单片机毕业课程设计报告书波形发生器.docx
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单片机毕业课程设计报告书波形发生器
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目录
1、课程设计目的1
2、课程设计题目和实现目标1
3、设计方案1
4、Proteus仿真原理图1
5、程序流程图1
6、程序代码1
7、调试总结1
8、设计心得体会1
9、参考文献1
1、课程设计目的
《单片机原理及应用》课程设计是与《单片机原理及应用》课程相配套的实践教学环节。
《单片机原理及应用》是一门实践性很强的专业基础课,通过课程设计,达到进一步理解单片机的硬件、软件和综合应用方面的知识,培养实践能力和综合应用能力,开拓学习积极性、主动性,学会灵活运用已经学过的知识,并能不断接受新的知识。
培养大胆发明创造的设计理念,为今后就业打下良好的基础。
通过课程设计,掌握以下知识和技能:
1.单片机应用系统的总体方案的设计;
2.单片机应用系统的硬件设计;
3.单片机应用系统的软件程序设计;
4.单片机开发系统的应用和调试能力
2、课程设计题目和实现目标
本次课程设计的题目是;制作一个波形发生器,产生单极性、幅度可调、周期可调的方波、锯齿波、三角波、正弦波信号,不同波形用不同符号显示在一个LED上,用一个LCD显示幅值和频率。
本次课程设计的目标:
设计一个波形发生器,带有四个按钮,分别是波形选择、增加频率、减少频率、调节幅度,并带有一个LCD和一个LED,LED用来显示波形的符号LCD用来显示频率、幅值。
波形符号用1表示正弦波,2表示三角波,3表示方波,4表示锯齿波。
频率的调节幅度是10HZ,幅值调节幅度分别是0.2V,0.02V,0.3V,0.4V。
3、设计方案
本次设计采用AT89C51及其外围扩展系统和PCF8591,软件方面主要是应用C语言设计程序。
系统以AT89C51为核心,配置相应的外设及接口电路,用KeilC及Proteus等软件开发,用C语言编程,组成一个多功能信号发生器。
用户通过按键选择输出实验室中经常使用到的几种基本波形:
方波、锯齿波、正弦波和三角波。
方波由AT89C51单片机将最大值和最小值输出给DA进行转换,并由用户通过键盘选择波形周期。
可采用单片机程序产生以上4种波形,并通过一片DA转换器输出。
另外,采用一片DA转换器来控制前一片DA转换器的参考电压,从而可以改变输出波形幅值。
通过外接键盘来设定波形的类型、幅值和频率。
总体方案结构图
a.单片机的选择
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机,片内含4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机抽取数据
存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产。
兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大。
AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。
AT89C51提供以下标准功能:
4K字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32个IO口线,两个16位定时计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。
同时,AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作方式。
空闲工作方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时器计数器串口通信及中断系统继续工作,掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
AT89C51方框图
PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bitCMOS数据获取器件。
PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I2C总线接口。
PCF8591的3个地址引脚A0,A1和A2可用于硬件地址编程,允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件,而无需额外的硬件。
在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。
PCF8591的功能包括多路模拟输入、内置跟踪保持、8-bit模数转换和8-bit数模转换。
PCF8591的最大转化速率由I2C总线的最大速率决定。
PCF8591原理图
b.输入电路键盘的接口电路
在单片机控制系统中,为了实现人对系统的操纵控制及向系统输入参数,都需要为系统设置按键或键盘。
键盘是一组按键的集合。
键盘所使用的按键一般都是具有一对常开触点的按键开关,平时不按键时,触点处于断开(开路)状态,当按下按键时,触点才处于闭合(短路)状态,而当按键被松开后,触点又处于断开状态。
C.各部分组成
(1)控制部分
由单片机AT89C51作为系统的主核心,包括四个按钮,按钮用来选择波形、调节频
率和幅值。
(2)转换部分由PCF8591组成,作为DA转换的芯片;
(3)显示部分由一片LCD和一片LED组成,LCD用来显示频率和幅值,LED用来显示数字“1,2,3,4”,数字1代表着此时输出的波形是正弦波,数字2代表输出波形是三角波,数字3代表输出是方波,数字4代表输出是锯齿波。
