强烈推荐单片机波形发生器报告毕业论文报告Word文档格式.docx
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1.1波形发生器的概述
波形发生器:
顾名思义,一个能产生各种波形的仪器。
波形发生器可通过以下方法产生:
(1):
利用模拟电路的运放电路,可以产生三角波、锯齿波、正弦波。
用数字电路的555电路可以产生方波。
这方法的电路元件数量不多,焊接简单,但不稳定难以调试,产生的波形也不理想。
(2):
利用市面上可以购得的专用直接数字合成DDS芯片的波形发生器:
能产生任意波形。
而且可以达到很高的频率,其他方法很难做到这一点,所产生的的波形频率不高。
但这方法成本高,而且课程设计用这些芯片就没意思了。
(3):
用AT89c51单片机和DAC0832芯片,用轻触按键组成的键盘来控制波形的选择以及各种扩展功能。
P1口连接按键键盘,作为波形的选择和其他扩展功能的输入口。
P0口连上上拉电阻后,接上数码管,用来显示所选择波形的类型。
这方法较上面两种方法好。
调试主要通过编辑89c51的程序,而且89c51、DAC0832、LM339这几个芯片的价格不贵。
至于编程方面,锯齿波、三角波、正弦波这三种分段后呈单调性的波形,可以通过等差增减来实现。
但是经过Proteus7Professional仿真后,所产生的波形不理想。
所以通过手动的方法计算出输出各点的电压值,然后在编写程序时以数组的方式给出。
当需要时,只要按照顺序进行输出即可。
1.2本设计任务
设计要求:
一、基本功能:
1、可产生多种波形,如正弦波、三角波、锯齿波、方波;
2、各种波形可通过按键选择;
二、扩展功能:
1、可调节信号的频率、占空比等参数;
2、其他自行增加的功能;
扩展部分:
按键s5、s6分别是控制方波的占空比增、减;
s7、s8分别是控制波形的频率增、减。
自行增加的功能:
制作电路的时候,扩展了通过数码管显示1、2、3、4,分别对应所选的波形是正弦波、方波、锯齿波、三角波。
又通过带源可调电位器来改变DAC0832的参考电压Vref的值,从而做到改变所产生波形的幅值。
Vref的值越大,波形的幅值越大。
2.1本设计的意义
(1)通过为期一个星期的集中实验,将平时所学的理论知识结合到实际中。
实践中体会理论知识的用途和检验其是否真实。
制作电路的时候,发现模电书的运放输出都没接上拉电阻,还有89c51的P0口输出也没接上拉电阻。
虽然理论上是正确的,但是在实践时发现这会导致所期望的的效果不明显。
(2)学习了如何使用DAC0832、LM339芯片和用Proteus7Professional仿真。
(3)将平时学的分散的知识系统地组合一次,锻炼了系统的思维。
2.2设计要求
2.3设计原理
课程设计要求输出正弦波、方波、锯齿波、三角波。
这些波形的实现的具体步骤:
(1)正弦波:
通过手动的方法计算出输出各点的电压值,然后在编写程序时以数组的方式给出。
将一个周期(360度)分为256个点,则每两个点之间的间隔为1.4度,然后计算出每个点电压对应的数字量,相邻的变化4,形成数组。
重复输出这组数据到DAC0832,就可以在系统输出端得到想要的正弦波。
(2)方波:
按照设定的周期值将输出的电压改变,先输出0xff,延时,再输出0x00,延时。
(3)锯齿波:
也使用查表法。
将三角波的一个周期(360度)分为256个点,相邻点等差,生成数组。
反复输出前128个数据到DAC0832,然后==0,就可以在系统输出端得到想要的锯齿波。
(4)三角波:
将(3)中的数组256个数据全部输出到DAC0832,循环,就可以在系统输出端得到想要的三角波。
通过P1口和轻触开关S1-S4相连接来切换波形输出,P1内带上拉电阻,按键接地,按下后输入0到对应的P1口。
(如按S1键输出正弦波,按S2键产生方波,按S3键产生锯齿波,按S4键产生三角波)。
用P0口控制数码管静态显示波形代号,P0.0==0,显示1(0XF9);
P0.1==0,显示2(0xA4);
P0.2==0,显示3(0XB0);
P0.3==0,显示4(0x99)。
用P2口向DAC0832发送数据,经DAC0832转换后,再把信号放大,最后接到示波器上显示。
2.4硬件设计
设计图示:
仿真的总电路图
仿真的正弦波效果图:
方波的效果图:
锯齿波的效果图:
三角波的效果图:
焊接出来的成品:
所用到的电子元件介绍:
(1)51单片机的内部结构
基本组成部分:
1一个8位的CPU
2128B或256B单元内数据存储器(RAM)
34KB或8KB片内程序存储器(ROM或EPROM)
44个8位并行IO接口P0~P3。
5两个定时计数器。
65个中断源的中断管理控制系统。
7一个全双工串行IO口UART(通用异步接收、发送器)
8一个片内振荡器和时钟产生电路。
图751单片机引脚
管脚说明:
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向IO口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据地址的第八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向IO口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向IO口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向IO口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALEPROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的16。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的PSEN信号将不出现。
EAVPP:
当EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,EA将内部锁定为RESET;
当EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出。
(2)DAC0832芯片
DAC0832是采样频率为八位的DA转换芯片,集成电路内有两级输入寄存器。
DAC0832输出的是电流,一般要求输出是电压,所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。
DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式,以便适于各种电路的需要(如要求多路DA异步输入、同步转换等)。
所以这个芯片的应用很广泛,关于
DAC0832的引脚功能如下:
D0~D7:
数字信号输入端。
ILE:
输入寄存器允许,高电平有效。
CS:
片选信号,低电平有效。
WR1:
写信号1,低电平有效。
XFER:
传送控制信号,低电平有效。
WR2:
写信号2,低电平有效。
IOUT1、IOUT2:
DAC电流输出端。
RfB:
是集成在片内的外接运放的反馈电阻。
VREF:
基准电压(-10~10V)。
是源电压(+5~+15V)。
地。
图8DAC0832芯片图
(3)LM339芯片
LM339引脚图
Thesecomparatorsaredesignedforuseinleveldetection,low–level
sensingandmemoryapplicationsinconsumerautomotiveandindustrial
electronicapplications.
•SingleorSplitSupplyOperation
•LowInputBiasCurrent:
25nA(Typ)
•LowInputOffsetCurrent:
±
5.0nA(Typ)
•LowInputOffsetVoltage:
1.0mV(Typ)LM139ASeries
•InputCommonModeVoltageRangetoGnd
•LowOutputSaturationVoltage:
130mV(Typ)@4.0mA
•TTLandCMOSCompatible
•ESDClampsontheInputsIncreaseReliabilitywithoutAffectingDeviceOperation
(4)一位共阳极数码管
由于单片机的P0口带负载的能力不高,所以连接数码管的时候要接上上拉电阻提高负载能力。
具体解法:
P0.0连a;
P0.1连b;
P0.2连c;
P0.3连d;
P0.4连e;
P0.5连f;
P0.6连g;
P0.7连h(或dp)
至于3、8两个脚是内部相连的,接VCC。
引脚图
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