多功能函数发生器毕业设计
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本科毕业设计说明书实用信号发生器的设计THE DESIGN OF PRACTICAL SIGNAL GENERATOR 学院(部):电气和信息工程学院专业班级:电子信息工程学生姓名:指导教师:2011 年06 月02 日实用信号发生器的设计摘要信号发生器是一种常用的信号源,广泛地使用于电子电路、自动控制系统和教学实验。
常用的波形发生器多数采用分立元件组成,不但电路复杂、价格昂贵,而且仅能产生几种常用的信号波形,还很难精确调节各类参数,不能满足实际需要。
因此,本课题利用了AT89S52单片机、DAC0832等元件,通过软、硬结合的方式来实现和开发基于单片机的信号发生器系统。
该信号发生器能方便地产生所需信号波形,其频率、波形不但可调,也能满足精度要求。
该信号发生器系统是通过一块AT89S52单片机控制两片DAC0832芯片,其中一片是产生波形,另一片是调节波形幅度。
这种双通道工作方式,可以让波形和幅度的控制有各自对应的芯片,让其工作起来更加精确。
本系统可以产生不同频率、不同幅值的正弦波、方波和三角波,各种波形在频率要求的范围内基本可以保持很好的形状不失真,通过键盘可选择各种波形以及调节各波形的频率和幅度,最后通过液晶显示器把各个波形以及各种参数显示出来。
本系统操作起来相当简便,成本也比较低廉。
通过实验测试,系统性能优良,参数精确,不失真,波形的幅度范围0V到+5V,频率范围1HZ到1kHZ,能满足低频测试基本需要。
关键词:AT89S52单片机,DAC0832,液晶显示器THE DESIGN OF PRACTICAL SIGNAL GENERATORABSTRACTSignal generator is a common source of the signal, widely used in electronic circuits, automatic control system and the teaching experiment. The most commonly used by waveform generator composed of discrete components, circuit not only complex, expensive and can only have several common signal waveform, also difficult to adjust various parameters, we can not To meet actual needs. Therefore, the issue of the AT89S52 SCM, DAC0832, and other components, through software and hardware combination of development and to achieve the signal generator based on the SCM system. The signal generator can easily produce the required signal waveform, its frequency, not only adjustable waveform, but also to meet the requirements of precision.The signal generator system is controlled by a microcontroller AT89S52 two DAC0832 chip, which is generated a wave, another film to regulate the rate waveform. This dual-channel methods of work, allows waveform and the magnitude of the control of all of the corresponding chip, so work together more precise. This system can produce different frequencies, different amplitude of the sine wave, square wave and triangle wave, the wave of various frequencies within the scope of the basic requirements can not maintain a good shape distortion, through various optional keyboard and adjust the waveform The frequency and magnitude waveform, the final adoption of LCD as well as various parameters of various waveform displayed. The system operated with a simple and relatively low cost. Through the experimental test, excellent performance, precise parameters, no distortion, the wave range 0 V to +5 V, the frequency range 1HZ to 1kHZ, can meet the basic requirements of low frequency tests.KEY WORDS: AT89S52 SCM, DAC0832, LCD目录摘要(中文) (I)摘要(外文) ........................................................ I I 1 绪论 . (1)1.1信号发生器综述 (1)1.1.1信号发生器简介 (1)1.1.2信号发生器实现方式 (1)1.1.3信号发生器的分类 (1)1.2 研究信号发生器的目的及意义 (2)1.3本课题的研究现状 (3)1.4主要研究内容 (4)2 信号发生器系统设计 (5)2.1系统方案的比较 (5)2.2系统模块方案选择 (6)2.2.1控制模块方案选择 (6)2.2.2显示方案选择 (6)2.2.3键盘方案选择 (7)2.2.4 D/A转换方案选择 (7)2.3 系统总体方案设计 (7)2.4理论分析 (8)2.4.1电路的理论计算 (8)2.4.2波形产生相关理论 (11)3 系统硬件设计 (13)3.1单片机最小系统 (13)3.1.1单片机的介绍及资源分配 (13)3.1.2单片机最小系统及各部分介绍 (17)3.2波形产生模块设计 (20)3.2.1单片机和DAC0832的接口 (20)3.2.2幅度控制部分 (25)3.2.3 DAC0832和运放的连接 (26)3.3 键盘显示模块设计 (27)3.3.1 键盘电路原理 (27)3.3.2 键盘接口设计 (29)3.3.3 液晶显示电路 (31)4 系统软件设计 .................................... 错误!未定义书签。
多功能信号发生器设计一、设计任务设计一个多功能信号发生器,要有如下:1、输出信号波形的形式:正弦波、三角波、方波、单次脉冲。
2、输出信号的频率:20Hz~2kHz,连续可调。
3、输出信号的幅度:1V P-P~10V P-P,连续可调;单次脉冲:低电平≤0.4V,高电平3.5~5V。
4、输出信号直流电平调节范围:-5V~+5V。
5、输出信号波形精度:正弦波失真度≤2%;三角波的线性度≤1%;方波信号的上(下)升沿时间≤2μS。
二、设计方案分析信号发生器在科学实验、电子测量、自动控制、设备检测、无线通讯等领域有着广泛的应用。
信号发生器的基本功能是可以提供符合一定技术指标要求的电信号,其波形、频率、幅值均可以调节。
实现信号发生器电路的方案很多,其特点也不同,主要有模拟电路实现方案、数字电路实现方案和模数混合实现的方案。
1、采用单片机控制技术实现的信号发生器该方案的主要思路是采用编程的方法来产生希望得到的波形,用户将要输出的波形预先存储在半导体存储器中,在需要某种波形时将储存在存储器中的数据依次读出来,经过数模转换、滤波等处理后,输出该波形的信号。
该方案优点是输出信号的频率稳定,抗干扰能力强,实现任意波形的信号容易,可通过外置按键或键盘来设定所需要产生信号源的类型和频率,还可以通过显示器显示出波形的相关信息。
不足之处是由于单片机的处理数据的速度有限,当产生频率比较高的信号时,输出波形的质量将下降。
2、利用直接数字频率合成(DDS)集成芯片实现的信号发生器随着大规模集成电路制作技术的发展,采用直接数字频率合成技术实现的信号产生集成芯片应用越来越广泛。
DDS集成芯片内部主要由相位累加器、波形存储器、高速D/A转换器等环节组成,在时钟脉冲的控制下,相位累加器对输入的频率控制字不断进行累加得到相应的相位码,同时相位码序列作为地址信号去寻址波形存储器进行相位码到幅度码的转换,并输出不同的幅度编码。
这一系列不同的幅度编码经过D/A转换器得到相应的阶梯电压信号,最后经过低通滤波器平滑,即可输出相应的信号。
保密类别编号毕业论文函数信号发生器的设计系别电子信息科学系专业电子信息工程年级姓名指导教师武汉大学珞珈学院2012年5月5日摘要函数信号发生器是教学、科研中应用最广泛的仪器之一。
如果能用相对简单的实现方式和较低的成本产生具有高稳定度和精确度的常用波形,无疑将在这些领域中得到更加广泛的应用。
本设计在介绍马克西姆公司MAX038芯片基本特性的基础上,论述了采用MAX038芯片来设计多波形函数信号发生器的原理以及整体的设计,并辅以控制软件和有关的外围电路,实现了一个低成本、多功能、高精度、输出频率连续可调的频率合成式波形发生器,可输出三角波、方波、正弦波三种波形,阐述了其振荡频率控制、信号输出幅度控制、频率和幅度的控制的设计。
