波形发生器毕业论文Word格式文档下载.docx
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1系统总体设计
1.1系统总体框图设计
通过查阅相关的资料,本设计采用单片机(AT89S52)和数模转换芯片(DAC0832)实现波形的产生,波形的产生由程序控制,向D/A的输入端按一定的规律发送数据,经过D/A和OP07输出,通过四个按键控制不同波形的产生。
总体框图如图1.1所示,此方案通过编程简化了外部电路,原理简单,容易实现。
使用4个按键共同实现正弦波,方波,三角波,锯齿波这四种常见波形的产生。
图1.1系统原理框图
1.2系统的主要性能指标
主要功能是实现利用单片机AT89S52和8位D/A转换芯片DAC0832共同实现正弦波,方波,三角波,锯齿波这四种常见波形的发生,并且通过按键利用DAC接口实现波形发生器可以产生锯齿波、三角波、方波和正弦波等常用标准波形。
将P1.4,P1.5,P1.6和P1.7分别作为这四种波的控制位,当相应的控制键按下后,出现相应的波形
2系统硬件设计
2.1单片机最小系统
单片机晶振电路:
对于MSC-51一般的晶振频率可以在1.2MHz—12MHz之间选择,这是电容C可以对应的选择10pF—30pF。
当使用89C51时晶振频率可以提高到24MHZ。
对于本设计的电容C用30pF,晶振选用11.0592MHz。
晶振电路如下图2.1所示,一条引脚接在XTAL1,另一条接在XTAL2。
单片机的复位电路:
为了防止程序执行过程中失步或运行紊乱,此处采用了上电复位及手动复位电路,电路图如下图2.1所示:
图2.1
2.2单片机D/A连接电路
单片机的P0口进行数据为传输,片选与P2.7接着,所以其选口地址为7FFFH,单片机与DAC0832连接图如图2.2
图2.2
2.3放大电路
转换放大电路如2.3图
在放大电路时应把OP07正向输入端接地,否则输出的波形会出现紊乱。
图2.3
2.4PCB板设计
用protel绘制PCB,首先用protel绘制原理图如图2.4,再由原理图生成PCB图如图2.5。
值得注意的是在用protel绘制PCB板时封装尺寸一定要清楚,这样不至于做出的板子在实际安装中出现问题。
!
原理图如下:
图2.4
PCB图如下:
图2.5
3系统软件设计
3.1系统总体流程图
根据功能,系统软件设计分成几个模块编程:
主程序设计,方波程序设计,三角波程序设计,锯齿波程序设计,正弦波程序设计。
主程序流程图:
图3.1
3.2方波程序设计
方波产生首先将DAC0832口地址至为#7FFFH,当A中的内容为0时,输出对应模拟量,然后延时,当A中的内容为0FFH时,同样输出对应模拟量,再延时相同时间,从而得到方波。
图3.2
3.3锯齿波程序设计
锯齿波产生首先将DAC0832口地址至为#7FFFH,然后将00H送入寄存器A中,DAC0832输出A中的内容,当A中的内容等于FFH返回开始,当A中的内容不为FFH时,A中的内容累加,从而输出波形。
图3.3
3.4三角波程序设计
三角波产生首先将DAC0832口地址至为#7FFFH,通过A中数值的加一递升,当A中的内容为0时,与0FFH相比,相等时A中的内容减1递减,从而循环产生三角波。
图3.4
3.5正弦波程序设计
正弦波产生首先将DAC0832口地址至为#7FFFH。
初值从80H开始,增加到FF,再从FF减少到00H,再增加到80H,为一个周期。
16个数为一组,共分为16组,如此循环产生正弦波。
图3.5
4软硬件调试及结果分析
4.1单片机软件开发系统
PROTEUS软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件(该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司)。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
虽然目前国内推广刚起步,但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
PROTEUS是世界上著名的EDA工具(仿真软件),从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等,2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器,并持续增加其他系列处理器模型。
在编译方面,它也支持IAR、KEIL和MPLAB等多种编译器。
PROTEUS软件具有以下功能:
原理布图、PCB自动或人工布线、SPICE电路仿真。
革命性的特点:
