前言
第一章 緒論
1.1波形發(fā)生器簡(jiǎn)介
1.2 單片機(jī)相關(guān)介紹
1.3 設(shè)計(jì)意義
1.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容
第二章 方案比較、設(shè)計(jì)和論證
2.1 單片機(jī)方案
2.2 D/A轉(zhuǎn)換器接線方式
第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.2 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)
第四章 系統(tǒng)調(diào)試及仿真
4.1系統(tǒng)仿真
第五章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄 程序清單
前言
隨著電子測(cè)量技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的緊密結(jié)合,一種新的信號(hào)發(fā)生器-----波形發(fā)生器應(yīng)運(yùn)而生。所謂波形發(fā)生器是能夠產(chǎn)生大量的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和用戶定義信號(hào),并保證高精度、高穩(wěn)定性、可重復(fù)性和易操作性的電子儀器。單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支,有著廣泛的應(yīng)用范圍。本文介紹的是利用89C51單片機(jī)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器件DAC0832產(chǎn)生所需不同信號(hào)的低頻信號(hào)源,其信號(hào)幅度和頻率都是可以按要求控制的。本設(shè)計(jì)核心任務(wù)是:以AT89C51為核心,結(jié)合D/A轉(zhuǎn)換器和DAC0832等器件,用仿真軟件設(shè)計(jì)硬件電路,用匯編語(yǔ)言編寫驅(qū)動(dòng)程序,以實(shí)現(xiàn)程序控制產(chǎn)生正弦波、三角波、方波、三種常用低頻信號(hào)。可以通過按鍵選擇波形和輸入任意頻率值。
關(guān)鍵詞:AT89C51單片機(jī);信號(hào)發(fā)生器;DAC0832
第一章 緒論
1.1波形發(fā)生器簡(jiǎn)介
以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了一個(gè)低頻函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)發(fā)生器采用數(shù)字波形合成技術(shù),通過硬件電路和軟件程序相結(jié)合,可輸出自定義波形,如正弦波、方波、三角波及其他任意波形。波形的頻率和幅度在一定范圍內(nèi)可任意改變。介紹了波形的生成原理、硬件電路和軟件部分的設(shè)計(jì)原理。介紹了單片機(jī)控制D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生上述信號(hào)的硬件電路和軟件編程、DAC0832 D/A轉(zhuǎn)換器的原理和使用方法、AT89C51以及與設(shè)計(jì)電路有關(guān)的各種芯片、關(guān)于產(chǎn)生不同低頻信號(hào)的信號(hào)源的設(shè)計(jì)方案。該信號(hào)發(fā)生器具有體積小、價(jià)格低、性能穩(wěn)定、功能齊全的優(yōu)點(diǎn)。
1.2 單片機(jī)相關(guān)介紹
單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支,也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī),特別適用于控制領(lǐng)域,故又稱為微控制器。
通常,單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成,內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件:中央處理器、存儲(chǔ)器和 I/O接口電路等。因此,單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合,便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。
單片機(jī)經(jīng)過1、2、3代的發(fā)展,目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展,它們的CPU功能在增強(qiáng),內(nèi)部資源在增多,引腳的多功能化,以及低電壓,低功耗。
1.2.1 D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832是雙列直插式8位D/A轉(zhuǎn)換器。能完成數(shù)字量輸入到模擬量(電流)輸出的轉(zhuǎn)換。其主要參數(shù)如下:分辨率為8位,轉(zhuǎn)換時(shí)間為1μs,滿量程誤差為±1LSB,參考電壓(+10/span>-10)V,供電電源為(+5~+15)V,邏輯電平輸入與TTL兼容。在DAC0832中有兩級(jí)鎖存器,第一級(jí)鎖存器稱為輸入寄存器,它的允許鎖存信號(hào)為ILE,第二級(jí)鎖存器稱為DAC寄存器,它的鎖存信號(hào)也稱為通道控制信號(hào) /XFER。
1.3設(shè)計(jì)意義
使用單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的控制方案主要是考慮到其低廉的成本和易學(xué)易用的特性,相較于類似ARM這類性能更為強(qiáng)大的控制方案,單片機(jī)的性能并非其優(yōu)勢(shì)所在。但是如何充分利用單片機(jī)已有的功能進(jìn)行最大化的開發(fā)才是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。
總的來說,本設(shè)計(jì)意義有如下2個(gè)方面:
(1)波形發(fā)生器應(yīng)用進(jìn)行研究和開發(fā);
(2)探究單片機(jī)在信號(hào)發(fā)生器中應(yīng)用,舉一反三,延伸到其他類似領(lǐng)域的應(yīng)用;
1.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容
本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括如下幾個(gè)方面:
(1)設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方案;
(2)設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)和周邊電路;
(3)設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的電路分布和接線;
(4)使用匯編語(yǔ)言編寫整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行所需要的程序;
第二章 方案比較、設(shè)計(jì)和論證
2.1 單片機(jī)方案
采用標(biāo)準(zhǔn) AT89C51單片機(jī)作為控制器;波形選擇通過按鍵來選擇,波形通過DAC0832。按以上系統(tǒng)框架設(shè)計(jì),占用單片機(jī)端口資源少。該系統(tǒng)具有電路簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)方便,顯示亮度高,可靠性高等特點(diǎn)。
2.2 D/A轉(zhuǎn)換器接線方式
采用直通接線方式;此接線方式接線簡(jiǎn)單、編程簡(jiǎn)單。