关键词: MAX038 函数信号发生器单片机The design of the Function signal generatorrABSTRACTFunction signal generator is one of the most widely used instruments in teaching, scientific research. Use of relatively simple implementation and lower cost to produce a common waveform with high stability and accuracy, and there is no doubt it will undoubtedly be more widely applied in these areas.The design is base on the introduction of the basic properties of the Maxim MAX038 chip, discusses the principle and the whole design of using the MAX038 chip to design multi-waveform function signal generator, and with the relevant control software and the periphery of the circuit, achieve a low cost, multi-function, high precision, output frequency adjustable frequency synthesis type waveform generator, can output the triangle wave, square wave, sine wave three waveform, expounds the design of the oscillation frequency control, signal output amplitude, frequency and amplitude control.Key words: MAX038 Function Signal Single-chip microprocessor目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1 课题研究的背景和意义 (1)1.2 设计任务和要求 (2)第二章方案的总体设计 (3)2.1 方案论证与比较 (3)2.2 函数信号发生器的总体方案 (3)第三章系统的硬件设计 (5)3.1 信号产生部分的设计 (5)3.1.1 MAX038芯片介绍 (5)3.1.2 波形选择、占空比、频率调节 (7)3.2 输出信号的放大处理 (10)3.3 信号的控制部分设计 (10)3.3.1 AT89C52单片机介绍 (11)3.2.2 单片机外围电路 (12)3.4 电源电路部分 (13)第四章系统软件设计 (15)4.1 主程序流程 (15)总结 (16)致谢 (17)参考文献 (18)第1章绪论在现代社会中,自动化技术早已渗透到社会生产的各个领域中。
函数信号发生器的毕业设计解读函数信号发生器是一种用于产生连续波形或脉冲波形的电子仪器,并且能够控制波形的频率、幅度和相位等参数。
在电子领域中,函数信号发生器是一种基本的实验工具,被广泛应用于电路设计、通信系统、嵌入式系统等领域。
函数信号发生器的毕业设计主要包含该仪器的设计原理和实现、功能要求、性能评价以及相关应用等内容。
1.模拟信号产生:函数信号发生器通常需要产生各种波形,如正弦波、方波、锯齿波等。
设计者需要选择合适的电路来实现这些波形的产生,例如使用反馈电路或者集成电路来生成正弦波。
此外,还需要考虑波形的频率范围、幅度和相位等参数的控制。
2.数字信号产生:现代的函数信号发生器通常还具备产生数字信号的能力,例如产生各种脉冲波形或者数字信号序列。
这通常需要通过数字信号处理器(DSP)或者可编程逻辑器件(FPGA)来实现,设计者需要了解数字信号处理的原理和技术。
3.参数调节和控制:函数信号发生器通常需要支持频率、幅度和相位的参数调节和控制。
这需要设计合适的控制电路,包括模拟电路和数字电路。
为了方便用户操作,还需要设计人机界面,通常使用触摸屏或者旋钮等输入设备。
此外,函数信号发生器的毕业设计还需要考虑以下几个方面的内容:1.功能要求:函数信号发生器可以根据应用需求增加多种功能,如频率测量、信号调制、多通道输出等。
设计者需要根据实际需求确定所要实现的功能。
2.性能评价:函数信号发生器的性能评价通常包括波形的稳定性、频率精度、幅度稳定度、信噪比等方面。
设计者需要设计相应的测试电路和测试方法,对函数信号发生器的性能进行评估。
3.相关应用:函数信号发生器可以用于电路分析、通信系统测试、仪器校准等多个领域。
设计者可以选择其中一个或者多个应用场景,进行实际的应用测试和评估。
最后,函数信号发生器的毕业设计需要进行完整的电路设计、软件编程和性能测试,设计者需要具备相关的电子技术和编程技能。
同时,为了使毕业设计具备一定的实用性,设计者还需要了解相关的领域知识,比如电路设计原理、数字信号处理、通信系统等。
我汉科牧女曇屮南今機本科毕业设计(论文)题目:基于单片机的函数发生器的设计和实现学院:信息工程学院专业: _______________________ 学 #: ________________________ 学生姓名:___________________ 指导教师:___________________-O一一年五月八日基于单片机的函数发生器的设计和实现XXX摘要函数发生器是一种用于产生标准信号的电子仪器,它广泛用于工业生产、科研和国防等各个领域中,所以论文选题具有一定的实用意义。
