单片机优秀课程设计波形发生器的设计.doc

课程设计汇报

课程 单片机原理及应用课程设计
题目 波形发生器设计
院系 电院
专业 自动化
班级
姓名
学号

第一章. 设计目标及意义

第二章. 功效要求及试验原理

第三章. 方案论证

第四章. 总体设计方案

第五章. 源代码

第六章. 运行结果

第七章. 试验总结

参考文件

一、设计目标及意义
1. 设计目标
（1）利用所学单片机理论知识进行软硬件整体设计，锻炼学生理论联络实际、提升我们综合应用能力。
（2）我们这次课程设计是以单片机为基础，设计并开发能输出多个波形（正弦波、三角波、锯齿波、方波、梯形波等）且频率、幅度可变函数发生器。
（3）掌握各个接口芯片功效特征及接口方法，并能利用其实现一个简单微机应用系统功效器件。
（4）课程设计十分有利于学生知识系统总结到一起。
（5）经过这多个波形进行组合形成了一个函数发生器，使得我对系统整个框架设计有了一个很好锻炼。这不仅有利于大家找到自己感爱好题目，更能够锻炼大家微机知识应用。

2．设计意义
波形发生器作为一个常见信号源,是现代测试领域内应用最为广泛通用仪器之一。
在研制、生产、测试和维修多种电子元件、部件和整机设备时，全部学要有信号源，由它产生不一样频率不一样波形电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其它仪器观察、测量被测仪器输出响应，以分析确定它们性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基础、应用最广泛一类电子仪器。它能够产生多个波形信号,如正弦波,三角波,方波等,所以广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。

第二章 功效要求及试验原理
1. 设计要求

设计一个能产生正弦波、方波、三角波、梯形波、锯齿波波形发生器。

2. 试验原理
产生指定波形能够经过DAC来实现，不一样波形产生实质上是对输出二进制数字量进行对应改变来实现。本题目中，方波信号是利用定时器中止产生，每次中止时，将输出信号按位反即可；三角波信号是将输出二进制数字信号依次加1，达成0xff时依次减1，并实时将数字信号经D/A转换得到；锯齿波信号是将输出二进制数字信号依次加1，达成0xff时置为0x00，并实时将数字信号经D/A转换得到；
梯形波是将输出二进制数字信号依次加1，达成0xff时保持一段时间，然后依次减1直至0x00，并实时将数字信号经D/A转换得到；
正弦波是利用MATLAB将正弦曲线均匀取样后，得到等间隔时刻y方向上二进制数值，然后依次输出后经D/A转换得到。

第三章 方案论证

信号发生器实现方法通常有以下多个：
方案一：用分立元件组成函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。
方案二：能够由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多则是用专门函数信号发生器IC产生。早期函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们功效较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率信号，调整方法也不够灵活，频率和占空比不能独立调整，二者相互影响。
方案三：利用专用直接数字合成ＤＤＳ芯片函数发生器：能产生任意波形并达成很高频率。但成本较高。
方案四：采取AT89C52单片机和DAC0832芯片，直接连接键盘和显示。该种方案关键对AT89C52单片机各个I/O口充足利用. P1口是连接键盘和接显示电路,P2口连接DAC0832输出波形.这么总体来说,能对单片机各个接口全部利用上,而不在多用其它芯片,从而减小了系统成本.也对根据系统便携式低频信号发生器要求所完成.占用空间小,使用芯片少,低功耗。

第四章 总体设计方案

一. 原理图

二。CPU

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes可反复擦写Flash只读程序存放器和256 bytes随机存取数据存放器（RAM），器件采取ATMEL企业高密度、非易失性存放技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存放单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛应用。

PDIP封装AT89C52引脚图

准C51内核，在内部功效及管脚排布上和通用8xc52 相同，其关键用于会聚调整时功效控制。功效包含对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功效部件初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR接收解码及和主板CPU通信等。关键管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源正负端。P0~P3 为可编程通用I/O 脚，其功效用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（32~39 脚）被定义为N1 功效控制端口，分别和N1对应功效管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功效端口，连接主板CPU 对应功效端，用于目前制式检测及会聚调整状态进入控制功效。

三．显示模块

四.产生波形模块

Dac0832

DAC0832是8分辨率D/A转换集成芯片。和微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制轻易等优点，在单片机应用系统中得到广泛应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路组成

