基于单片机的波形发生器课程设计文档.docx
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基于单片机的波形发生器课程设计文档
西北民族大学
课
程
设
计
学院:
电气工程学院
专业:
电子信息工程
姓名:
李丽娜
学号:
P0*******0
指导老师:
高大容
1、绪论
1.1概述
2、基于单片机的波形发生器的设计方案介绍
2.1总体方案设计
2.2波形发生器原理
2.3波形发生器设计方案
3、基于单片机的波形发生器的硬件设计
3.1本设计对单片机的要求
3.2单片机选择
3.3波形输出电路
3.3.1DAC0832引脚介绍
3.3.2数模转换器与单片机接口设计
3.4电源部分设计
4、基于单片机的波形发生器的软件设计
4.1初始化模块
4.2波形产生模块
5、结束语
基于单片机的波形发生器设计
1绪论
1.1概述
波形发生器有很多种,包括正弦波信号源、函数发生器、脉冲发生器、扫描发生器、任意波形发生器、合成信号源等。
一般来说任意波形发生器是一种特殊的信号源,综合具有其他信号源生成能力,因而适合各种仿真实验的需要。
2基于单片机的波形发生器的设计方案介绍
2.1总体方案设计
根据题意,可采用单片机程序产生以上4中波形,并通过D/A转换器输出。
另外,采用一片D/A转换器来控制前一片D/A转换器的参考电压,从而可以改变输出波形幅值。
2.2波形发生器的原理
本文利用AT89C51单片机外接数模转换器和运算放大电路,由用户通过按键选择输出实验室中经常使用到的集中基本波形:
方波、正弦波、三角波。
以以产生正弦波为例,采用定点法来生成波形,即将一个周期的正弦波按360°等分为若干点,计算出个点的正弦函数值,并转化为相应D/A转换器输入数值,这样得到一个正弦函数表。
通过程序将该表存于单片机的程序存储器中,利用单片机的定时器来产生定时,每当定时时间到,查表得到该点对应的输出值然后通过D/A转换得到该点的对应电压值。
2.3波形发生器的设计方案
波形发生器原理框图如下
3基于单片机的波形发生器的硬件设计
3.1本设计对单片机的要求
1、本系统要求在有信号输入时,单片机要尽快工作,因此要求单片机运行速度尽可能快。
2、由于汇编语言的移植性好,程序简单明了,因此应选用可支持汇编语言的单片机。
3、单片机的成本应尽可能低。
4、操作过程应尽可能简单。
3.2单片机的选择
3.3波形输出电路
3.3.1DAC0832引脚介绍
DAC芯片的幸型号很多,他们在价格、精度和速度上有很大的差别。
常用的D/A器件是将数字量转成电压或者电流的形式。
按照D/A何单片机的接口方法可分为并行和串行D/A转换器。
前者CPU将各位代码同时送到转换器相应的输入端,转换速度快,应用较广。
因此根据上述原因,本设计用DAC0832作为单片机AT89C51的数据转换器。
DAC0832具有一组8位数据线D0~D7用于输入数字量,一对模拟输出I(out1~out2)用于输出与输入数字量成正比的电流信号,一般外部链接由运算放大器组成的转换电路。
转换器的基准电压输入端VREF一般在-10V~+10V范围内。
DAC0832的引脚及功能如图所示。
3.3.2数模转换器与单片机的接口设计
在本设计中选用DAC0832的单缓冲工作方式,他与单片机AT89C51的接口电路如图所示
波形输出电路主要由两片8位D/A转换器DAC0832和相应运算放大器组成。
3.4电源部分设计
本课题通过7805、7812、7912稳压器将直流电压分别转换为+5V、+12V、-12V直流电压,然后直接和电路系统的电源接口相接。
电路图如下:
4基于单片机发生器的软件设计
按照波形发生器的功能,其应用程序必须有初始化、波形产生、键盘管理和显示等几部分,主要软件模块介绍如下:
4.1初始化模块
初始化程序模块主要进行设置定时器、串口的工作方式、设计波形的类型、幅值和频率,程序如下:
MOVTMOD,#02H;设置定时器0为工作方式2
MOVTL0,#7FH;置初值
MOVTH0,#7FH;
CLRTR0;不启动
MOVSCON,#00H;将串行口初始化为方式0
MOVDPTR,#0FFFDH;IC3的地址送DPTR
MOVA,#0FFH;
MOVX@DPTR,A;输出波形幅值初始化为10V
4.2波形产生模块
以正弦波和三角波为主要研究模块,其程序如下:
①正弦波产生程序
SETBTRO
SINWAV:
MOVR0,#00H;查表指针初始化为0
SINLP1:
MOVDPTR,#SINTAB;正弦波函数表地址宋DPTR
MOVA,R0
MOVCA,@A+DPTR;查表
MOVDPTR,#OFFFEH;IC4地址送DPTR
MOVX@DPTR,A;输出数据给D/A
SINLP2:
JNBTF0,SINLP2;由定时器控制频率
CLRTF0;
INCR0;
CJNER0,#13H,SINTAB;第一象限输出完了吗?