第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1.1 系統(tǒng)流程圖該系統(tǒng)采用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理及控制核心,由單片機(jī)完成人機(jī)界面、系統(tǒng)控制、信號(hào)的采集分析以及信號(hào)的處理和變換,采用按鍵輸入,利用虛擬示波器顯示波形的方案。將設(shè)計(jì)任務(wù)分解為按鍵電路、輸出轉(zhuǎn)換電路等模塊。圖3-2為系統(tǒng)的總體框圖。
3.2硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)
3.2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)AT89C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī),因此,這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單﹑可靠。用AT89C51單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí),只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可,如圖89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)所示。由于集成度的限制,最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點(diǎn):
(1)有可供用戶使用的大量I/O口線。
(2)內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。
(3)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。
標(biāo)準(zhǔn)的51為8K程序空間,128字節(jié)的RAM,32條端口,5個(gè)中斷,2個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器,12個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行一條基本指令,最長(zhǎng)的除法為48個(gè)周期。
本系統(tǒng)的放大電路如圖3-4所示:
波形產(chǎn)生的原理:
1、內(nèi)存中首先存儲(chǔ)波形的數(shù)字量值數(shù)組TABLE;
2、51單片機(jī)讀取數(shù)組中的值,送入D/A轉(zhuǎn)換器;
3、D/A轉(zhuǎn)換器將輸入的數(shù)字值轉(zhuǎn)換成模擬量輸出;
4、D/A輸出的模擬電流量通過運(yùn)放轉(zhuǎn)換成電壓量輸出。
由單片機(jī)采用編程方法產(chǎn)生四種波形、通過DA轉(zhuǎn)換模塊DAC0832在進(jìn)過濾波放大之后輸出。其電路圖3-5如下:
圖3-5波形產(chǎn)生電路
3.2.4控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路圖第四章 系統(tǒng)調(diào)試及仿真
4.1系統(tǒng)仿真
單擊仿真界面左下方的開始按扭,仿真就開始了。具體仿真過程如下:
(1)f=50HZ正弦波的調(diào)試結(jié)果
通過這次課程設(shè)計(jì)使我對(duì)課程所學(xué)理論知識(shí)的深化和提高。并且通過本次課程設(shè)計(jì),使我了解和掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過程、方法及實(shí)現(xiàn),培養(yǎng)了我分析問題和解決問題的能力,為以后設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)更難的應(yīng)用系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)。同時(shí)培養(yǎng)了我撰寫設(shè)計(jì)說明書的能力。
在本次設(shè)計(jì)的過程中,我發(fā)現(xiàn)很多的問題,雖然以前還做過這樣的設(shè)計(jì)但這次設(shè)計(jì)真的讓我長(zhǎng)進(jìn)了很多。對(duì)于單片機(jī)設(shè)計(jì),其硬件電路是比較簡(jiǎn)單的,主要是解決程序設(shè)計(jì)的問題,而程序設(shè)計(jì)是一個(gè)很靈活的東西,它反映了你解決問題的邏輯思維和創(chuàng)新能力,它才是一個(gè)設(shè)計(jì)的靈魂所在。因此在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中大部分時(shí)間是用在程序上面的。很多子程序是可以借鑒書本上的,但怎樣銜接各個(gè)子程序才是關(guān)鍵的問題所在,這需要對(duì)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)很熟悉。因此可以說單片機(jī)的設(shè)計(jì)是軟件和硬件的結(jié)合,二者是密不可分的。
要設(shè)計(jì)一個(gè)成功的電路,必須要有耐心,要有堅(jiān)持的毅力。在整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過程中,花費(fèi)時(shí)間最多的是各個(gè)單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上,如在多種方案的選擇中,我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因。這就要求我們對(duì)硬件系統(tǒng)中各組件部分有充分透徹的理解和研究,并能對(duì)之靈活應(yīng)用。完成這次設(shè)計(jì)后,我在書本理論知識(shí)的基礎(chǔ)上又有了更深層次的理解。
同時(shí)在本次設(shè)計(jì)的過程中,我還學(xué)會(huì)了高效率的查閱資料、運(yùn)用工具書、利用網(wǎng)絡(luò)查找資料。我發(fā)現(xiàn),在我們所使用的書籍上有一些知識(shí)在實(shí)際應(yīng)用中其實(shí)并不是十分理想,各種參數(shù)都需要自己去調(diào)整。偶而還會(huì)遇到錯(cuò)誤的資料現(xiàn)象,這就要求我們應(yīng)更加注重實(shí)踐環(huán)節(jié)。
對(duì)該理論在實(shí)踐中應(yīng)用的深刻理解,通過把波形在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn),知道和理解該理論在計(jì)算機(jī)中怎樣執(zhí)行的,對(duì)該理論在實(shí)踐中的應(yīng)用更深刻的理解,激發(fā)了我的學(xué)習(xí)積極性,在這次課程設(shè)計(jì)中,我就是按通過該課程設(shè)計(jì),全面系統(tǒng)了解編譯原理課程序構(gòu)造的一般原理的基本實(shí)現(xiàn)方法。把死板的課本知識(shí)變得生動(dòng)有趣,激發(fā)了我的學(xué)習(xí)積極性。
本論文是在趙越老師指導(dǎo)下完成的。課題難點(diǎn)的解決,都給予了本人悉心地指導(dǎo)。向老師的治學(xué)態(tài)度、專業(yè)造詣和敬業(yè)精神都使我收益非淺,。在此,我首先向趙越師致以衷心的感謝!
在課題完成過程中,還得到了許多同學(xué)的幫助,給我提供了很多思路與經(jīng)驗(yàn),對(duì)我深入理解課題的有關(guān)知識(shí)與方法起到了重要作用。在此,我對(duì)同學(xué)們也表示誠(chéng)摯的謝意。
歡迎光臨 (http://www.zg4o1577.cn/bbs/) | Powered by Discuz! X3.1 |