五。控制模块

第五章 源代码

#include
#include //使用其中定义宏来访问绝对地址
#define DAC0832 XBYTE[0x0fff] //DAC0832端口
int pinlv=256; //改变频率时延自变量
sbit p20=P2^0; //方波
sbit p21=P2^1; //锯齿波
sbit p22=P2^2; //三角波
sbit p23=P2^3; //正弦波
sbit p24=P2^4; //梯形波
sbit RS = P3^0; //数据/命令选择
sbit RW= P3^1; //读写选择
sbit E = P3^4; //使能信号
int j=0; //全局变量
unsigned char code TAB[ ]="msTIME:" ;
unsigned char code TAB1[ ]="Zhengxianbo Fangbo Sanjiaobo Juchibo Tixingbo " ;
unsigned char table[4];
float code table2[]={ // 正弦波信号采点值
0x80,0x83,0x85,0x88,0x8A,0x8D,0x8F,0x92,
0x94,0x97,0x99,0x9B,0x9E,0xA0,0xA3,0xA5,
0xA7,0xAA,0xAC,0xAE,0xB1,0xB3,0xB5,0xB7,
0xB9,0xBB,0xBD,0xBF,0xC1,0xC3,0xC5,0xC7,
0xC9,0xCB,0xCC,0xCE,0xD0,0xD1,0xD3,0xD4,
0xD6,0xD7,0xD8,0xDA,0xDB,0xDC,0xDD,0xDE,
0xDF,0xE0,0xE1,0xE2,0xE3,0xE3,0xE4,0xE4,
0xE5,0xE5,0xE6,0xE6,0xE7,0xE7,0xE7,0xE7,
0xE7,0xE7,0xE7,0xE7,0xE6,0xE6,0xE5,0xE5,
0xE4,0xE4,0xE3,0xE3,0xE2,0xE1,0xE0,0xDF,
0xDE,0xDD,0xDC,0xDB,0xDA,0xD8,0xD7,0xD6,
0xD4,0xD3,0xD1,0xD0,0xCE,0xCC,0xCB,0xC9,
0xC7,0xC5,0xC3,0xC1,0xBF,0xBD,0xBB,0xB9,
0xB7,0xB5,0xB3,0xB1,0xAE,0xAC,0xAA,0xA7,
0xA5,0xA3,0xA0,0x9E,0x9B,0x99,0x97,0x94,
0x92,0x8F,0x8D,0x8A0x88,0x85,0x83,0x80,
0x7D,0x7B,0x78,0x76,0x73,0x71,0x6E,0x6C,
0x69,0x67,0x65,0x62,0x60,0x5D,0x5B,0x59,
0x56,0x54,0x52,0x4F,0x4D,0x4B,0x49,0x47,
0x45,0x43,0x41,0x3F,0x3D,0x3B,0x39,0x37,
0x35,0x34,0x32,0x30,0x2F,0x2D,0x2C,0x2A,
0x29,0x28,0x26,0x25,0x24,0x23,0x22,0x21,
0x20,0x1F,0x1E,0x1D,0x1D,0x1C,0x1C,0x1B,
0x1B,0x1A,0x1A,0x1A,0x19,0x19,0x19,0x19,
0x19,0x19,0x19,0x19,0x1A,0x1A,0x1A,0x1B,
0x1B,0x1C,0x1C,0x1D,0x1D,0x1E,0x1F,0x20,
0x21,0x22,0x23,0x24,0x25,0x26,0x28,0x29,
0x2A,0x2C,0x2D,0x2F,0x30,0x32,0x34,0x35,
0x37,0x39,0x3B,0x3D,0x3F,0x41,0x43,0x45,
0x47,0x49,0x4B,0x4D,0x4F,0x52,0x54,0x56,
0x59,0x5B,0x5D,0x60,0x62,0x65,0x67,0x69,
0x6C,0x6E,0x71,0x73,0x76,0x78,0x7B,0x7D};

void delay(unsigned char ms); //延时函数
void write_com(unsigned char com); //液晶写指令
void write_data(unsigned char dat); // 液晶写数据
void LCD1602_init(void) //液晶初始化
{
delay(15); //延时15ms
write_com(0x38); // 功效设置
delay(5); //延时5ms
write_com(0x38); //功效设置
delay(5); //延时5ms
write_com(0x08); //显示设置
write_com(0x01); //显示清屏
write_com(0x06); //显示光标移动设置
write_com(0x0c); //显示开即光标设置
}
void write_com(unsigned char com)
{
E = 0; //复位初始为高电平
RS = 0;
RW = 0;
P1 = com;
delay(1);
E = 1;
delay(1);
E = 0;
}
void write_data(unsigned char dat)
{
E = 0; //复位初始为高电平
RS = 1;
RW = 0;
P1 = dat;
delay(1);
E = 1;
delay(1);
E = 0;
}
void delay(unsigned char ms) // 晶振12MHz 延时0.01ms
{
unsigned char i;
while(ms--)
{
for(i=0;i<120;i++);
}
}
void fang() //方波
{
DAC0832=0;
delay(pinlv/2);
DAC0832=0xff;
delay(pinlv/2);
}
void jvchi() //锯齿波
{
unsigned char i;
for(i=0;i<255;i++)
{
DAC0832=i;
delay(pinlv/256);
}
}
void tran() //三角波
{
unsigned char i;
for(i=0;i<255;i++)
{
DAC0832=i;
delay(pinlv/512);
}
for(i=255;i>0;i--)
{
DAC0832=i;
delay(pinlv/512);
}
}
void sin() //正弦波
{
unsigned int i;
for(i=0;i<256;i++)
{
DAC0832=table2[i];
delay(pinlv/256);
}
}
void tx(void) //梯形波
{
unsigned char i;
for(i=0;i<255;i++)
{
DAC0832=i;
delay(pinlv/1024);
}
DAC0832=0xff;
delay(pinlv/2);
for(i=255;i>0;i--)
{
DAC0832=i;
delay(pinlv/1024);
}