本文在介绍了函数发生器的基本概念及原理的基础上,核心采用AT89C52单片机,完成了简易的DDS函数发生器的硬件设计和软件编程,并通过调试实现了其功能和主要技术指标。
在系统的硬件部分,设计了由单片机最小系统为核心、通过接口设计,扩展了DAC转换模块、按键和LED显示模块。
其中,采用两片DAC0832实现了全数字化的频率合成器(简称DDS)。
系统的软件设计是在ke订uVision4的集成开发环境下,采用C语言完成了应用系统软件编程, 包括主程序、产生四种常用信号的程序、按键功能和显示子程序等电脑模块;模块化的编程使得程序具有可读性和易于维护的特点。
最后,作者用protel 99SE设计并制作了函数发生器的印制电路板PCB;并完成了样机的制作和调试。
在实验室里,进行了测试,结果表明系统达到设计要求。
关键词:信号发生器,AT89C52,keilc51MCU-based Function Signal Generator DesignXiongChengshuangABSTRACTThe function generator is one kind uses in producing the standard signal electronic instrumentation, it widely uses in the industrial production, the scientific research and the national defense and so on each domain, therefore the paper selected topic has certain practical significance.This article lay between the Shao function generator the basic concept and in the principle foundation, used at89C52 monolithic integrated circuit is the core, has completed the simple DDS function generator hardware design and the software programming, and has realized its function and the major technique target through the debugging.In system's hardware part, has designed by the monolithic integrated circuit smallest system for the core, through the connection design, expanded the DAC transformation module, the pressed key and the LED display module. And, used two piece of DAC0832 to realize Entire digitized frequency synthesizer (i.e. DDS). System's software design is under the keil uVision4 integrated development environment, used the C language to complete the application system software programming, including the master routine, had four kind of commonly used computer modules and so on signal procedures, pressed key function and demonstration subroutine; The modular programming enables the procedure to have the characteristic which the readability and easy to maintain.Finally, the author designed and has manufactured function generator print circuit wafer PCB with protel 99SE; And has completed prototyped manufacture and the debugging. In the laboratory, has carried on the test, finally indicated that the system achieves the design requirements.Key words:Signal generating device, 89C52,keilc51目录前言 (1)第1章函数发生器系统设计 (2)§1.1设计方案的比较 (2)§ 1. 2系统模块设计 (2)§ 1.2. 