互动的电路仿真用户甚至可以实时采用诸如RAM,ROM,键盘,马达,LED,LCD,AD/DA,部分SPI器件,部分I2C器件。
仿真处理器及其外围电路
可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。
还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程,再配合显示及输出,能看到运行后输入输出的效果。
配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等,PROTEUS建立了完备的电子设计开发环境。
4.2软件调试
4.2.1Protues仿真调试
Protues里面直接可以进行汇编语言的编写,编写好了加载到单片机里可以进行仿真。
protues仿真图如下图4.1,程序开始运行时无键按下指示灯全亮,此时无波形输出。
按键从上到下依次为键一、键二、键三、键四。
当按下键一产生方波,按下键二产生三角波,按下键三产生锯齿波,按下键四产生正弦波。
图4.1
4.2.2软件仿真效果
1.方波仿真效果图4.2
图4.2
2.三角波仿真效果图4.3
图4.3
3.锯齿波仿真效果图4.4
图4.4
4.正弦波仿真效果图4.5
图4.5
4.3硬件调试
4.3.1硬件安装
由于在PCB设计时不是很合理按键尺寸不合适导致在硬件安装时不好安装。
其次单片机EA引脚要接低电平,使单片机确定运行片内程序存储器中的程序,在原理图设计时忘记了所以必须在PCB板上加一根飞线以确保电路正常。
检查电路时发现DAC0832vref基准电压输入端管脚未接电源,所以要接一根飞线。
最后安装好元器件检查电路后,给单片机装载上程序,最后接通电源进行测试
1.硬件调试结果:
刚接通电源指示灯全亮,按下按键一时调节示波器产生方波,按下按键二调节示波器产生三角波,按下按键三时产生锯齿波,按下按键四时产生正弦波。
2.结果分析
从测试结果分析,有一些干扰,因此波形存在一定的失真,这主要跟程序的设计有关,没有做到那么精确,再者,仿真软件本身也会给测试结果一定的误差。
5总结
经过此毕业设计已经了解了DAC0832的基本的功能的实现和开关的操作。
在这次的软件设计中,程序设计采用的是汇编语言。
汇编语言具有速度快,可以直接对硬件进行操作的优点,它可以极好的发挥硬件的功能。
但是汇编语言也存在编写的代码非常难懂,不好维护,难于调试的缺点。
因此,在大型程序的设计中,多采用C语言进行程序编译。
C语言简洁高效,是最贴近硬件的高级编程语言,现在单片机产品推出时纷纷配套了C语言编译器,应用广泛。
不过就本次毕业设计来说,汇编语言还是适用的。
在这次的硬件设计中,我遇到了一些问题,我在做出PCB后才发现按键封装画的不标准导致我在安装硬件时按键很难安装。
软件仿真时当我把电路搭建好以后,用PROTEUS去仿真,可是在电脑上无法仿真。
发现电脑的系统有问题。
后来在实验室对电路调整一下,就能够输出波形了。
但是波形严重失真,经过认真检查原来是有一根飞线接错了。
就这样整整花1天的时间才解决了这个问题。
最后在实验室,搭建硬件电路在示波器上输出四种波形。
此次设计可以说是理论知识与动手能力的一次综合演练,它要求我们不但要掌握其设计原理,能编出相应的源程序,还要求我们有一定的硬件知识,能动手设计线路并搭建好。
最后,在这里再一次感谢贡老师的指导和一些同学的帮助。
致谢
在本次系统的研究和设计过程中,我得到了老师和同学们的热情帮助。
在此,对他们表示衷心的感谢。
首先,要对我的指导老师贡老师表示衷心的感谢。
从方案的选取、审题、查找资料,到系统软硬件的各部分设计工作,到最后论文的书写和完成,老师在我的整个毕业设计工作中给了我很大的帮助和支持。
老师的谆谆教导,使我受益匪浅。
其次,还要感谢老师在调试时给了我很大的帮助,也对大学三年以来所有给我授课的老师们表示感谢。
是他们教会了我大学应该掌握的知识和技能,给我打下了坚实的理论基础。
只有运用三年学习的基础知识和经验的积累,才能使我能够顺利的完成本次毕业设计工作。
最后,要感谢我们班的众多同学,本次设计能够圆满完成,和各位同学的帮助是息息相关的。
在本次设计中,遇到了很多困难,在需要帮助的时候,各位同学给了我无私的帮助,助我度过了一个又一个的难题。
参考文献
[1]李全利.单片机原理及应用技术.北京:
高等教育出版社,2009.1.
[2]胡汉才.单片机原理及其接口技术.北京:
清华大学出版社,1996.7。
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电子工业出版社,2005.8.
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西安:
西安交通大学出版社,2008.3.
