基于单片机和dac0832的波形发生器.docx
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基于单片机和dac0832的波形发生器
基于单片机和dac0832的波形发生器
目录
一、内容摘要
二、设计任务
三、元器件说明
四、硬件电路设计
五、程序编译
一、内容摘要
波形发生器是一种常用的信号源，广泛的应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域，是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。
在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都需要有信号源。
由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察。
测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。
信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最为广泛的一类电子仪器。
它可以产生多种波形信号，如方波、锯齿波、三角波等，因而广泛应用于通信、雷达、导航、宇航等领域。
本次课程设计使用的AT89C51单片机构成的发生器可产生三角波，正弦波和方波，波形的周期可用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。
此设计给出了源代码，通过仿真测试，其性能指标达到了设计要求。
二、设计任务
利用DAC0832输出正弦波信号（用示波器观察输出波形），初始频率为50Hz，变频采用“＋”、“－”键控制，实时测量输出信号的频率值，并分析和实测输出信号的频率范围。
具体完成以下任务：
1.完成系统的方案设计，给出系统框图。
2.完成系统的硬件设计，给出硬件电路图和系统资源分配表。
3.完成系统的软件设计，给出程序流程图和程序编写。
4.运用Proteus仿真软件对所设计的系统进行调试和仿真，直到预定的功能全部仿真通过，给出仿真结果。
5.准确、高质量地进行印刷电路板的焊接。
6.完成课程设计报告。
三、元器件说明
◆知识简介：
DAC0832当今世界在以电子信是8位分辨率的D/A转换集成芯片，与微处理器完全兼容，这个系列的芯片以其价格低廉、接口简单、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。
这类D/A转换器由8位输入锁存器，8位DAC寄存器，8位DA转换电路及转换控制电路构成。
1、DAC0832的引脚及功能：
DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。
与微处理器兼容。
这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。
D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。
◆应用特性：
·DAC0832是微处理器兼容型D/A转换器，可以充分利用微处理器的控制能力实现对D/A转换的控制。
这种芯片有许多控制引脚，可以和微处理器控制线相连，接受微处理器的控制，如ILE、/CS、/WR1、/WR2、/XFER端。
·有两级锁存控制功能，能够实现多通道D/A的同步转换输出。
·DAC0832内部无参考电压源；须外接参考电压源。
·DAC0832为电流输入型D/A转换器，要获得模拟电压输出时，需要外加转换电路。
◆各引脚功能说明：
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WR2、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
◆DAC0832三种数据输入方式：
（1）双缓冲方式：
即数据经过双重缓冲后再送入D／A转换电路，执行两次写操作才能完成一次D／A转换。
（2）单缓冲方式：
不需要多个模拟量同时输出时，可采用此种方式。
（3）直通方式：
此时两个寄存器均处于直通状态，因此要将
、
、
和
端都接数字地，ILE接高电平，使LE1、LE2均为高电平，致使两个锁存寄存器同时处于放行直通状态，数据直接送入D／A转换电路进行D／A转换。
2.CPU芯片—AT89C51
1．AT89C51概述
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。
单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
2.AT89C51引脚说明
AT89C51单片机引脚图如图3-2所示。
它有40个引脚，其中包含2个专用于主电源的引脚，2个外接晶体的引脚，4个控制或与其它电源复用的引脚，以及32条输入输出I/O引脚。
四、设计原理
D/A转换器产生各种波形的原理：
利用D/A转换器输出的模拟量与输入数字量成正比关系这一特点，将D/A转换器作为微机输出接口，CPU通过程序向D/A转换器输出随时间呈现不同变化规律的数字量，则D/A转换器就可输出各种各样的模拟量，如方波、三角波、锯齿波、正弦波等。
仿真电路图（输出正弦波、三角波，锯齿波）
仿真图：
三角波：
锯齿波：
正弦波：
五：
程序编译
主程序：
#include
sbitkey2=P2^2;
sbitkey1=P2^1;
sbitkey0=P2^0;
charflag; //波型输出标置变量
bittime;
unsignedchari;
int num;
voidfrequency（）;
voiddelay（intz）//延时 z毫秒
{
intx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=124;y>0;y--）;