1控制模块 (3)§1.2.2按键及其显示模块: (3)§1.2.3波形产生模块 (3)§1.2.4 D/A 转换 (3)§1.3系统总体框图 (3)§ 1.4理论分析 (4)§ 1. 4. 1电路的理论计算 (4)§ 1.4.2波形产生相关理论 (6)第2章系统硬件电路的设计 (8)§2. 1单片机的接口电路 (8)§ 2. 2幅度控制模块 (10)§ 2. 2. 1单片机与DAC0832的接口 (10)§ 2. 2. 2 DAC0832与运放的连接 (10)第3章系统软件设计 (13)§ 3. 1系统软件设计方案 (13)§ 3. 2系统软件流程图 (14)§3.3信号产生程序 (15)§ 3. 3. 1正弦波产生 (15)§3. 3. 2三角波产生 (15)§3. 3. 3方波产生 (15)§3. 3. 4锯齿波的产生 (16)第4章系统调试与测试 (17)§4. 1 调试 (17)§ 4. 2 测试 (19)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录 (25)刖吕函数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。
JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 数字电路课程设计报多功能函数发生器学院名称:专业:班级:姓名:学号:指导教师姓名:目录前言: (1)一、设计任务: (3)二、题目分析与整体构思: (4)三、硬件电路设计: (5)四、程序设计: (10)五、心得体会: (13)附录: (14)参考文献: (14)多功能函数发生器设计报告前言函数信号发生器是一种能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路。
函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
通过对函数波形发生器的原理以及构成分析,可设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的函数波形发生器。
通过运用VHDL语言编程,通过运用软件Quartus II 6.0,逐渐掌握EDA的用法,熟练步骤,对以后的学习与工作做了很好的铺垫;剖析整个系统运行的步骤与工作原理,从而完成对整个设计的理论分析任务,以次来指导其它设计过程;硬件电路设计主要是设计相关模块的设计思想的可视化,是相关模块的电路图的汇总和其相关仿真波形的集锦,该部分条理清晰,思路明确,从中我们可以清晰地看到该设计方案的具体模块和整个设计的原理结构实图;程序设计这一部分主要阐述该设计的设计方法与设计思想,进一步从软件设计上揭示设计构思,主要包含了整个设计所用到的模块的硬件描述语言的设计,通过这一部分的学习,对《VHDL语言》的设计方法有了进一步的学习,对其相关语言设计规范有了更深层次的掌握,能够更加熟练的做一些编程设计。
最后通过设计了解到基于PLD的EDA技术的发展和应用领域不断的扩大与深入EDA技术在电子信息、通信、自动控制及计算机应用等领域的重要性日益突出。
随着技术市场与人才市场对EDA技术的需求不断提高,产品的市场效率和技术要求也将会影响到教学与科研领域,因此这一次课程设计的开展很好的把握住了教学的改革方向,更好的锻炼了学生理论联系实践的能力。
毕业设计题目简易多功能函数信号发生器院、系信息工程系专业电子信息工程姓名学号指导教师2010年5月20日毕业设计(论文)开题报告2010 年月日学生姓名学号200814706 专业电子信息工程题目名称简易多功能函数信号发生器课题来源导师提供主要内容背景函数信号发生器是一种能能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
现在我们通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易发生器。
我们通过对电路的分析,参数的确定选择出一种最适合本课题的方案。
在达到课题要求的前提下保证最经济、最方便、最优化的设计策略。
按照设计的方案选择具体的原件,焊接出具体的实物图,并在实验室对焊接好的实物图进行调试,观察效果并与课题要求的性能指标作对比。
最后分析出现误差的原因以及影响因素。
课题的目的和意义通过本次设计掌握产品设计的流程,能灵活的使用S52单片机,并根据设计要求选择合适的元器件,充分考虑了产品的成本,同时通过模块框图到电路图再到仿真,充分理解了相关软件,如proteus的使用,也对整个产品设计时的调试等必要的环节有了更深刻的体会。
本次设计的意义在于通过选元件,连线焊接,调试检测等过程,锻炼自己的理论联系实际的能力和实际操作能力,从而综合性地巩固所学的知识。
这次设计使我们学会综合的运用所学专业知识去分析、解决实际问题;较熟练地掌握了通过文献检索、资料查询从而获取新知识的方法;巩固了计算机软件、硬件或应用系统设计和开发的基本能力。
系统的功能要求本次设计包含以下部分:LCD液晶显示,电源部分,按键控制模块,数模装换模块。
同时在设计上采用智能化、人性化的思路,使该系统具有了良好的显示效果和简便的操作。
设计思路如下:1.在编程语言的选择上,充分考虑了软件编程的灵活性。
所以本设计采用C语言作为编程语言。
