波形发生器实验报告

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 单片机课程设计报告

波形发生器

2014 年02 月23日

1、用户需求

1、产生三角波、方波、正弦波信号

2、输出信号的频率和幅度可以通过按键来改变,，分析波形产生的最高频率。

2、设计任务

基于AT89C51的波形发生器主要功能如下：

（1）可以三产生角波、方波、正弦波信号并通过按键控制。

（2）输出信号的频率和幅度可以通过按键来改变，分析波形产生的最高频率。

（3）以单片机为核心，经过D/A转换和放大电路的处理，最后输出信号。

3、原理框图及说明

根据设计任务，设计如下框图：

图1、原理框图

电源部分，为单片机提供5V稳压电源；8位按键提供给用户用来选择需要输出的波形，以及修改频率及方波占空比；数码管显示所选择的的波形代号，1代表正弦波，2代表方波，3代表锯齿波，4代表三角波；幅度调节电路用来调节输出波形的幅度；D/A转换及放大电路可以将数字信号转换成模拟信号输出我们所需要的波形；显示电路则是将波形显示在屏幕上。

89C51上电后，扫描P1口，判断是否有键按下，进行相应的操作。

根据原理框图，设计电路图如附件1.

设置的3位按键分别为S1代表正弦波，S2代表方波，S3代表锯齿波，S4代表三角波，S5代表增加方波占空比，S6代表减小方波占空比，S7代表增加频率，S8代表减小频率。

4、主要电路说明、元件选择及参数计算

简易函数信号发生器原件清单如下：

4.1主控芯片单片机的介绍

(1)AT89C51的引脚如图2.2所示。

AT89C51单片机的40个引脚可分为：电源引脚2根、时钟引脚两根、控制引脚4根、输入/输出引脚32根。各引脚功能描述如下：

（1）主电压引脚

●V CC：电源端，正常工作时接+5V电源

● V SS：接地端

（2）时钟引脚

●XTAL1：内部振荡电路的反相放大器的输入端，接外部晶振和微调电容的一端。采用外部时钟电路时，对HMOS型工艺的单片机而言，此引脚应接地；对CHMOS型而言，此引脚应接外部时钟的输入端。

●内部振荡电路的反相放大器的输出端，接外部晶振和微调电容的另一端。采用外部时钟电路时，对HMOS型工艺的单片机而言，此引脚应接外部时钟的输入端；对CHMOS型而言，此引脚悬空。

(3）控制引脚

●RST/V PD：复位信号/备用电源输入引脚。当振荡运行时，RST引脚保持2个机器周期的高电平后，就可以使8051完成复位工作。该引脚的第二功能是V

，

PD

掉电期间，该引脚可接即备用电源的输入端，具有掉电保护功能。在主电源V

CC

向内部RAM提供备用电源，保持内部RAM中的数据不丢失。+5V备用电源，由V

PD

● ALE/PROG:地址锁存允许信号/编程脉冲输入端。当CPU访问片外存储器时，ALE输出信号控制锁存P0口的低8位地址，从而实现P0口的数据与低位地

/6）址的分时复用。当8051上电正常工作后，ALE端以不变频率（振荡器频率的f

osc

周期性地输出正脉冲信号。该脉冲可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。该引脚的第二功能PROG是做编程脉冲的输入端。

● PSEN：外部程序存储器读选通信号端，低电平有效。

● EA/V pp ：内部

ROM 和外部ROM 选择端/编程电压输入端。当EA 接高电平时，

CPU 访问片内ROM ，但当PC 值超过0FFFH 时，将自动转去执行片外ROM 指令；当EA 接低电平时，CPU 访问片外ROM 。该引脚的第二功能是V pp 是作为编程电压的输入端。

（4）输入/输出引脚

● P0.0～P0.7:P0

口的8位口线。P0口是一个8位漏极开路型双向I/O ，既

可作地址/数据总线使用，又可作通用的I/O 口使用。当CPU 访问片外存储器时，P0口分时先作低8位地址总线，后作双向数据总线，P0口能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL 电路。

● P1.0～P1.7:P1口的8位口线。P1口是一个带有内部上拉电阻的8位准

双向I/O 口。作为通用的I/O 口，它能驱动4个LSTTL 负载。

● P2.0～P2.7:P2口的8位口线。P2口是一个带有内部上拉电阻的的8位

准双向I/O 口。当CPU 访问片外存储器时，P2口输出高8位地址总线，与P0口配合，组成16位片外存储器单元地址。P2口驱动4个LSTTL 负载。

(5)DAC0832是8位CMOS 数/模转换芯片，其特点如下：

● 分辨率8位的并行D/A 转换器。

● 双列直插式（DIP ）封装，CMOS 低功耗（功耗为20mW ）器件。

● 单电源供电。参考电压为-10V ～+10V ，从+5V ～+15V 均可正常工作。 ● 电流输出型芯片，需外接运算放大器。 ● 电流建立时间为1us 。

● 片内二级数据缓存，数据输入可采用双缓冲、单缓冲和直通方式。

数/模转换器DAC0832由1个8位数据寄存器、1个8位DAC 寄存器、1个8位D/A 转换器和控制逻辑组成。

DAC0832各引脚功能：

● D7～D0:8位数字量输入端，接CPU 数据线D7～D0。

● I OUT1:模拟电流输出端1，输出值随DAC 寄存器内容线性变化。

● I OUT2模拟电流输出端2，I OUT1 + I OUT2 =常数。一般情况下，在单极性输出时，I OUT2接地，在双极性输出时I OUT2接运算放大器。

● Vref ：参考电压输出端。Vref 可以外接一个正电压，也可以接一个负电压，范围为-10V ～+10V 。参考电压决定数字量0～255（00H ～FFH ）转化出来的模拟量电压值的幅度。

● Rfb ：反馈电阻输出引脚。DAC0832是电流输出，为了取得电压输出，需在电流输出端接运算放大器，构成I/V 转换电路。DAC0832内部已经有反馈电阻，所以Rfb 端可以直接与外部运算放大器相连，相当于将一个反馈电阻接在运算放大器的输出端和输入端之间。

● Vcc ：电源电压。AGND ：模拟量地。DGND ：数字量地。 ● CS ：片选信号，低电平有效。当CS=0时，DAC0832工作。 ● ILE ：输入锁存器允许信号，高电平有效。

● WR1：写控制信号1，低电平有效。WR2：写控制信号2，低电平有效。 ● XFER ：数据传送信号，低电平有效。