SINLP3:
MOVDPTR,#SINTAB;正弦波函数表表地址送DPTR
MOVA,R0
MOVCA,@A,R0
MOVCA,@A+DPTR;查表
MOVDPTR,#FFFEH;IC4F地址送DPTR
MOVX@DPTR,A;
SINLP4:
JNBTF0,DINLP4;由定时器控制频率
CLRTF0
DECR0
CJNER0,#00H,SINLP3;第二象限输出完了吗?
SINLP5:
MOVDPTR,#SINTAB;正弦波函数表表地址送DPTR
MOVA,R0;
MOVCA,@A+DPTR;查表
CPLA;取反
MOVDPTR,#0FFFEH;IC4地址送DPTR
MOVX@DPTR,A;输出数据给D/A
SINLP6:
JNBTF0,SINLP6;由定时器控制频率
CLRTF0;
INCR0;
CJNER0,#13H,SINLP6;第三象限输出完了吗?
SINLP7:
MOVDPTR,#SINTAB;正弦波函数表地址送DPTR
MOVA,R0;
MOVCA,@A+DPYR;查表
CPLA;取反
MOVDPTR,#0FFFEH;IC4地址送DPTR
MOVX@DPTR,A;
SINLP8:
JNBTF0,SINLP8;由定时器控制频率
CLRTF0;
DECR0;
CJNER0,#00H,SINLP7;第四象限输出完了吗?
SJMPSINWAV;输出下一个周期
SINTAB:
DB7FH,89H,94H,9FH,0AAH,0B4H,0BEH,0C8H,0D1H,
0D9H
DB0E0H,0E7H,0EDH,0F2H,0F7H,0FAH,0FCH,0FEH,
0FFH
②三角波产生程序
SETBTR0;
TRIWAV:
MOVR0,#00H;查表指针初始化为0
TRILP1:
MOVDPTR,#TRITAB;正弦波函数表地址宋DPTR
MOVA,R0;
MOVCA,@A+DPTR;查表
MOVDPTR,#0FFFEH;C4地址送DPTR
MOVX@DPTR,A;输出数据给D/A
TRILP2:
JNBTF0,TRILP2;由定时器控制频率
CLRTF0;
INCR0;
CJNER0,#13H,TRILP1;第一象限输出完了吗?
TRILP3:
MOVDPTR,#TRITAB;正弦波函数表表地址送DPTR
MOVA,R0;
MOVCA,@A+DPTR;查表
MOVDPTR,#0FFFEH;IC4地址送DPTR
MOVX@DPTR,A
TRILP4:
JNBTF0,TRILP4;由定时器控制频率
CLRTF0;
DECR0;
CJNER0,#00H,TRILP3;第二象限输出完了吗?
TRILP5:
MOVDPTR,#TRITAB;正弦波函数表表地址送DPTR
MOVA,R0;
MOVCA,@A+DPTR;查表
CPLA;取反
MOVDPTR,#0FFFEH;IC4地址送DPTR
MOVX@DPTR,A;输出数据给D/A
TRILP6:
JNBTF0,TRILP6;由定时器控制频率
CLRTF0;
INCR0;
CJNER0,#13H,TRILP6;第三象限输出完了吗?
TRILP7:
MOVDPTR,#TRITAB;正弦波函数表地址送DPTR
MOVA,R0;
MOVCA,@A+DPYR;查表
CPLA;取反
MOVDPTR,#0FFFEH;IC4地址送DPTR
MOVX@DPTR,A
TRILP8:
JNBTF0,TRILP8;由定时器控制频率
CLRTF0;
DECR0;
CJNER0,#00H,TRILP7;第四象限输出完了吗?
SJMPTRIWAV;输出下一个周期
TRITAB:
DB7FH,86H,8DH,94H,9BH,0A2H,0A9H,0B0H,0B7H,
0BEH
DB0C5H,0CCH,0D3H,0DAH,0E1H,0E8H,0EFH,0F6H,
0FDH
仿真图:
正弦波图形
三角波图形
5结束语
综上所述,对本课题做一下总结:
(1)本设计采用了单片机技术来设计波形发生器,使波形发生器操作和使用都非常方便;
(2)本文比较了不同系列的单片机的功能和特性,最终选取了AT89C51单片机,并以正弦波发生器为例编写了汇编程序,很好的满足了要求,但是由于个人能力和实践上的限制,汇编程序及系统还有不足之处,在全面性上还有欠缺。
我会再接再厉,精益求精。
参考文献
[1]戴仙金主编51单片机及其C语言汇编程序开发实例清华大学出版社,2008
[2]高吉祥主编全国大学生电子设计竞赛培训系列教程电子工业出版社,2007
[3]杨素行主编模拟电子技术基础简明教程高等教育出版社,2007
[4]蒋辉平主编单片机原理与应用设计北京航空航天大学出版社2007
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- 关 键 词:
- 基于 单片机 波形 发生器 课程设计 文档