}
unsignedcharsin（unsignedcharx）//正弦波
{
unsignedcharcodesin_tab[]={0x80,0x83,0x86,0x89,0x8c,0x8f,0x92,0x95,0x98,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae, //上半周
0xb0,0xb3,0xb6,0xb9,0xbc,0xbf,0xc1,0xc4,0xc7,0xc9,0xcc,0xce,0xd1,0xd3,0xd5,0xd8,
0xda,0xdc,0xde,0xe0,0xe2,0xe4,0xe6,0xe8,0xea,0xec,0xed,0xef,0xf0,0xf2,0xf3,0xf4,
0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,
0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfe,0xfd,0xfd,0xfc,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,
0xf6,0xf4,0xf3,0xf2,0xf0,0xef,0xed,0xec,0xea,0xe8,0xe6,0xe4,0xe2,0xe0,0xde,0xdc,
0xda,0xd8,0xd5,0xd3,0xd1,0xce,0xcc,0xc9,0xc7,0xc4,0xc1,0xbf,0xbc,0xb9,0xb6,0xb3,
0xb0,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99,0x96,0x92,0x8f,0x8c,0x89,0x86,0x83, 0x80,
0x80,0x7d,0x7a,0x76,0x73,0x70,0x6d,0x6a,0x67,0x64,0x61,0x5e,0x5b,0x58,0x55,0x52,//下半周期
0x4f,0x4c,0x49,0x46,0x43,0x41,0x3e,0x3b,0x39,0x36,0x33,0x31,0x2e,0x2c,0x2a,0x27,
0x25,0x23,0x21,0x1f,0x1d,0x1b,0x19,0x17,0x15,0x14,0x12,0x10,0x0f,0x0d,0x0c,0x0b,
0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x03,0x02,0x02,0x01,0x01, 0x00,0x00,0x00,
0x00,0x01,0x01,0x02,0x02,0x03,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0b,0x0c,0x0d,
0x0f,0x10,0x12,0x13,0x15,0x17,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x23,0x25,0x27,0x2a,0x2c,
0x2e,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3b,0x3d,0x3e,0x40,0x43,0x46,0x48,0x4b,0x4e,0x51,0x54,
0x57,0x5a,0x5d,0x5f,0x60,0x63,0x66,0x69,0x6b,0x6d,0x6f,0x72,0x74,0x76,0x78,0x7a,0x7e,0x80};
returnsin_tab[x];
}
voidDAC0832（unsignedcharx）
{
P1=x;
}
voidmain（）
{
chard;
d=1;
TMOD=0X02;
num=10;
TH0=256-num; //num用来控制采样一个点所用的时间
TL0=256-num;
ET0=1; //按键接于外部中断0，与中断1
EA=1;
TR0=1;
flag=2; //开始时有输出
i=0;
while
（1）
{
if（key2==0） //按一下key3，d自加1
{
delay（5）;
if（key2==0）
{
while（!
key2）;
d++;
if（d==21）//当d=21，d变为1
d=1;
}
}
frequency（）;
if（time==1）
{
time=0;
if（i>255）
i=0;
else
i=i+d;//设置采样间隔
switch（flag） //当按键1的为输出三角波，按键2时输出正弦波
{
case0:
DAC0832（i）;break;//当flag=0时，锯齿波
case1:
if（i>127）//当flag=1时，三角波
DAC0832（255-i）;
else
DAC0832（i）;
break;
case2:
DAC0832（sin（i））;//当flag=2时，正弦波
break;
default:
break;
}
}
}
}
voidtime0（）interrupt1
{
TH0=256-num;
TL0=256-num;
time=1;
}
voidfrequency（）
{
if（key0==0）// //key0控制flag，频率选择
{
delay（5）;
if（key0==0）//再次检测
{
while（!
key0）; //等待按键释放
flag++; //按一下加1
if（flag==3）//大于2返回0
flag=0;
}
}
if（key1==0） //检测P21是否按下
{
delay（5）;
if（key1==0）//再次检测
{
while（!
key1）;
num=num+10; //按一下减10
if（num==250）//小于5，返回5
num=10;
}
}
}
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