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单片机技术课程设计说明书智能信号发生器专业电气工程及其自动化学生姓名TZC班级133学号 1指导教师吴冬春完成日期2016年6月12日目录一课题要求与内容 (3)二系统方案设计 (3)三系统硬件的设计 (4)四系统软件设计 (11)五心得体会 (12)六参考文献 (12)一课题要求与内容.1.1 设计内容：根据指定的题目完成硬件与软件的设计(原则上要求制作实物或仿真设计)。
1.2 设计目的：（1）了解Ｄ／Ａ转换与单片机的接口方法；（2）了解Ｄ／Ａ转换芯片的性能及编程方法；（3）了解单片机系统中扩展Ｄ／Ａ转换的基本方法1.3 设计要求：利用数字序列输出一个从0V开始逐渐升至5V再降至0V的可变电压，循环并且利用示波器观测波形。
制作信号发生器，并且讨论精度及其提高的方法。
二系统方案设计2.1 信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。
信号的产生有模拟电路、专用硬件和软件产生等方法。
采用模拟电路搭建函数信号发生器，可同时产生方波、三角波、正弦波，但不能产生任意波形，存在波形质量差、控制难、可调范围小，电路复杂和体积大等缺点，且频率调节不方便。
专用硬件方法产生的信号频率分辨率高、稳定性好、在线调整方便。
2.2 信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
这次的设计分为五个模块：单片机控制及显示模块、数模转换模块、波形产生模块、输出显示模块、电源模块。
使用AT98C52作为主控台结合芯片DAC0832产生1HZ-10HZ频率可调的五种信号波（锯齿波、三角波、方波、梯形波、正弦波）。
这几种波形有几个开关控制，可以随意进行切换，十分方便。
另外，波形的频率和振幅也可以通过开关进行更改。
可以说这次的设计操作简单，内容丰富，而且电路快捷明了。
三系统硬件的设计3.1 DAC0832芯片介绍：DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。
与微处理器完全兼容。
DAC0832是一个8位D/A转换器。
单电源供电，从+5V～+15V均可正常工作。
基准电压的范围为±10V；电流建立时间为1μS；CMOS工艺，低功耗20mW。
DAC0832转换器芯片为20引脚，双列直插式封装，其引脚排列如图1所示。
DAC0832内部结构框图如图2所示。
该转换器由输入寄存器和DAC寄存器构成两级数据输入锁存。
使用时数据输入可以采用两级锁存（双锁存）形式，或单级锁存（一级锁存，一级直通）形式，或直接输入（两级直通）形式。
图1 DAC0832引脚图图2 DAC0832 内部结构框图此外，由三个与门电路组成寄存器输出控制逻辑电路，该逻辑电路的功能是进行数据锁存控制，当=0时，输入数据被锁存；当=1时，锁存器的输出跟随输入的数据。
D/A转换电路是一个R-2R T型电阻网络，实现8位数据的转换。
对各引脚信号说明如下：（1）DI7～DI0：转换数据输入（2）：片选信号（输入），低电平有效（3）ILE：数据锁存允许信号（输入），高电平有效（4）：第1写信号（输入），低电平有效上述两个信号控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式；当ILE=1和=0时，为输入寄存器直通方式；当ILE=1和=1时，为输入寄存器锁存方式。
（5）：第2写信号（输入），低电平有效（6）：数据传送控制信号（输入），低电平有效上述两个信号控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式；当=0和=0时，为DAC寄存器直通方式；当=1和=0时，为DAC寄存器锁存方式。
（7）Iout1：电流输出1（8）Iout2：电流输出2DAC转换器的特性之一是：Iout1+Iout2=常数。
（9）Rfb—反馈电阻端0832是电流输出，为了取得电压输出，需在电压输出端接运算放大器，Rfb即为运算放大器的反馈电阻端。
运算放大器的接法如图3所示。
（10）Vref：基准电压，其电压可正可负,范围-10V～+10V（11）DGND：数字地（12）AGND：模拟地图3 运算放大器接法单缓冲方式的接口与应用1．单缓冲方式连接所谓单缓冲方式就是使0832的两个输入寄存器中有一个处于直通方式，而另一个处于受控的锁存方式，或者说两个输入寄存器同时受控的方式。
DAC0832原理及直通、单缓冲、双缓冲三种工作方式1）分辨率分辨率它反映了输出模拟电压的最小变化值。
定义为输出满刻度电压与2n 的比值，其中n为DAC的位数。
分辨率与输入数字量的位数有确定的关系。
对于5V的满量程，采用8位的DAC 时，分辨率为5V/256=19.5mV；当采用10位的DAC时，分辨率则为5V/1024 =4・88mV。
显然，位数越多分辨率就越高。
2）建立时间建立时间是描述DAC转换速度快慢的参数。
定义为从输入数字量变化到输出达到终值误差±1/2 LSB （最低有效位）所需的时间。
3）接口形式接口形式是DAC输入醐出特性之一。
包括输入数字量的形式：十六进制或BCD,输入是否带有锁存器等。
WR2 ° ° XFERDAC0832是使用非常普遍的8位D/A转换器，由于其片内有输入数据寄存器，故可以直接与单片机接口。