目录第一章第一章 绪论...........................................2 第二章第二章 外围设备 (3)2.1 复位电路...............................................................3 2.2 系统时钟 (5)第三章第三章 单片机内部结构及其资源分配 (6)3.1 单片机的内部结构...................................................6 3.2 ADC0832内部结构及配置 (7)第四章编写程序及其对程序的简易分析....................................10 第五章与同波波类形发生器作比较.. (13)5.1几种简单的占空比可调脉冲电路.................................13 5.2单片多波形发生器 (14)结论结论........................................................................................................................16 致谢致谢........................................................................................................................17 文献参考 (18)第一章 绪论第一章单片机一直被视为难学的课程之一,“难”的方面是多方面的,如涉及知识面广,该念难于理解,但是一个不可忽略的原因就是“单片机”难以自学,且没有足够的实验实践机会。
单片机是将CPU,定时器,计数器,接口等集中到一块芯片上的计算机。
时至今日,单片机已由8位机发展成为32位机甚至更高。
目录第一章绪论 (2)第二章外围设备 (3)2.1 复位电路 (3)2.2 系统时钟 (5)第三章单片机内部结构及其资源分配 (6)3.1 单片机的内部结构 (6)3.2 ADC0832内部结构及配置 (7)第四章编写程序及其对程序的简易分析 (10)第五章与同波波类形发生器作比较 (13)5.1几种简单的占空比可调脉冲电路 (13)5.2单片多波形发生器 (14)结论 (16)致谢 (17)文献参考 (18)第一章绪论单片机一直被视为难学的课程之一,“难”的方面是多方面的,如涉及知识面广,该念难于理解,但是一个不可忽略的原因就是“单片机”难以自学,且没有足够的实验实践机会。
单片机是将CPU,定时器,计数器,接口等集中到一块芯片上的计算机。
时至今日,单片机已由8位机发展成为32位机甚至更高。
其性价比更加优异,集成度更高,体积更小,可靠性更高,控制功能更强,需求电压低,耗能更低,更重要的是他引用与航天航空,国防军事,工业测控等领域。
本文介绍一种用8 751单片机构成的波形发生器,可产生三角波、方波、锯齿波和正弦波等多种波形,波形的周期可用程序改变,并可根据需要选择单极性输出或双极性输出,具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。
其外围结构设置如图1。
第2页共18页第二章外围设备2.1复位电路同任何微型计算机应用系统一样,MCS-51系列单片机8751的复位功能是不可缺少的,复位即是所谓的冷热启动,8751一旦复位,其CPU就会自动地使其内部初始化,并自动装初值。
重新开始从PC=0000H执行.(1)对复位信号的要求。
此8751单片机是通过外部复位电路给其复位信号端子RST/VPD提供一个强制性电平信号来实现的,即在CPU时钟振荡系统正常工作情况下,若给出RET端输入一个至少有两个机器周期时间长的高电平信号就可实现复位,CPU内部复位是在RST(RESET)端变成高电平的第二个机器周期时间内进行的,并在RST端信号由高电平变为低电平时,CPU将自动的从程序存储器0000H地址单元开始取指令并执行程序,如果RST端一直保持高电平,则单片机就会一直保持循环复位的状态,一般情况下这种状态是不允许的。
(2)复位电路根据以上8751单片机对复位电路的要求以及通常采用的上电复位和手动上电复位两种方法,MCS-51单片机典型的既具有上电复位功能又具有手动复位功能的复位电路如图2所示。
上电复位通常用于单片机的冷启动,即单片机的初始复位,其工作原理是图2电源开关接通瞬间,由于电容C两端的电压不能突变,并经过反相器倒向后,使得RST/VPD为高电平,此后,UCC 经R1给电容C不断充电,电容上的压降不断升高,即反相器输入端电位不断升高,这样经反相器倒向后,使得RST/VPD端电位不断降低,只要R1C充电时间常数足够大,就可以保证RST/VPD端有足够的至少是两个机器周期时间的TTL高电平信号使单片机可靠复位,随着电容C充电时间的延长,RST/VPD端电位将逐步下降与TTL 电平使单片机脱离复位状态。
手动复位通常用于此单片机的热启动,即单片机在工作状态的复位,在图2中,将开关用手压合一次即可使单片机复位,其工作原理是用手压合一次开关S 2,S2的闭合时间一般约为几毫秒到几十毫秒,S2如此长的闭合时间能保证电容充分放电后,反相器的输入端仍有充分长的时间处于低电平,这样,即保证了RST /VPD端有足够长的时间处于高电平,使单片机可靠复位,当手松开时,S2打开,U CC 经R1给电容C不断充电,反相器输入端电位不断上升,RST/VPD端电压不断下降,当RST/VPD端电位下降到TTL电平时,单片机也就脱离了复位状态。
