综合实验设计报告
学生姓名:刘哲学号：2011301020104
学院:电气工程学院
班级: 电信111
题目: 波形发生器的设计
指导教师：尹维春、王冬铂职称: 2015 年 1 月 12 日
一．设计要求
综合运用电子技术解决电力系统中的实际应用问题，完成电子系统的设计、模拟电路和数字电路的构成、仿真和电路测试。
基本要求要求学生学会使用电子电路的测试、熟练应用相关仪器仪表和设备。完成电路设计、仿真、硬件电路实现、相关程序编写和指标测试，写出详细的工程实践报告。微信：413605930
二．设计原理及框图
系统软件由主程序和产生波形的子程序组成，软件设计主要是产生各种波形的子程序的编程，通过编程可得到各种波形。周期的改变可采用插入延时子程序的方法来实现。
图1 主程序流程图
信号的产生:
利用8位D/A转换器DAC0808,可以将8位数字量转换成模拟量输出。数字量输入的范围为0~255，对应的模拟量输出的范围在VREF-到VREF+之间。根据这一特性，可以利用单片机的并行口输出的数字量，产生常用的波形。例如，要产生幅度为0~5V的锯齿波，只要将DAC0808的VREF-接地，VREF+接+5V，单片机的并行口首先输出00H，再输出01H、02H，直到输出FFH，再输出00H，依此循环，这样在图4.2所示的V out端就可以看到在0到5V之间变化的锯齿波。
三．器件说明
3.1 MCS-51单片机的内部结构
3.1.1 内部结构概述
典型的MCS-51单片机芯片集成了以下几个基本组成部分：
1. 一个8位的CPU
2. 128B或256B单元内数据存储器（RAM）
3. 4KB或8KB片内程序存储器（ROM或EPROM）
4. 4个8位并行I/O接口P0~P3。
5. 两个定时/计数器。
6. 5个中断源的中断管理控制系统。
7. 一个全双工串行I/O口UART（通用异步接收、发送器）
8. 一个片内振荡器和时钟产生电路。
图2 单片机引脚
3.1.2 CPU结构
CPU 是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。
1. 运算器
运算器以完成二进制的算术/逻辑运算部件ALU为核心。它可以对半字节（4）、单字节等数据进行操作。例如，能完成加、减、乘、除、加1、减1、BCD码十进制调整、比较等算术运算，完成与、或、异或、求反、循环等逻操作，操作结果的状态信息送至状态寄存器。
运算器还包含有一个布尔处理器，用以处理位操作。它以进位标志位C为累加器，可执行置位、复位、取反、位判断转移，可在进位标志位与其他可位寻址的位之间进行位数据传诵等操作，还可以完成进位标志位与其他可位寻址的位之间进行逻辑与、或操作。
2.程序计数器PC
PC是一个16位的计数器，用于存放一条要执行的指令地址，寻址范围为64kB，PC有自动加1功能，即完成了一条指令的执行后，其内容自动加1。
3.指令寄存器
指令寄存器用于存放指令代码。CPU执行指令时，由程序存储器中读取的指令代码送如指令寄存器，经指令译码器译码后由定时有控制电路发出相应的控制信号，完成指令功能。
3.1.3 存储器和特殊功能寄存器
1.存储器（Memory）是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机中的全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。
2.特殊功能寄存器
特殊功能寄存器（SFR）的地址范围为80H～FFH。在MCS－51中，除程序计数器PC和四个工作寄存器区外，其余21个特殊功能寄存器都在这SFR块中。其中5个是双字节寄存器，它们共占用了26个字节。各特殊功能寄存器的符号和地址见附表2。其中带＊号的可位寻址。特殊功能寄存器反映了8051的状态，实际上是8051的状态字及控制字寄存器。用于CPU PSW便是典型一例。这些特殊功能寄存器大体上分为两类，一类与芯片的引脚有关，另一类作片内功能的控制用。与芯片引脚有关的特殊功能寄存器是P0～P3，它们实际上是4个八位锁存器（每个I/O口一个），每个锁存器附加有相应的输出驱动器和输入缓冲器就构成了一个并行口。MCS－51共有P0～P3四个这样的并行口，可提供32根I/O线，每根线都是双向的，并且大都有第二功能。其余用于芯片控制的寄存器中，累加器A、标志寄存器PSW、数据指针DPTR等的功能前已提及。微信：413605930
3.2 P0-P3口结构
P0口功能:P0口具有两种功能：第一，P0口可以作为通用I/O接口使用，P0.7—P0.0用于传送CPU的输入/输出数据。输出数据时可以得到锁存，不需外接专用锁存器，输入数据可以得到缓冲。第二，P0.7—P0.0在CPU访问片外存储器时用于传送片外存储器de低8位地址，然后传送CPU对片外存储器的读写P1口功能:P1口的功能和P0口de第一功能相同，仅用于传递I/O输入/输出数据。
P2口的功能:2口的第一功能和上述两组引脚的第一功能相同，即它可以作为通用I/O使用。它的第二功能和P0口引脚的第二功能相配合，作为地址总线用于输出片外存储器的高8位地址。
P3口功能:P3口有两个功能：第一功能与其余三个端口的第一功能相同；第二功能作控制用，每个引脚都不同。
P3.0—RXD串行数据接收口
P3.1—TXD串行数据发送口
P3.2—INT0外中断0输入
P3.3—INT1外中断1输入
P3.4—T0计数器0计数输入
P3.5—T1计数器1计数输入
P3.6—WR外部RAM写选通信号
P3.7—RD外部RAM读选通信号
3.3 时钟电路和复位电路
单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作的时间基准；复位操作则使单片机的片内电路初始化，使单片机从一种确定的状态开始运行。
3.3.1时钟电路
单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡和外部振荡方式。
图3 时钟部分电路图
在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器或陶瓷谐振荡器，构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自积振荡，并产生振荡时钟脉冲。晶振通常选用6MHZ、12MHZ、或24MHZ。
单片机的时序单位
振荡周期:晶振的振荡周期，又称时钟周期，为最小的时序单位。
状态周期:振荡频率经单片机内的二分频器分频后提供给片内CPU的时钟周期。因此一个状态周期包含2个振荡周期。
机器周期:1个机器周期由6个状态周期12个振荡周期组成，是计算机执行一种基本操作的时间单位。
