单片机 课程设计.docx

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单片机课程设计

利用D/A转换器设计信号发生器

摘要

信号发生器是产生测试信号的仪器也称为信号源，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号，主要给被测电路提供所需的已知信号（各种波形），然后用其它仪表测量感兴趣的参数；在电子实验和测试处理中，根据使用者的要求，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以达到测试的需要。

函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。

也可以先产生三角波-方波，再将三角波或方波转化为正弦波。

本设计是利用D/A转换器设计信号发生器。

D/A转换器是将单片微型计算机送来的数字信号,经转换后变为模拟信号进行输出，DAC0832可以方便地产生各种输出波形,在单片机接口技术中得到了广泛的应用。

关键词：

D/A转换器;接口技术;应用。

目录

1概述………………………………………………………3

2D/A转换器定义……………………………………………4

3D/A转换器定义……………………………………………4

4D/A转换器的接口技术……………………………………4

4.1单缓冲方式………………………………………………4

4.2双缓冲方式………………………………………………5

5信号发生器中D/A转换器的应用…………………………6

5.1单路锯齿波输出………………………………………6

5.2单路三角波输出………………………………………7

5.3单路矩形波输出………………………………………8

结束语……………………………………………………………9

致谢………………………………………………………………10

参考文献…………………………………………………………11

1概述

函数信号发生器是工业生产、产品开发、科学研究等领域必备的工具，它产生的锯齿波和正弦波、矩形波、三角波是常用的基本测试信号。

在示波器、电视机等仪器中，为了使电子按照一定规律运动，以利用荧光屏显示图像，常用到锯齿波信号产生器作为时基电路。

例如，要在示波器荧光屏上不失真地观察到被测信号波形，要求在水平偏转线圈上加随时间线性变化的电压——锯齿波电压，使电子束沿水平方向匀速搜索荧光屏。

对于三角波，方波同样有重要的作用，而函数信号发生器是指一般能自动产生方波、正弦波、三角波以及锯齿波阶梯波等电压波形的电路或仪器。

因此，建议开发一种能产生方波、正弦波、三角波的函数信号发生器。

函数信号发生器根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，其电路中使用的器件可以是分离器件，也可以是集成器件，产生方波、正弦波、三角波的方案有多种，如先产生正弦波，根据周期性的非正弦波与正弦波所呈的某种确定的函数关系，再通过整形电路将正弦波转化为方波，经过积分电路后将其变为三角波。

也可以先产生三角波或方波，再将三角波或方波转化为正弦波。

随着电子技术的快速发展，新材料新器件层出不穷，开发新款式函数信号发生器，器件的可选择性大幅增加，例如ICL8038就是一种技术上很成熟的可以产生正弦波、方波、三角波的主芯片。

所以，可选择的方案多种多样，技术上是可行的。

2D/A转换器定义

单片微型计算机只能接收数字量进行运算,而输出结果也是数字量,如果计算机控制对象是模拟量,则必须把数字量转换成模拟量进行控制,简称D/A转换器。

D/A转换器是计算机控制系统中常用的接口器件,可以直接控制被控对象,也可以产生各种输出波形,在单片机接口技术中得到了广泛的应用。

3D/A转换器的工作原理

D/A转换器将微型计算机送来的数字信息转换成与此数值成正比的电压电流,众周所知,一个二进制数字是由各位代码组合起来的,每位代码都有一定的权。

为了将数字量转换成模拟量,应将每一位代码按权的大小转成相应的模拟量进行输出,然后根据迭加原理将各位代码对应的模拟输分量相加,其总和就是与数字量成正比的模拟量,由此完成D/A转换

4　D/A转换器的接口技术

DAC0832是一种典型的D/A转换器芯片,在单片机应用系统中,大多数D/A转换器接口电路都是一个完整的从数字量输入到模拟量输出的电路系统,也有特殊的D/A接口电路,如多路输出转换器等。

MC—51单片机DAC0832的接口有三种连接方式,即直通方式、单缓冲方式及双缓冲方式。

由于直通方式不能直接与系统的数据总线相连,需加锁存器,故应用较少。

下面主要介绍单缓冲与双缓冲方式。

4.1单缓冲方式

单缓冲方式是使DAC0832的两个输入寄存器（WR1、WR2）其中一个处于直通方式,而另一个处于受控的锁存方式,也可以使两个寄存器同时选通及锁存。

在实际应用中,如果只有一路模拟量输出,或几路模拟量输出但并不要求同步的情况下,就可采用单缓冲方式。

连接方式如图1。

图1　DAC0832的单缓冲连接方式

4.2双缓冲方式

所谓双缓冲方式,就是把DAC0832的两个锁存器都接成受控方式。

由于芯片中有个数据寄存器,这样就可以将8位输入数据先保存在“输入寄存器”中,当需要D/A转换时,再将此数据从输入寄存器送至“DAC寄存器”中锁存并进行D/A转换输出。

采用两级缓冲型工作方式:

当输入数据在更新期间模拟量输出也随之出现不稳定时,便可以在上一次模拟量输出的同时将下一次要转换的数据事先存入“输入寄存器”中,从而克服了不稳定现象并提高了数据转换速度;用此种工作方式还可以同时更新多个数模转换器的输出,还给多个D/A器件的系统和多处理机系统中的D/A器件协调工作带来了方便。