(3)复位电路的作用复位电路的作用是使单片机初始化,即通过复位把单片机内部的各个部分恢复到预先已知的特定状态,使之成为编制程序、执行程序和调试程序的起点。
MCS-51单片机复位的作用是使控制信号和ALE设置为输入状态,即 =1,ALE=1,并使CPU中的特殊功能寄存器处于如下表1所示的特定初始复位状态,如复位后,P 0-P输出高电平,SP指针重新赋值为07H,其他特殊功能寄存器和程序寄存器、PC均被清零。
表1 MCS-51系列8751单片机复位后内部寄存器的状态复位对单片机内部RAM的状态没有影响,一般在冷启动情况下,内部RAM 的内容是不确定的随机数,在热启动情况下,内部RAM的内容不会改变。
2.2 系统时钟第4页共18页系统时钟是CPU 形成系统控制信号的时间基准,协调8751各功能部件的正常逻辑运行,此8751单片机的时钟是由时钟电路产生的,其端子共有两个:XATL 1(19端子)是其芯片内部振荡电路(单极反相放大器)的输入端;XATL 2(18端子)是其芯片内部振荡电路(单极反相放大器)的输出端,MCS-51系列单片机的系统时钟可由内部时钟和外部时钟两种方式产生。
(1)内时钟方式此MCS-51单片机内部时钟产生方式是利用芯片内部的单级反相器振荡电路在XTAL 1和ATAL 2两端子上外接定时元件产生自激振荡来形成系统时钟的。
用示波器在ATAL 2端可观察到所产生的系统时钟信号。
内部时钟产生方式的外接电路如右图3所示:定时元件一般采用石英晶振(简称晶振)和电容组成并联谐振电路,这样在芯片内部便可产生与外加晶振同频率的振荡时钟信号,一般晶振频率可以在1.2MHz 和12MHz 之间任意选择,电容C 1,C 2可以在20-60pF 之间任意选择,本单片机选择30pF ,电容C 1 ,C 2对振荡频率可起微调作用, (2) 外时钟方式MCS-51系列单片机外部时钟产生方式是利用外部振荡器产生的振荡钟信号形成系统时钟的,如下图4所示.外部振荡器的输出信号应接在XTAL1端子上,且XTAL2端子应接地,振荡信号的频率应低于12MHz,由于XTAL1端子的电平不是TTL电平,故应接上一位拉电阻,该时钟产生方式仅在整个单片机系统已有时钟源或者为了取得时钟上的同步时才使用。
第三章内部结构及资源分配3.1 使用单片机的内部结构(1)8751单片机的主要功能特点;l 8位CPUl 51系列的单片机片内RAM为128字节(包括8751)l 片内有4K EPROMl 有2个优先级的5个中断源结构l 有4个输入/输出接口(P0,P1,P2,P3均为8位并行口)l 有2个16位定时/计数器l 布尔处理器(2)单片机的结构组成第6页共18页MCS-51系列单片机的内部组成及结构框图如下图5所示:3.2 ADC0832内部结构及配置完成D/A转换或A/D转换的线路有多种,特别是单片大规模集成A/D、D/A问世,为实现这种转换提供了极大的方便。
借助手册提供的器件性能指标及典型应用电路,即可正确使用这些器件。
本设计将采用大规模集成电路DAC0832实现D/A转换。
(一) D/A转换器DAC0832DAC0832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6所示,它由倒T型R-2R电阻网络、模拟开关、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:由上式可见,输出的模拟量与输入的数字量(DR-1.2R-1+A+D.20)成正比,这就实现了从数字量到模拟量的转换。
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。
输入可有28=256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256个可能值。
图7是DAC0832的逻辑框图和引脚排列。
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,低电平有效图6单片直流输出型8位数/模转换器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。
图7 DAC0832的逻辑框图和引脚排列第8页共18页Vref:基准电压(-10-+10V)。
Vcc:是源电压(+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。
IN0-IN7:8路模拟信号输入端。
A1、A2、A0 :地址输入端。
ALE地址锁存允许输入信号,在此脚施加正脉冲,上升沿有效,此时锁存地址码,从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,在下降沿到达后,开始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转换。
