课程设计-基于DAC0832的波形发生器设计
波形发生器设计目录摘要1第一章绪论2第二章DAC0832及其特性32.1 D/A转换器与单片机接口探究32.1.1 数据线连接32.1.2 地址线连接32.1.3 控制线连接32.2 DAC0832的认识42.2.1 DAC0832的结构42.2.2 DAC0832的引脚42.2.3 DAC0832的启动控制方式5第三章 硬件设计73.1 启动方式选择73.2 框图设计73.3 电路图设计7第四章 程序设计94.1 程序流程图94.1.1 程序设计思路94.1.2流程图94.2 用C语言实现114.3 用汇编语言实现14第五章 Proteus仿真及结果175.1方波：175.2正弦波：175.3三角波：185.4梯形波：185.5锯齿波：19设计心得：20参考文献：21摘要本设计使用AT89C51单片机做控制，选择8位D/A转换器DAC0832作D/A转换。硬件方面，首先51熟悉单片机的结构和工作原理，连接单片机的最小系统。之后熟悉D/A转换器工作方式，经过分析后选择DAC0832的单缓冲启动控制方式，完成电路框图。进一步根据设计要求完成通过独立按键控制D/A输出，作出电路框图和电路原理图。软件方面：设计思路主要体现在两点上。一是控制，通过程序控制DAC转换与输出，按键消抖，选择相应的即将输出的波形。二是产生波形，根据波形的特点编写程序以产生相应波形的数字信号。分别通过C语言和汇编语言实现简易的波形发生器，输出方波、正弦波、三角波、梯形波和锯齿波，通过独立按键控制分别输出不同的波形。以KILL与Proteus为设计平台，仿真测试设计结果的正确性。关键字: 51单片机，DAC0832，单缓冲启动控制方式，波形发生器，C语言设计，汇编语言设计第一章 绪论单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit）， 常用英文字母的缩写MCU表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。51单片机是目前最流行的8位单片机。51单片机是对所有兼容Intel8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flashrom技术的发展，8031单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。很多公司都有51系列的兼容机型推出，今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。第二章 DAC0832及其特性2.1 D/A转换器与单片机接口探究D/A转换器与单片机接口具有软硬相依性。在连接过程中要考虑到数据线、地址线、控制线的连接。2.1.1 数据线连接 D/A转换器与单片机接口要考虑到两个问题：一个是位数，当高于8位的D/A转换器与8位数据总线的51单片机接口时，51单片机的数据必须分时输出，这时就必须考虑数据分时传送的格式和输出电压“毛刺”问题；二是D/A转化器的内部结构，当D/A转换器的内部结构没有输入锁存器时，必须在单片机与D/A转换器之间增设锁存器或者I/O口。最常用的是8位带锁存端的D/A转换器与8位单片机的接口，这时只需要将单片机的数据总线和D/A转换器的8位数据输入端一一对应即可。2.1.2 地址线连接 一般的D/A转换器只有片选信号，而没有地址线。这时单片机的地址线采用全译码或者部分译码，经译码器输出控制片选信号，也可以用某一位I/O线来控制片选信号。也有少数D/A转换器有少量的地址线，用于选中片内独立的寄存器或者选择输出通道，这时单片机执行的地址线与D/A转换器的地址线对应连接。2.1.3 控制线连接D/A转换器主要有片选信号、写信号、及启动转换信号等，一般由单片机的有关引脚或译码器提供。一般来说，写信号多由单片机的信号控制；启动信号常常由片选信号与写信号的组合形式（LE1、LE2）形成，当单片机执行一条输出指令时，传送的地址使转换器的片选信号有效，由实现启动。（具体实现原理见1.2节）2.2 DAC0832的认识图1.1 DAC0832的管脚结构2.2.1 DAC0832的结构DAC0832的结构如图1.1所示，主要由控制逻辑电路、输入寄存器、DAC寄存器和D/A转换器构成。由上图逻辑控制电路可知：LE1=(+）ILELE2=+ 由LE1控制输入寄存器读入数据，由LE2控制输入寄存器向DAC寄存器传输数据，同时开始D/A转换。2.2.2 DAC0832的引脚DAC0832的引脚如图1.1所示：DI0DI7：8位数据输入线，高电平有效。ILE：数据锁存允许控制输入线，高电平有效。：片选信号输入线，低电平有效。：输入锁存器写选通输入线，负脉冲有效。输入锁存器的信号就是LE1。LE1负跳变有效。：数据传送控制信号输入线，低电平有效。：DAC寄存器写选通信号输入线，负脉冲有效。DAC锁存信号就是LE2，LE2的负跳变有效。