图2采用线选法、利用两位地址码、进行两次输出于两个锁存器分别占据两个地址,在程序中需要两操作完成数据的传送及转换的双缓冲方式。

由条传送指令,才能完成一个字量的模拟转换。

设输入寄存器地址为0EFFH,DAC寄存器地址为0DFFH,则完成一次D/A转换的程序应为

MOVA,#DATA;转换数据送入A

MOVDPTR,#0EFFH;指向输入寄存器

MOVX@DPTR,A;转换数据送入输入寄存器

MOVDPTR,#0DFFH;指向DAC寄存器

MOVX@DPTR,A;数据进入DAC寄存器并进

行D/A转换

图2　DAC0832的双缓冲连接方式

5信号发生器中D/A转换器的应用

图4是两路异步D/A转换双极性电压输出接口电路,WR1与8031的WR相连电压为+5V,8031有些引脚未画出。

按照图中连线,0832

（1）的地址为DFFFH,0832

（2）的地址为BFFFH输出的双极性电压为±5V。

在输出端可得到锯齿波、三角波与矩形波。

5.1单路锯齿波输出

双极性D/A转换输出可获得反向锯齿波、正向锯齿波和双向锯齿波信号输出（单极性输出为0-+5V或0--5V,双极性输出为-5V-+5V）。

波形如图3。

图3　锯齿波输出波形

相应的参考程序如下:

（1）反相锯齿波程序清单:

MOV　　DPTR,#0DFFFH

DA1:

MOV　　R6,#80H

DA2:

MOV　　A,R6

MOVX　　@DPTR,A

DJNZ　　R6,DA2

AJMP　　DA1

（2）正相锯齿波程序清单:

MOV　　DPTR,#0DFFFH

DA3:

MOV　　R6,#80H

DA4:

MOV　　A,R6

MOVX　　@DPTR,A

INC　　R6

CJNE　　R6,0FFH,DA4

AJMP　　DA3

（3）双相锯齿波程序清单:

MOV　　DPTR,#0DFFFH

MOV　　R6,#00H

DA5:

MOV　　A,R6

MOVX　　@DPTR,A

INC　　R6

AJMP　　DA5

5.2单路三角波输出

参考程序如下,在0832

（1）的双极性端输出0-+5V变化的三角波。

MOV　　DPTR,#0DFFFH

DA6:

MOV　　R6,#80H

DA7:

MOV　　A,R6

MOVX　　@DPTR,A

INC　　R6

CJNE　　R6,#0FFH,DA7

DA8:

DEC　　R6

MOV　　A,R6

MOVX　　@DPTR,A

CJNE　　R6,#80H,DA8

AJMP　　DA6

5.3单路矩形波输出

参考程序如下（DSM1延时的时间决定低电平的宽度,DMS2延时的时间决定高电平的宽度,改变DSM1和DSM2的延时时间可改变矩形波上下沿的宽度,若DSM1=DSM2,延时相等,输出的则为方波）:

图4　两路异步输出信号电压输出接口电路

DA9:

MOV　　A,#00H

MOV　　DPTR,#0FEFFH

MOVX　　@DPTR,A

LCALL　　DSM1

MOV　　A,#0FFH

MOVX　　@DPTR,A

LCALL　　DSM2

SJMP　　DA9

结束语

D/A转换器是一种将输入的数字信号转换成模拟信号输出的电路或器件,已被广泛地应用在信号的采集和处理、数字通信、自动检测、自动控制和多媒体技术等领域。

无论在工业生产还是在科学研究中,常常要对某些系统参数进行采集、加工和控制,这些信号往往是非电的的模拟量,为了处理的方便,先将这些非电信号通过传感器变为相应的电信号。

D/A转换器经过几十年的发展,目前单片集成及具有特殊功能的D/A转换器已研制成功,例如用于视频调色显示的视频D/A转换器、用于把数字化音频信号转换成模拟信号的音频D/A转换器等。

致谢

在课程设计的一段时间里使我学到了很多，也感受到了很多，从设计之初的无从下手到设计工作的圆满完成，虽然也遇到了很多的问题，但在王老师的细心指导和同学们的帮助下，使得这些问题与困难都得到了圆满解决。

使我可以按时完成设计并使自己的专业知识与综合能力都得到了相应的提高。

在这里我特别的要感谢王老师对我的帮助和指导。

在设计过程中，王老师在百忙中对我的毕业设计进行指导。

王老师首先细致地为我解题；当我迷茫于众多的资料时，她又为我提纲挈领、梳理脉络，使我确立了本文的框架。

感谢王老师对我的论文不厌其烦的细心指点。

在论文写作中，每周都能得到王老师的亲切指点。

从框架的完善，到内容的扩充；从行文的用语到格式的规范；陈老师都严格要求，力求完美。

而且我还从王老师那里学到了严谨、务实、认真的工作态度和极强的敬业精神。

在这里我由衷的感谢老师和同学们对我的指导和帮助。

参考文献

[1]李广弟单片机基础[M]．北京：

航空航天大学出版社，1994

[2]胡汉才单片机原理机器接口技术（第二版）[M]．2004

[3]李叶紫MCS51单片机应用教程[M]北京清华大学出版社,2004

[4]蔡美琴MCS51系列单片机系统及其应用（第二版）[M]高等教育出版社.2004

[5]周航慈．单片机应用程序设计技术[M]．北京：

北京航空航天大学出版,2001