第四章编写程序及简易分析系统软件包括延时子程序在内的波形发生程序组成,采用查询方式扩展中断源控制程序产生的波形,根据图1中的外围设置结构图,编写参考程序如下:ORG 0013HLJMP EXINTORG 100HEXINT: ORL P1, #0FH ;P1口低4位为输出 JB P1.0, SERV1 ;选择锯齿波JB P1.1, SERV2 ;选择三角波JB P1.2, SERV3 ;选择矩形波JB P1.3, SERV4 ;选择正弦波RETI ;中断返回SETV1: MOV A, #00H ;初始化MOV R3, #0FEHMOV DPTR, #7FFFH ;取入口地址MM: MOVX @DPTR, A ;送转换INC ALCALL LOOP2 ;决定波形坡度DJNZ R3, MM ;判断转移SJMP EXINTSERV2: MOV A, #00H ;初始化MOV DPTR, #7FFFH ;取入口地址SS1: MOVX @DPTR, A ;送转换LCALL LOOP2 ;决定波形坡度SS2: INC ACJNE A , #0FFH, SS1 ;判断波形是否达到峰值SS3: DEC A ;波形开始下降MOVX @DPTR, A ;送转换LCALL LOOP2 ;决定波形坡度JNZ SS3 ;判断波形是否达到谷值SJMP EXINT ;产生下一个周期SERV3: MOV A, #00H ;初始化MOV DPTR, #7FFFH ;取入口地址MOVX @DPTR, A ;送转换LCALL LOOP1 ;调用子程序MOV A, #0FFHMOVX @DPTR, A ;送转换LCALL LOOP2 ;调用子程序SJMP EXINT ;产生下个周期波形 SERV4: MOV R5, #0FEH ;置偏移量第10页共18页SIN: MOV A, R5MOV DPTR, #500H ;从表格中取数MOVC A, @A+DPTR ;送入寄存器中MOV DPTR, #7FFFH ;取入口地址MOVX @DPTR , A ;送转换LCALL LOOP2INC R5 ;偏移量加一CJNE A, #0D9H, SINSJMP EXINTORG 500H ;正弦波表格DB:80H,83H,86H,89H,8AH,8DH,90H,93H,96H,99H,9EH,0A2H,0A5H,0A8H,0ABH,0AEHDB:0B1H,0B4H,0B7H,0BAH,0BCH,0BFH,0C2H,0C5H,0C7H,0CAH,0CCH,0CFH,0D1H, 0D4H,0D6H,0D8HDB:0DAH,0DDH,0DFH,0E1H,0E3H,0E5H,0E7H,0E9H,0EAH,0ECH,0EEH,0EFH,0F1H,0 F2H,0F4H,0F5HDB:0F6H,0F7H,0F8H,0F9H,0FAH,0FBH,0FCH,0FDH,0FDH,0FEH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0F FH,0FFH第10页共18页DB:0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FDH,0FDH,0FCH,0FBH,0FAH,0F9H, 0F8H,0F7H,0F6HDB:0F5H,0F4H,0F2H,0F1H,0EFH,0EEH,0ECH,0EAH,0E9H,0E7H,0E5H,0E3H,0E1H,0DFH,0DDH,0DAHDB:0D8H,0D6H,0D4H,0D1H,0CFH,0CCH,0CAH,0C7H,0C5H,0C2H,0BFH,0BCH,0BAH,0BFH,0B4H,0B1HDB:0AEH,0ABH,0A8H,0A5H,0A2H,9FH,9CH,99H,96H,93H,90H,8DH,89H,86H,83H, 80HDB :80H,7CH,79H,76H,72H,6FH,6CH,69H,66H,63H,60H,5DH,5AH,57H,55H,51H DB:4EH,4CH,48H,45H,43H,40H,3DH,3AH,38H,35H,33H,30H,2EH,2BH,29H,27H DB: 25H,22H,20H,1EH,1CH,1AH,18H,16H,15H,13H,11H,10H,0EH,0DH,0BH,0AH DB: 09H,08H,07H,06H,05H,04H,03H,02H,02H,01H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB:00H,00H,00H,00H,00H,00H,01H,02H,02H,03H,04H,05H,06H,07H,08H,09H DB ;0AH,0BH,0DH,0FH,10H,11H,13H,15HRETILOOP1: MOV R7, #14H ;装入计数初值DEL1: MOV R6, #7BH ;装单循环延时值NOPDEL2: DJNZ R6, DEL2 ;2×123+2=248usDJNZ R7, DEL1 ;(248+2)×20+1=5.001ms RETLOOP2: MOV R5, #0AH ;装入计数初值DEL3: MOV R4, #7BH ;装单循环延时值NOPDEL4: DJNZ R4, DEL4 ;2×123+2=248usDJNZ R5, DEL3 (248+2)×10+1=2.5001msRETEND该参考程序是由图1外围设置的硬件所决定的全部程序使用2 个子程序,即LO OP1,LOOP2。