简易信号发生器单片机课程设计报告(2)

2019-01-12 11:58

一、总体方案论述

1.1任务分析

(1)可产生频率可调的正弦波(64个点)、方波、锯齿波或三角波。我们设想将频率可调功能通过按键来显示,正弦波、方波、锯齿波或三角波可以用单片机汇编语言程序写出并通过数模转换显示出来。

(2)显示出仿真波形。通过片外数模转换显示。 (3)通过按键选择输出波形的种类。可设置外部中断使得通过按键来从容地切换各种波形。

(4)在此基础上使输出波形的幅值可控。可通过按键来实现。

1.2方案对比

在设计的过程中,我们产生了如下方案:

方案一:用四个按键来代表四个波形,然后用四个按键来代表各自波形的调频功能,再用四个按键来代表各自波形的调幅功能。

方案二:用四个按键来代表四个波形,然后用一个按键来控制四个波形的频率,再用一个按键来控制除正弦波外其他波形的幅值。

通过比较两个方案,方案一器件较多,连线繁琐,方案二较方案一简单,也降低了写代码的难度。由于正弦波本身的特殊性,此次设计我们放弃了对正弦波幅值的调控。

1.3系统总设计

调幅按键 四个波形按键 调频按键 输入 输入 输入 单片机 输出 输出波形 D/A转换器 图1.3.1系统总图

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总体设想是:将调频按键、调幅按键、波形按键作为输入信号输入到单片机内来调用各自的程序通过D/A转换器显示出来。

二、硬件设计

2.1主控电路

将总中断EA接高电平,将四个波形按键通过四端输入与门接入P3.2即外部中断0,说明此次程序设计我们要用到外部中断0了。

图2.1.1主控电路图

2.2按键电路

由图可知,正弦波按键、方波按键、三角波按键、锯齿波按键分别接入单片机的P2.1、P2.2、P2.3、P2.4,当按下去时对应的接口为低电平,即当检测到某个接口为低电平时,就调用对应的波形程序。调幅按键、调频按键分别接入单片机的P2.6、P2.5,当按下去时对应的接口为低电平,即当检测到某个接口为低电平时,就调用对应的调幅调频程序。

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图2.2.1按键电路图

2.3显示电路

由图可知,单片机的P0.0~P0.7接入DAC0832的Dl0~D17并接入上拉电阻,单片机的P2.0接入DAC0832的1、2、17、18号引脚,即此数模转换器的地址为#0FEFFH。

图2.3.1显示电路图

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DAC0832芯片简介:

(1)DAC0832的特性

DAC0832是采用CMOS/Si-Cr工艺制作而成的8位D/A转换器。它可直接与AT89C51单片机相连,其主要特性如下:

① 分辨率为8位。

② 电流输出,建立时间为1μs。

③ 可双缓冲输入、单缓冲输入或直接数字输入。 ④ 单一电源供电(+5~+15V)。 ⑤ 低功耗,20mW。

(2)DAC0832的内部结构及外部引脚 DAC0832有一个8位输入寄存器、一个8位DAC寄存器和一个8位D/A转换器3个部分组成,它的两个寄存器实现了输入数据的两级缓冲,D/A转换器采用E-2RT形电阻网络。

DAC0832的内部结构如图2.3.2所示。“8位输入寄存器”用于存放单片机送来的数字量,由LE2控制;“8位D/A转换器”受“8位DAC寄存器”输出的数字量控制,能输出和数字量成正比的模拟电流。因此,DAC0832通常需要外接有运算放大器组成的I/V转换电路,才能得到模拟输出电压。

图2.3.2

DAC0832采用的是双列直插式封装,其引脚布置如图2.3.3所示,其各引脚的功能如下。

DI0~DI7:8位数字信号输入端,可与单片机的数据总线PO口相连,用于接收单片机送来的待转换为模拟量的数字量。

CS:片选端,当CS为低电平时,本芯片被选中。

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ILE:数据锁存允许端,高电平有效。

WR1:第一级输入寄存器写选通控制端,低电平有效,当CS=0,ILE=1,WR1=0时,待转换的数据信号被锁存到第一级8位输入寄存器中。

WR2:DAC寄存器写选通控制端,低电平有效。当XFER=0,WR2=0时,输入寄存器中待转换的数据传入8位DAC寄存器中。

XFER:数据传送控制信号,低电平有效。在XFER和WR2都有效时,LE2上产生正脉冲,LE2的负跳变将输入

寄存器内容打入DAC寄存器。 图2.3.3

VREF:基准电压输入,它与DAC内的电阻网络相连。VREF可在+10V范围内调节。 IOUT1:D/A转换器电流输出1端,输入数字量全为1时,IOUT1最大;输入数字量全为0时,IOUT1最小。

IOUT2:D/A转换器电流输出2端,IOUT2+IOUT1=常数。

Rfb:外部反馈信号输入端,内部已有反馈电阻Rfb,根据需要也可外接反馈电阻。

VCC:电源输入端。 DGND:数字信号地。

AGND:模拟信号地,最好与基准电压共地。 本次使用的单缓冲方式。如图2.3.4所示,由于DAC0832的CS和XFER都与P2.0相连,故DAC0832的输入寄存器和DAC寄存器地址都为FEFFH。而WR1和WR2同时与AT89C51的WR引脚相连,因此,AT89C51单片机指向如下两条指令就可在CS和XFER上同时产生低电平信号,并在WR1和WR2端同时得到来自WR的负脉冲,进而是

DAC0832接收AT89C51送来的数字量。 图2.3.4

MOV DPTR,#0FEFFH ;DAC端口地址FEFFH DPTR MOV @DPTR,A ;启动D/A转换。

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