4、Proteus仿真原理图
正弦波与仿真电路图
三角波与仿真电路图
方波与仿真电路图
锯齿波与仿真电路图
5.程序流程图
6、程序代码
#include { Start_I2c();启动总线 SendByte(sla);发送器件地址 if(ack==0)return(0); SendByte(c);发送控制字节 if(ack==0)return(0); SendByte(Val);发送DAC的数值 if(ack==0)return(0); Stop_I2c();结束总线 return (1); } ******************************************************************* ADC发送字节[命令]数据函数 ******************************************************************* bitISendByte(unsignedcharsla,unsignedcharc) { Start_I2c();启动总线 SendByte(sla);发送器件地址 if(ack==0)return(0); SendByte(c);发送数据 if(ack==0)return(0); Stop_I2c();结束总线 return (1); } ******************************************************************* ADC读字节数据函数 ******************************************************************* unsignedcharIRcvByte(unsignedcharsla) {unsignedcharc; Start_I2c();启动总线 SendByte(sla+1);发送器件地址 if(ack==0)return(0); c=RcvByte();读取数据0 Ack_I2c (1);发送非就答位 Stop_I2c();结束总线 return(c); } ***********这两组数组很重要,需要根据波形来调试,选择合适的值,使输出波形达到频率要求************ ucharcodewaveTH[]={ 0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xec,0xf6,0xf9,0xfb,0xfc,0xfc,0xfd,0xfd,0xfd,0xfe}; ucharcodewaveTL[]={ 0x06,0x8a,0x10,0x4e,0x78,0x93,0xa8,0xb3,0xbe,0xc6,正弦波频率调整中间值 0xac,0xde,0x48,0x7a,0x99,0xaf,0xbb,0xc8,0xd0,0xde,三角波频率调整中间值 0x88,0x50,0x90,0x32,0x34,0xbe,0x4a,0xa3,0xe5,0x2c}; ************************************************************************************************* ucharcodetriangle_tab[]={每隔数字8,采取一次三角波 0x00,0x08,0x10,0x18,0x20,0x28,0x30,0x38,0x40,0x48,0x50,0x58,0x60,0x68,0x70,0x78, 0x80,0x88,0x90,0x98,0xa0,0xa8,0xb0,0xb8,0xc0,0xc8,0xd0,0xd8,0xe0,0xe8,0xf0,0xf8,0xff, 0xf8,0xf0,0xe8,0xe0,0xd8,0xd0,0xc8,0xc0,0xb8,0xb0,0xa8,0xa0,0x98,0x90,0x88,0x80, 0x78,0x70,0x68,0x60,0x58,0x50,0x48,0x40,0x38,0x30,0x28,0x20,0x18,0x10,0x08,0x00}; ucharcodesan_tab[]={0x00,0x08,0x10,0x18,0x20,0x28,0x30,0x38,0x40,0x48,0x50,0x58,0x60,0x68,0x70,0x78, 0x80,0x88,0x90,0x98,0xa0,0xa8,0xb0,0xb8,0xc0,0xc8,0xd0,0xd8,0xe0,0xe8,0xf0,0xf8,0xff}; ucharcodesine_tab[256]={ 输出电压从0到最大值(正弦波14部分) 0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc, 0xbf,0xc2,0xc5,0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1,0xe3,0xe5,0xe7,0xe9,0xea,0xec, 0xee,0xef,0xf1,0xf2,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 输出电压从最大值到0(正弦波14部分) 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,0xf4,0xf2,0xf1,0xef, 0xee,0xec,0xea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda,0xd8,0xd6,0xd4,0xd1,0xcf,0xcc,0x
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