图9按键计数函数流程图
（3）波形子程序调用函数
在设计中，对正弦信号进行采样，通过查表来实现输出不同的幅度值。
对于方波，赋予初值FFH，延时一段时间后，赋值00H，再延时一段时间后，输出FFH，以此循环。
在实现阶梯波时，通过查表和延时来实现。
锯齿波则是通过256个采样点赋值依次减1得以实现。
为满足设计要求中输入频率为200hz这一要求，在程序中在对波形各个采样点赋值之外，还设计了相应的延时。
波形子程序的调用就是对这两项进行调用。
四种波形的流程图如下。
图10方波子程序调用流程图
图11正弦波子函数调用流程图
图12阶梯波子程序调用
图13锯齿波子函数调用流程图
四、Proteus仿真说明：
连接好原理图后，双击AT89C51芯片，将后缀为.hex的文件添加到单片机中，点击运行。
图14添加程序
正确运行后，示波器中显示正弦波。
频率约为200hz。
波形如下
图15方波波形
按动按键一下，波形转变成正弦波。
皮率约为200hz。
波形如下
图16正弦波波形
再按动一次按键，波形转换成阶梯波。
频率约为200hz。
波形如下
图17阶梯波波形
再按动一次按键，波形转变成锯齿波。
频率为200hz。
波形如下
图18锯齿波波形
再按动一次按键，波形回到最初显示的方波。
五、体会及合理化建议
通过这次的课设，我熟悉了基于AT89C51单片机的数字式简易低频信号发生器的设计，学会了如何利用数模转换器DAC0832来实现波形，和通过按键控制切换波形。
在这次课程设计的过程中遇到了一些难题，比如键控部分。
起初的构想是用P1口来控制按键，给P1口赋初值01H，输入第一个波形，在对P1口左移一位，输出第二个波形，依次类推。
连接后原理图无法正确运行。
在频率上，编程时设计的延时单元没有很符合要求，仿真时输出的波形的频率与要求不符。
后经多次试验，实现了输出频率为200hz这一要求。
在今后的学习中，我认为应当为大家提供更多的机会亲自动手去完成一些简易的设计，这样不仅可以加深大家对平时学习的理论知识的理解，也可以提高大家的动手实践能力，更会扩宽同学们的视野，拓展专业知识，有益于今后的学习与发展。
参考文献
1.严洁.单片机原理及接口技术.[M]机械工业出版社.2010.146-151页
2.欧伟明、何静、凌云、刘剑.单片机原理及应用系统设计.[M]电子工业出版社.2009.140-143页
3.卢胜利、郝立果、丁峰.单片机原理与应用技术实践.[M]机械工业出版社.2009.227-231页
4.朱定华、戴颖颖、李川香.单片微机原理、汇编与C51及接口技术.[M]清华大学出版社.2010.296-299页
5.张毅刚、刘杰.单片机原理及应用.第三版.[M]哈尔滨工业大学出版社.2010.219-226页
附录I电路原理图
附录II元器件清单
元器件名称及规格
标注
AT89C51
U1
DAC0832
U2
电阻10K
R1
上拉电阻10K
R2
晶体振荡器12M
X1
瓷片电容25Pf
C1,C2
电解质电容10uF
C3
按键开关
K1
直流电源5V
VCC
运算放大器LM324
U3
数字示波器
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