2022年基于单片机的波形发生器方案设计书.docx

精品学习资源课程设计报告学校： 安徽建筑高校课题名称：基于单片机的波形发生器学号： 10205900143班级： 10 城建电子 1 班学生： 圣茂芳指导老师：严辉，夏巍 ,丁刚时间： 2021年 6 月 17 日至 2021年 6 月 30 日欢迎下载精品学习资源目录第一章：引言1.1 设计目的，任务和要求1.2 摘要1.3 波形发生器概述1.4 总体方案介绍1.4.1 整体流程图1.4.2 基于 proteus电路的整体框图其次章硬件结构2.1 AT89C51 单片机最小系统2.2 MCS-51 单片机的内部结构2.2.1 典型的 MCS-51 单片机由以下几个基本部分组成2.2.2 MCS-51单片机的引脚描述2.3 晶振电路2.4 4x4矩阵键盘的设计2.5 显示模块第三章系统软件设计3.1 开发软件 Keil uVision3 简介3.2 各模块程序编写3.2.1 键盘矩阵模块3.2.2 锯齿波程序编写3.2.3 三角波程序编写3.2.4 方波程序编写第四章 附件4.1 原理图4.2 个人总结4.3 参考文献欢迎下载精品学习资源第一章：引言1.1设计目的、任务和要求一：设计目的课程设 计是 一项 重要 的实践性 训练 环节 ， 是 学 生在 完成 本专 业全部课程学习 后必 须接 受的 一项结合 本专 业方 向的 、 系统 的、 综合 的工程训练； 在 指导 老师 的指 导下， 运 用工 程的 方法 ， 通过 一个 较复 杂的课题的设计 练习 ， 可 使学 生通过综 合 的系统 设 计， 熟识设计 过程 、 设 计要求、 完 成的 工作 内容 和具体的 设计 方法 ， 掌 握 必需 提交 的各 项工程文件；二：设计任务1. 把握 数/ 模转 换器的 掌握原 理；2. 结合 8051 设计一个 8 位的 D/A 掌握系统；3. 设计一 4×4 键盘，其中 0 9 号键为数字键，用于A/D 的输出点压设置， K0 K5 键作为功能键；4. K4 键为设置键，用于 A/D 的上下限电压设置， K5 键为确认键，用于设置A/D 输出电压的确认；5. K0 键，输出三角波波形；6. K1 键，输出锯齿波波形；7. K2 键，输出阶梯波波形；8. K3 键，输出梯形波波形；三：设计要求1. 方案论证按系统功能实现要求，打算掌握系统的实现方案，挑选芯片，做出系统框图；2. 硬件设计电路依据设计内容设计出硬件电路图并作具体的设计说明，并绘出电路图；3. 系统程序设计采纳模块化设计方法，画好程序流程图，用汇编语言或C 语言编写相应的掌握程序；欢迎下载精品学习资源1.2. 摘要本系统是基于 AT89C51 单片机的数字式低频信号发生器；采纳AT89C51 单片机为 掌握核心， 外 围采 用数字/ 模理 转换电路（ DAC0832 、 运放电路（ LM324 、按键和 8 位数码管等；通过按键掌握可产生方波、三角波、梯形波、阶梯波；其设计简洁、性能优好，可用于多种需要低频信号的场所，具有肯定的有用性；各种各样的信号是通信领域的重要组成部分，其中方波、三角波和阶梯波、梯形波等是比较常见的几种波形发生装置；为了试验、讨论便利，研制一种敏捷适用、功能齐全、适用便利的信号源是非常必要的；本文介绍的事利用 AT89C51 单片机和数模转换器件 DAC0832 产生所需不同信号的低频信号源，其信号幅度和频率都是可以按要求掌握的；文中简要介绍了 DAC0832 数模转换的结构原理和使用方法， AT89C51 的基础理论，以及与设计电路有关的各种芯片；文中着重介绍了如何利用单片机掌握 D/A 转换器产生上述的硬件电路和软件编程；本次关于产生不同低频信号的信号源的设计方案，不仅在理论和实践上都能满意试验的要求而且具有很强的可行性；该信号源的特点是：体积小、价格低廉、性能稳固、实现便利、功能齐全；关键字： AT89C51， DAC0832，LM324 ，双极性输出电路， LCD ；1.3 波形发生器概述在电子工程、通信工程、自动掌握、遥测掌握、测量仪器、外表和运算机等技术领域，常常需要用到各种各样的信号波形发生器，随着集成电路的快速进展，用集成电路可以很便利地构成各种信号波形发生器，用集成电路实现的号波形发生器与其他信号号波形发生器相比，其波形质量、幅度和频率稳固性等性能指标，都有了很大的提高；波形发生器也称函数发生器，作为试验信号源，是现今各种电子电路试验设计应用中必不行少的仪器设备之一；目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿波，正弦波，方波，三角波等波形；1.4 总体方案介绍本次课题设计是由 AT89C51 为核心板，由 4×4 的键盘矩阵输入信号，先读键值，从 AT89C51 输出数字量，再由 DAC0832 转换为模理量，最终由双极性电路输出电压值，在示波器上显示，在 LCD 上显示频率和输出电压上下限值；欢迎下载精品学习资源1.4.1 整体流程图开头键值 >上限值 .YN退出键值 <下限值 .Y掌握波形输出电压上下限掌握数字键，确定键0 9数 字 键K0 ：三角波输出K1 ：锯齿波输出K2 ：阶梯波输出K3 ：梯形波输出K5 ：确认键欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源1.4.2 系统电路图波形的产生是通过 