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锯齿波论文
摘要…………………………………………….3
前言…………………………………………….3
第一章设计任务和要求…………………………4
第二章单元电路设计及仿真………………………5
第三章电路的安装与调试…………………………10
第四章收获与体会…………………………………12
参考文献…………………………………………12
致谢……………………………………………12
附录……………………………………………13
摘要:
在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域,经常需要用到锯齿波形发生器。
随着集成电路的迅速发展,用集成电路可很方便地构成锯齿波形发生器,其波形质量、幅度和频率稳定性等都能达到较高的性能指标。
锯齿波和正弦波、矩形波、三角波是常用的基本测试信号。
此外,如在示波器、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,要求在水平偏转板加上随时间作线性变化的电压——锯齿波电压,使电子束沿水平方向匀速搜索荧光屏。
而电视机中显像管荧光屏上的光点,是靠磁场变化进行偏转的,所以需要要用锯齿波电流来控制。
因此,锯齿波在实际中有广泛的应用。
关键字:
AT89C51;DAC0832;数模转换;汇编语言
前言
在电子工程、通信工程、自动控制、遥控控制等技术领域,经常需要用到锯齿波形发生器。
随着电子技术的发展,用单片机可以很方便地生成锯齿波信号,其波形质量、幅度和频率稳定性、可调性都能达到较高的性能指标。
锯齿波在生产生活中也有很广泛的用途,它可以用在生产测试、仪器维修和实验室,也可以用在医学、教育、化学、工业控制等领域。
我们平时看到的彩色电视屏幕和示波器上的阴极射线管上的图像,也运用到了锯齿波的波形特性。
本次课程设计我们首先复习了《单片机原理及其应用》这门课程的相关内容,
通过查阅资料弄清楚了AT89C51单片机的复位电路、上电启动等基本原理及一些简单的IO口读写操作。
然后我们重点阅读了涉及到数模与模数转换的内容,弄清DAC0832芯片的工作过程与读写时序,其中DAC0832的四个控制端的接法是重点也是难点,这个难点被我们顺利拿下。
同时也弄清了单缓冲和双缓冲两种工作方式。
DAC0832为电流输出型DA转换芯片,因此要在输出端接一个运算放大器以将电流输出转换为相应的电压输出。
器件选好后我们在proteus平台上做了成功的仿真。
接着在protel上绘制原理图,生成PCB图。
经过PCB油墨转印、腐蚀、钻孔、焊接等一系列工序,最终将实际的电路板完成。
上电调试,输出结果基本令人满意。
第一章设计任务和要求
一设计任务和要求
要求以AT89S51为核心,通过DAC0832,,LM324,按键等通过合理的设计进行数模转换产生锯齿波0-100Hz,步进为1Hz。
二设计思路
通过选定输出波形的幅度,调整相应的延时时间来控制输出锯齿波,通过控制延时的长短来控制锯齿波的周期,从而控制频率可调。
三方案设计和论证
方案:
基于AT89C51与DAC0832的单缓冲方式接口电路来设计,结合运放、开关和排阻来实现0-100Hz可调的锯齿波。
理由:
考虑到设计运用的是汇编语言,所以采用独立按键来实现所要求的简单控制。
本方案设计产生的信号频率稳定性高,精确度高。
而且在硬件所算的元器件都比较常见。
总的来说,方案较简易可行,且性价比高。
DAC0832采用CMOS工艺制成的双列直插式单片8位DA转换器。
转换速度1微秒,可直接与系统接口:
DAC0832工作于单缓冲器方式,ILE接5V。
/CS和/XFER相连后由8051的p2.7控制,/WR1和/WR2相连后由8051的/WR控制DAC0832的地址为7FFFH,工作于单缓冲方式,执行一次对DAC0832的写入操作即可完成一次D/A转换。
第二章单元电路设计及仿真
一、原理图
如图,电路主要由单片机主控电路、键盘电路、数模转换电路和驱动电路组成。
二、编写的源程序
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0100H
MAIN:
JNBP1.1,P11;判断P1.1是否按下