}
void main(void) //主函数
{
IE=0x85; //中止许可控制，外部中止设定 改变频率
TCON=0x05; //中止请求标志 下降沿有效
LCD1602_init(); //初始化
table[0]=pinlv/1000; //计算周期作为输出千位
table[1]=pinlv%1000/100; // 百位
table[2]=pinlv%100/10; //十位
table[3]=pinlv%10; //个位
write_com(0x80+0x40); // 设置待写入数据地址，写1602第2行。写出做产生波形周期
for(j=12;j<17;j++) //显示'TIME:'
{
write_data(TAB[ j ]);
delay(1);
}
for(j=0;j<4;j++) //显示周期
{
write_data(TAB[table[ j ]]);
delay(1);
}
write_data(TAB[10]); //在周期后面加上"MS"
write_data(TAB[11]);
while(1)
{
if(p20==0) //方波
{
write_com(0x80); //写1602第1行，写明产生波形
for(j=11;j<22;j++)
{
write_data(TAB1[j]);
}
while(p20==0)
fang();
}
if(p21==0){ //锯齿波
write_com(0x80); //写1602第1行，写明产生波形
for(j=33;j<44;j++)
{
write_data(TAB1[j]);
}
while(p21==0)
jvchi();
}
if(p22==0){ // 三角波
write_com(0x80); //写1602第1行，写明产生波形
for(j=22;j<33;j++)
{
write_data(TAB1[j]);
}
while(p22==0)
tran();
}
if(p23==0){ //正弦波
write_com(0x80); //写1602第1行，写明产生波形
for(j=0;j<11;j++)
{
write_data(TAB1[j]);
}
while(p23==0)
sin();
}
if(p24==0) { //梯形波
write_com(0x80); //写1602第1行，写明产生波形
for(j=44;j<55;j++)
{
write_data(TAB1[j]);
}
while(p24==0)
tx();
}

}
}
void int0(void) interrupt 0 //中止0 加频
{
pinlv=pinlv+10; //频率加十
table[0]=pinlv/1000;
table[1]=pinlv%1000/100;
table[2]=pinlv%100/10;
table[3]=pinlv%10;
write_com(0x80+0x40) ;//设置代写入数据地址，写1602第2行。
for(j=12;j<17;j++)
{
write_data(TAB[ j ]);
delay(1);
}
for(j=0;j<4;j++)
{
write_data(TAB[table[ j ]]);
delay(1);
}
write_data(TAB[10]);
write_data(TAB[11]);
}

void int1(void) interrupt 2 //中止2 减频
{
pinlv=pinlv-10;//频率减十
table[0]=pinlv/1000;
table[1]=pinlv%1000/100;
table[2]=pinlv%100/10;
table[3]=pinlv%10;
write_com(0x80+0x40); //设置代写入数据地址，写1602第2行。
for(j=12;j<17;j++)
{
write_data(TAB[ j ]);
delay(1);
}
for(j=0;j<4;j++)
{
write_data(TAB[table[ j ]]);
delay(1);
}
write_data(TAB[10]);
write_data(TAB[11]);
}

第六章 运行结果

1. 梯形波

2.矩形波

3.正弦波

4.锯齿波

5.三角波

第七章 试验总结

课程设计是我们理论联络实际最好路径之一，让我们有机会把书本知识云利用到实际生活中。这次单片机课程设计三让我们设计编程一个能产生正弦波、方波、三角波、梯形波、锯齿波波形发生器，试验原理是方波信号是利用定时器中止产生，每次中止时，将输出信号按位反即可；三角波信号是将输出二进制数字信号依次加1，达成0xff时依次减1，并实时将数字信号经D/A转换得到；锯齿波信号是将输出二进制数字信号依次加1，达成0xff时置为0x00，并实时将数字信号经D/A转换得到；梯形波是将输出二进制数字信号依次加1，达成0xff时保持一段时间，然后依次减1直至0x00，并实时将数字信号经D/A转换得到；正弦波是利用MATLAB将正弦曲线均匀取样后，得到等间隔时刻y方向上二进制数值，然后依次输出后经D/A转换得到。
经过这次课设增强了我编程能力，而且也加强了我自主学习能力，让我将多学单片机知识进行了一次总结和归纳，将书本知识利用到实际中对以后工作学习也有很大帮助，还要感谢老师细心自导，才得以完成此次课设。