：模拟电流输出线。：模拟电流输出线，采用单极性输出时，通常接地。：反馈信号输入线。反馈电阻被制作在芯片里，用作外接运放的反馈电阻，为D/A转换器提供电压输出。：参考电压输入端。要求外接一精密电压源，电压范围在-10V+10V之间选定。通过的符号来改变输出极性。:电源接口。AGND：模拟地。DGND：数字地。注：数字信号的高频噪声很大，如果模拟信地和数字地混合的话，就会把数字的噪声传到模拟部分，造成干扰。如果分开的话，高频噪声可以在电源处通过滤波来消除掉。2.2.3 DAC0832的启动控制方式 DAC0832有三种启动控制方式： （1）直通方式：将、信号都接地，ILE信号引脚接高电平，只要数据传送到数据线上，两级锁存器同时开始工作，并启动D/A转换，即转换器处于非受控状态。在这种工作方式下，转换器的数据线不能直接和单片机的数据线（P0.0P0.7）相连接。因为P0口分时复用为低8位的地址总线和数据总线，对输出无锁存能力，会使转换器的输出不确定。但是可以将ADC的数据线连接到某个I/O口上，执行端口输出指令（MOV Px A）即可启动一次D/A转换。这种方式很少采用。 （2）单缓冲方式:两级锁存器接受同一种控制，例如将和直接接地，8位ADC锁存器处于非受控状态，只有8位输入锁存器处于受控状态，即此时仅有LE1控制ADC。这种方式在不要求多个模拟同步输出时采用。 （3）双缓冲方式： 俩个锁存器都处于受控状态，单片机要对转换器进行两步写操作：第一次执行指令使LE1有效，称作第一级缓冲，第二次执行指令使LE2有效，称作第二级缓冲。这种方式的优点是数据接收和启动转换可以异步进行，可在D/A转换的同时接收下一个转换数据，以提高转换速度，还可以实现多个转换器同时启动转换，同步输出。第三章 硬件设计3.1 启动方式选择 因为本设计要求设计一个波形发生器，要求能产生正弦波、方波、三角波、梯形波、锯齿波，而且由按键控制输出的波形。故各个波形输出并非同步输出，而是由按键控制，单个输出，并且本例只需要一个DAC，如果选择双缓冲方式就会加大不必要的难度；直通方式不能有效的控制DAC转换，转换时可能会出现数据流失。故选择单缓冲启动控制方式来驱动DAC0832。3.2 框图设计根据2.1节的判断，选择AT89c51单片机作控制，实现电路框如下：图2.1 硬件设计框图3.3 电路图设计根据以上框图，选择+12V的基准电压，选择一级集成运放作放大电路，连接A/D转换电路图如下：图2.2 单片机与ADC的连接方式 此外加上单片机最小系统，用P1口控制输出的波形，电路连接如下：图2.3 电路原理图第四章 程序设计4.1 程序流程图4.1.1 程序设计思路 （1）因为要使用到按钮（本例中选择独立按键），必须使用到键盘扫描，首先要进行键盘消抖，然后通过扫描确定是哪个按键被按下，通过I/O口（本例中为P1口）的数据判断选择五种波形中的哪一个； （2）根据（1）中的结果，通过编程产生各个波形的数字信号； （3）控制DAC转换数字信号为模拟信号。程序框图如下：图3.1 程序设计思路4.1.2流程图在本流程图中分别以k1、k2、k3、k4、k5代表单片机的I/O口P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4；设置flag1、flag2、flag3、flag4、flag5为1时分别代表方波、正弦波、三角波、梯形波、锯齿波。当确认按键按下时，令相对应的flagx=1，然后用连续的判断程序来选择将要输出的波形。程序实现了只需按一下按钮便可持续输出对应的波形。流程图如下： 图3.2 程序流程图4.2 用C语言实现 根据程序流程图用C语言编程，得C语言实现的代码为：#include<absacc.h> #include<reg51.h> #define DAC0832 XBYTE0x7fff sbit k1=P10; sbit k2=P11; sbit k3=P12; sbit k4=P13;sbit k5=P14;int flag1=0;int flag2=0;int flag3=0;int flag4=0;int flag5=0;unsigned char code zhengxian256= 此处省略为正弦波数字信号 ;void delay() /延时程序 int i; for(i=0;i<1000;i+); void panduan(void) /函数panduan用于扫描按键状态，判断输出波形 if(k1=1) /按键消抖 delay(); if(k1=1) /通过赋值flag选择波形 flag1=1;flag2=0;flag3=0;flag4=0;flag5=0; if(k2=1) delay(); if(k2=1) flag1=0; flag2=1;flag3=0;flag4=0;flag5=0; if(k3=1) delay(); if(k3=1) flag1=0;flag2=0;flag3=1;flag4=0;flag5=0; i