LJMPMAIN;等待按键按下
P11:
MOVR7,#01H
LCALLSSAW
LJMPMAIN
TC0:
RET
SSAW:
CJNER7,#01H,TC1
MOVR0,#0FFH
K10:
MOVP0,R0;把R0的内容赋给P0
MOVP2,#0FFH;把0FFH赋给P2口
MOVA,P2
CPLA;对A取反
MOVR3,A
L10:
DECR3
CJNER3,#255,L10;R3的内容是否与255相等,不相等则跳转到L10
INCR0
CJNER0,#255,K10
LJMPSSAW
TC1:
RET
三、仿真效果图
用protues仿真,得到理论设计的结果。
1系统仿真效果图
四、各电路模块图示及其作用
1.主控制模块
作用:
晶振与电容构成振荡电路,当P1.1口的按键按下时输出锯齿波。
2.按键调频控制模块
作用:
当拨码开关在0—255变化时,输出的锯齿波的周期从4ms-700ms可调,即频率从2HZ-250HZ可调。
3.数模转换模块
作用:
数字信号转换为模拟信号。
4.放大及显示模块
作用:
对输出信号进行放大,在示波器上显示出来。
五.PCB图
验证:
1.按图PCB布线打印热转印图样,再转印到铜板上。
经腐蚀、钻孔、焊接等工序得到相应的实物板。
2.上电写入端口简单读写程序后用万用表测量输出情况正常,表明单片机最小系统正常工作。
将编译好的hex文件烧入,通电接示波器测试,得到波形。
图样略逊于仿真效果。
分析原因:
电源未经滤波就给单片机,运放和DAC0832参考电压脚的+5V供电有波纹,不够稳定,导致输出有毛刺跳跃。
改善方法:
加入一个滤波电路,增强电压稳定性。
3.按键控制正常。
第三章电路的安装与调试
1.调试流程图
否
是
2.主要技术问题
本次课程设计的原理图与PCB板的制作都没有什么难度,按照PCB原理图安装好元器件之后,用示波器观看波形,由于干扰,出现的波形失真比较大,比预期的锯齿波相差有点大,出现很多毛刺,放大效果不明显。
3.解决措施
用万用表检查各电路是否被短接,检查几遍之后发现没有,再将振荡电路的电容值换为30pf。
4.效果
通过以上的措施,再重新测波形时,效果较之前更好一点。
第四章收获与心得
1.有思路才有活路
一个清晰的设计思路对于拿下课题来说是至关重要的条件。
对课题的理解和对元件的功能的熟识的人才能思路如泉涌,明确的思路能为后续的工作打下坚实的基础。
利用网络和图书馆查资料积累案例,有利于思路的积极发散。
2.心得体会
此次单片机课程设计对人的身心都是一次历练。
从抽签选题到敲定方案,从理论到实践,到最后实实在在地拿到板子,期间的苦与甜,教训和收获都是大学生涯一份宝贵的财富。
通过此次课程设计,我深切体会到了理论和实际不可分割、相辅相成的关系。
动手能力应该建立在扎实的理论基础之上,不经思考盲目动手或者只是纸上谈兵都是没有好结果的。
本次课程设计实践完成了一次从理论到实践的飞跃,中间查阅了很多资料,遇到、解决了很多的困难。
通过本次实践,对MCS-51单片机有了更深入直观的了解,掌握了MCS-51单片机应用系统开发的电路设计、装调及性能参数的测试方法,还有系统开发的程序设计方法与调试技术。
同时也对明年的毕业设计有了一定的想法和决心。
参考文献
1.赵全利.单片机原理及应用教程.机械工业出版社.2007
2周杰.单片机C语言及汇编语言实用程序设计。
电子工业出版社.2009
3李学礼.基于proteus的8051单片机实例教程.北京.电子工业出版社.2008
致谢
这次课程设计的完成,要感谢郭福力老师实验课的辅导。
附录
一元器件清单
封装
元件值
元件标号
数量
AT89S51
AT89X51
U1
1
AXIAL0.3
RES
R4
1
AXIAL0.3
RES
R1
2
DIP-14
LM324
IC
1
DIP-16
SWDIP-8
S1
1
dip20
DAC0832
U2
1
RAD0.15
CAP1
C3
1
RAD0.15
CAP1
C2
1
RAD0.15
CAP1
C1
1
SIP9
排阻
R3
1
SIP9
排阻
R2
1
SW2
SW-PB
S
2
VR5
RPOT2
R5
1
XTAL-1
CRY
CY
1
二STC95C52
DAC0832
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