DAC0832以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器。
属于该系列的芯片还有DAC0830. DAC0831,它们可以相互代换。
根据数据的输入过程，单片机与DAC0832有三种联接方式，二级缓冲器连接方式、单级缓冲器连接方式和直通连接方式。
D7 〜DO[地址译码器VccWRD7〜DOILECSWRlXFERWR2OUT1OUT2二级缓冲器联接方式D7-D0：地址译码器D7 〜DOWR'ILECSWR1XFERWR2OUTlOUT2 十单级缓冲器联接方式D7 〜DO 1=Vcc D7 〜DOILECSWRlXFERW2OUT1OUT2直通联接方式(1)单级缓冲器联接方式接口电路从图中得到输入寄存器和DAC寄存器的端口地址为7FFFH。
两个寄存器共用一个地址。
DAC0832 单
DAC0832 是8 分辨率的D/A 转换集成芯片。
与微处理器完全兼容。
这个DA 芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。
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构成。
工作方式
根据对DAC0832 的数据锁存器和DAC 寄存器的不同的控制方式，DAC0832 有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。
1、单缓冲方式。
单缓冲方式是控制输入寄存器和DAC 寄存器同时接收资料，或者只用输入寄存器而把DAC 寄存器接成直通方式。
此方式适用只有一路模拟量输出或几路模拟量异步输出的情形。
2、双缓冲方式。
双缓冲方式是先使输入寄存器接收资料，再控制输入寄存器的输出资料到DAC 寄存器，即分两次锁存输入资料。
此方式适用于多个D/A 转换同步输出的情节。
电子教材-8位D-A转换器DAC0832
——设计制作简易信号发生器
DAC0832是分辨率为8位的D/A转换器。
它的片内带有两个输入数据寄存器，电流输出，输出电流建立稳定时间为1µs，功耗为20mW。
DAC0832的引脚与结构框图如图8-1所示。
图 8-1 DAC0832 的引脚与结构框图
DAC0832内部由三部分电路组成，“8位输入锁存器”用于存放CPU送来的数字量，使输
LE加以控制。
“8位DAC寄存器”用于存放待转换数字量，入数字量得到缓冲和锁存，由1
LE控制。
“8位D/A转换电路”能输出和数字量成正比的模拟电流。
因此，DAC0832通由2
常需要外接运算放大器才能得到模拟输出电压。
DAC0832的引脚功能如下：
DI7～DI0：数字量输入引脚。
CS：片选信号，输入，低电平有效。
ILE：数据锁存允许信号，输入，高电平有效。
WR：写信号1，输入，低电平有效。
1
WR=0上述两个信号控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式，当ILE=1和1
WR=1时，为输入寄存器锁存方式。
时，为输入寄存器直通方式；当ILE=0或1
XFER：数据传送控制信号，输入，低电平有效。
DAC0832引脚图及接口电路
本节将采用大规模集成电路DAC0831实现D/A转换，并介绍DAC0832引脚图及接口电路，
采用ADC0809实现A/D转换。
（一） D/A转换器DAC0832
DAC0832是采用CMOS工艺制成的单片直流输出型8位数/模转换器。如图4-82所示，它由倒T型
拟开关、运算放大器和参考电压VREF四大部分组成。运算放大器输出的模拟量V0为：
图4-82
由上式可见，输出的模拟量 与输入的数字量（ ） 成正比，这就实现了从数字
一个8位D/A转换器有8个输入端（其中每个输入端是8位二进制数的一位），有一个模拟输出端
个不同的二进制组态，输出为256个电压之一，即输出电压不是整个电压范围内任意值，而只能是
-83是DAC0832的逻辑框图和引脚排列。
图4-83
D0~D7：数字信号输入端。
ILE：输入寄存器允许，高电平有效。
CS：片选信号，低电平有效。
WR1：写信号1，低电平有效。
XFER：传送控制信号，低电平有效。
WR2：写信号2，低电平有效。
IOUT1、IOUT2：DAC电流输出端。
Rfb：是集成在片内的外接运放的反馈电阻。
Vref：基准电压（-10~10V）。
Vcc：电源电压（+5~+15V）。
AGND：模拟地 NGND：数字地，可与AGND接在一起使用。
DAC0832输出的是电流，一般要求输出是电压，所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压
84所示。
图4-85
IN0~IN7：8路模拟信号输入端。
A1、A2、A0 ：地址输入端。ALE地址lk锁存允许输入信号，在此脚施加正脉冲，上升沿有效，此
而选通相应的模拟信号通道，以便进行A/D转换。
START：启动信号输入端，应在此脚施加正脉冲，当上升沿到达时，内部逐次逼近寄存器复位，在
始A/D转换过程。
EOC：转换结束输出信号（转换接受标志），高电平有效。
OE：输入允许信号，高电平有效。
CLOCK(CP)：时钟信号输入端，外接时钟频率一般为640kHz。
Vcc：+5V单电源供电。 、
Vref(+),Vref(-)：基准电压的正极、负极。一般Vref(+)接+5V电源，Vref(-)接地。
D7~D0：数字信号输出端。 由A2、A1、A0三地址输入端选通8路模拟信号中的任何一路进行A/D