AT89S52 单片机执行某一波形发生程序，向D/A 转换器的输入端按肯定的规律发生数据，从而在D/A 转换电路的输出端得到相应的电压波形；AT89S52 单片机的最小系统有三种联接方式；一种是两级缓冲器型，即输入数据经过两级缓冲器型，即输入数据经过两级缓冲器 后，送 D/A 转换电路；其次种是单级缓冲器型，输入数据经输入寄存器直接送入 DAC寄存器，然后送 D/A 转换电路；第三种是两个缓冲器直通，输入数据直接送D/A 转换电路进行转换；本电路仿真的总图如下 ：图 1.1 电路图欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源其次章：硬件结构2.1 AT89C51 单片机最小系统构建良好的硬件平台；依据题目要求，需要设计的硬件模块包括AT89C51 单片机最小系统、 DAC083、2 4x4 矩阵键盘和显示模块五大部分；2.2 MCS-51 单片机的内部结构欢迎下载精品学习资源2.2.1 典型的 MCS-51 单片机由以下几个基本部分组成：1. 一个 8 位的 CPU2. 128B 或 256B 的单元内部储备器3. 4KB 或 8KB 的程序储备器4. 32 条 I/O 口线5. 一个具有五个中断源， 2 个优先级的嵌套中断结构6. 一个全双工的串行 I/O 口 UART7. 4 个并行的 I/O 口 P0-P38. 一个片内振荡器和时钟电路2.2.2 MCS-51 单片机的引脚描述1. 主电源引脚 Vss 和 Vcc Vss 接地Vcc 正常操作、对 EPROM编程和验证时接 +5伏电源欢迎下载精品学习资源第三章外接晶振引脚XTAL1和 XTAL2XTAL1 外接晶体的一个引脚；在单片内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器；当采纳外部振荡器时，对HMOS单片机，此引脚应接地；对 CHMO单S 片机，此引脚应悬浮；XTAL2 外接晶体的另一个引脚；在单片内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端，当采纳外部振荡器时，对HMOS单片机，此引脚应接振荡器的信号，即把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对CHMOS单片机，此引脚应悬浮；3 掌握或其他电源复用引脚 RST/Vpd、ALE等RST/Vpd 当振荡运行时，在此引脚上显现两个周期的高电平将使单片机复位；举荐在此引脚与 Vss 引脚之间接一个约 8.2K 的下拉电阻，与 Vcc 引脚之间连接一个约 10uF 的电容，以保证牢靠的复位；Vcc 掉电期间，此引脚上可接备用电源，以保持内部的 RAM的数据；当 Vcc 下掉到低于规定的水平，而 Vpd 在其规定的电压范畴内， Vpd 就向内部的 RAM供应备用电源；ALE 当拜访外部储备器时， ALE 的输出用于锁存地址的低位字节；即使不拜访外部储备器， ALE 端仍以不变的频率周期性的输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6 ；因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时的目的；2.3 晶振电路欢迎下载精品学习资源晶振大小一般选取 11.0592M 或者 12M， +5V 供电，各参数通过运算或者理论得到；2.4 4x4矩阵键盘的设计2.4.14x4 矩阵键盘工作原理给 P1 赋值 0xf0 ，这时 P14，P15，P16，P17 为高电平， P10， P11，P12，P13 为低电平；假如这时候有按键按下那么P14，P15， P16， P17 就有一个会变成低电平；因此 P1 的值就不等于 0xf0 ，这是就可以判定有按键按下；然后延时一段时间去抖动，然后给P1 赋值 0xfe ，也就是 P10 为低电平，其他为高电平，这时假如有在P10 线上的 P14，P15，P16， P17 有按键按下，那么就会显现低电平，从而判定哪个按键按下；假如没有那么就给 P1 赋值 0xfd ，也就是 P11 为低电平，其他为高电平 . ，相同方法判定是否有按键按下；假如没有那么就给P1 赋值 0xfb如此类推，一共四次检测；2.4.24x4 矩阵键盘应用电路欢迎下载精品学习资源2.5 显示模块第三章系统软件设计3.1 开发软件 Keil uVision3简介Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统，与汇编相比， C 语言在功能上、结构性、可读性、可保护性上有明显的优势，因而易学易用； Keil 供应了包括 C 编译器、宏汇编、连接器、库治理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（ uVision ）将这些部分组合在一起；运行Keil软件需要WIN98 、NT 、WIN2000 、WINXP 等操作系统；假如你使用 C 语言编程，那么 Keil 几乎就是欢迎下载精品学习资源你的不二之选；3.2 各模块程序编写3.2.1键盘矩阵模块#include<pIC.H>-CONFIG0X1832 ；int result ；void delay ；void init ；void scan；viod displayint x ；void mainwhile1init ；scan；displayresult ；void initADCON1=OX07 ；TRISA=OX0F ；TRISC=OX00 ；PORTA=OXFF ；void scanPORTC=OXF7 ；ASM"NOP" ；result=portc ；result=result&OX07 ；ifresult.