[5]邓瑶,电路分析,北京:
中国人名大学出版社,2009.3
[6]刘振庭,模拟电子技术基础,北京:
机械工业出版社,2006.7
[8]李中发,数字电子技术,北京:
中国水利水电出版社,2007
附录1电路原理图
附录2源程序
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0030H
MAIN:
MOVP1,#0F0H;
指示灯全亮
L0:
JNBP1.4,FB;
按键查询
SJMPL1
L1:
JNBP1.5,SJB
SJMPL2
L2:
JNBP1.6,JCB
SJMPL3
L3:
JNBP1.7,ZXB
MOVP1,#0F0H
SJMPL0
FB:
MOVP1,#0FEH;
方波
MOVDPTR,#7FFFH;
把0832的地址给DPTR
MOVA,#00H
MOVX@DPTR,A;
启动D/A变换
LCALLYS;
延时
ORLA,#0FFH;
取反
MOVX@DPTR,A
LCALLYS
JNBP1.4,FB;
连续输出波形
RET
YS:
MOVR0,#100;
延时100ms
QQ:
MOVR1,#249
WW:
NOP
DJNZR1,WW
DJNZR0,QQ
SJB:
MOVP1,#0FDH;
三角波
TT:
0832地址
LOOP:
MOVX@DPTR,A;
启动DAC转换
INCA;
幅值上升
CJNEA,#0FFH,LOOP
BB:
DECA;
幅值下降
MOVX@DPTR,A
CJNEA,#00H,BB
JNBP1.5,TT;
JCB:
MOVP1,#0FBH;
锯齿波
ZZ:
LOOP1:
CJNEA,#0FFH,LOOP1
JNBP1.6,ZZ;
ZXB:
MOVP1,#0F7H;
正弦波
XX:
MOVDPTR,#7FFFH
MOVR3,#00H
LOOP2:
MOVA,R3
MOVDPTR,#TAB;
数据地址
MOVCA,@A+DPTR
启动DAC0832
INCR3;
CJNER3,#0FFH,LOOP2
JNBP1.7,XX;
TAB:
DB80H,83H,86H,89H,8DH,90H,93H,96H,99H,9CH,9FH,0A2H,0A5H,0A8H,0ABH,0AEH
DB0B1H,0B4H,0B7H,0BAH,0BCH,0BFH,0C2H,0C5H,0C7H,0CAH,0CCH,0CFH,0D1H,0D4H,0D6H,0D8H
DB0DAH,0DDH,0DFH,0E1H,0E3H,0E5H,0E7H,0E9H,0EAH,0ECH,0EEH,0EFH,0F1H,0F2H,0F4H,0F5H
DB0F6H,0F7H,0F8H,0F9H,0FAH,0FBH,0FCH,0FDH,0FDH,0FEH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH
DB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FEH,0FDH,0FDH,0FCH,0FBH,0FAH,0F9H,0F8H,0F7H,0F6H
DB0F5H,0F4H,0F2H,0F1H,0EFH,0EEH,0ECH,0EAH,0E9H,0E7H,0E5H,0E3H,0E1H,0DFH,0DDH,0DAH
DB0D8H,0D6H,0D4H,0D1H,0CFH,0CCH,0CAH,0C7H,0C5H,0C2H,0BFH,0BCH,0BAH,0B7H,0B4H,0B1H
DB0AEH,0ABH,0A8H,0A5H,0A2H,9FH,9CH,99H,96H,93H,90H,8DH,89H,86H,83H,80H
DB80H,7CH,79H,76H,72H,6FH,6CH,69H,66H,63H,60H,5DH,5AH,57H,55H,51H
DB4EH,4CH,48H,45H,43H,40H,3DH,3AH,38H,35H,33H,30H,2EH,2BH,29H,27H
DB25H,22H,20H,1EH,1CH,1AH,18H,16H,15H,13H,11H,10H,0EH,0DH,0BH,0AH
DB09H,08H,07H,06H,05H,04H,03H,02H,01H,00H,00H,00H,00H,00H,00H
DB00H,00H,00H,00H,00H,00H,01H,02H,02H,03H,04H,05H,06H,07H,08H,09H
DB0AH,0BH,0DH,0EH,10H,11H,13H,15H,16H,18H,1AH,1CH,1EH,20H,22H,25H
DB27H,29H,2BH,2EH,30H,33H,35H,38H,3AH,3DH,40H,43H,45H,48H,4CH,4EH
DB51H,55H,57H,5AH,5DH,60H,63H,66H,69H,6CH,6FH,72H,76H,79H,7CH,80H
END
元器件清单
名称
数量/个
规格
单片机S89C51
1
DAC0832
OP07
按键
5
电解电容
10uf
瓷片电容
2
22uf
晶振
12M
电阻
1个10K
4个560欧
二极管
4
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