=OXf0欢迎下载精品学习资源result=result|OX07 ；elsePORTC=OXFb ；ASM"NOP" ；result=portc ；result=result&OXf0；ifresult.=OXf0result=result|OX07b ；elsePORTC=OXFd ；ASM"NOP" ；result=portc ；result=result&OXf0；ifresult.=OXf0result=result|OX0d ；elsePORTC=OXFe ；ASM"NOP" ；result=portc ；result=result&OX07 ；ifresult.=OX0eresult=result|OX0e ；elserresut=OXff ；欢迎下载精品学习资源3.2.2 锯齿波程序编写：void juchiuint i ；i=0 ；while1p0=i ；delayt ；i=i+1 ；p0=i ；delayt ；xianshiqit ；ifi=256i=0 ；ifs5=0 t=t+1 ；ifs6=0t=t-1 ；3.2.3 三角波程序编写：void sanjiaobo欢迎下载精品学习资源uint j=0 ；while1p0=j ；delayt ；j=j+1 ；p0=j ；delayt ；xianshiqit ；ifj=256ifj.=0j=j-1 ；p0=j ；delayt ；xianshiqit ；ifs5=0t=t+1 ；ifs6=0t=t-1 ；3.2.4 方波程序编写：void fangbowhile1p0=256 ；delayt ；p0=0；delayt ；xianshiqit ；ifs5=0欢迎下载精品学习资源t=t+1 ；ifs6=0t=t-1 ；欢迎下载精品学习资源第四章：附件4.1 原理图4.2 个人总结经过将近三周的单片机课程设计，最终完成了我的数字温度计的设计，基本达到设计要求，从心底里来说，仍是很兴奋的，究竟这次设计把实物都做了出来；但兴奋之余不得不深思呀！在本次设计的过程中，我发觉许多的问题，虽然以前仍做过这样的设计但这次设计真的让我进步了许多；对于单片机设计，其硬件电路是比较简洁的， 主要是解决程序设计的问题，而程序设计是一个很敏捷的东西，它反映了你解决问题的规律思维和创新才能，它才是一个设计的灵魂所在；因此在整个设计过程中大部分时间是用在程序上面的；许多子程序是可以借鉴书本上的，但怎样连接各个子程序才是关键的问题所在，这需要对单片机的结构很熟识；因此可以说单片机的设计是软件和硬件的结合，二者是密不行分的；要设计一个胜利的电路，必需要有耐心，要有坚持的毅力；在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，如欢迎下载精品学习资源在多种方案的挑选中，我们认真比较分析其原理以及可行的缘由；这就要求我们对硬件系统中各组件部分有充分透彻的懂得和讨论，并能对之敏捷应用；完成这次设计后，我在书本理论学问的基础上又有了更深层次的懂得；同时在本次设计的过程中，我仍学会了高效率的查阅资料、运用工具书、利用网络查找资料；我发觉，在我们所使用的书籍上有一些学问在实际应用中其实并不是非常抱负，各种参数都需要自己去调整；偶而仍会遇到错误的资料现象，这就要求我们应更加注意实践环节；最终仍要在此感谢各位毕业设计的指导老师们和我的组员们，他们在整个过程中都赐予了我充分的帮忙与支持；设计总结此课程设计，让我感叹颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到许多许多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知 识，而且学到了许多在书本上所没有学到过的学问；通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论学问是远远不够的，只有把所学的理论学问与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手才能和独立摸索的才能；在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到明白决；此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要准时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑摸索，动手实践，就没有弄不懂的学问，收成颇丰；4.3 参考文献1 运算机掌握技术于海生2021.92 MCS-51/96 系列单片机原理及应用北京航空航天高校3 谭浩强， C 语言程序设计 M. 清华高校出版社， 2006.14 51 单片机视频教程欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源欢迎下载