波形发生器专业课程设计实验报告

DAC输出控制

班 级： 1221201

专 业： 测控技术和仪器

姓 名： xxxxx

学 号： xxxxx

指导老师： 周伟

东华理工大学

1月12日

目 录

第1章 系统设计方案………………………………………………………………………2

1.1 设计思绪…………………………………………………………………………………2

1.2 方案比较和选择………………………………………………………………………....2

第2章 系统硬件设计……………………………………………………………………….2.

2.1 主控制器电路……………………………………………………………………………2

2.2 数模转换电路……………………………………………………………………………3

第3章 系统软件设计…………………………………………………………………….. .6

3.1 系统整体步骤………………………………………………………………………….. .6

3.2 数模转换程序………………………………………………………………………….. .6

第4章 系统调试…………………………………………………………………………… 8

4.1 proteus调试……………………………………………………………………….......8

第5章 结论和总结…………………………………………………………………………11

5.1 结论………………………………………………………………………………….......11

（系统总体设计和完成做一个总结，是客观，关键包含：设计思绪，设计过程，测试结果及完善改善方向。）

5.2 总结……………………………………………………………………………………...11

（这是一个主观总结，谈谈自己收获和不足等方面内容。）

第1章 系统设计方案

1.1 设计思绪

（一）、课设需要各个波形基础输出。如输出矩形波、锯齿波，正弦波。这些波形实现具体步骤：正弦波实现是很麻烦。它实现过程是经过定义部分数据，然后实施时直接输出定义数据就能够了。然而为了实现100HZ频率，最终发觉，将总时间除了总步数，依据每步实施时间，算出延时时间，最终达成要求，然后建一个表经过查表来进行输出，这么关键工作任务就落到了建表过程中。这么做好处于于，查表所花费时钟周期相同，这么输出点和点之间距离就相等了，输出波形行将更趋于完美，当然更让我们感到快乐是它输出波形频率快要达成了100赫兹，能够满足我们设计扩展要求了。而三角波，则每次累加1，当达成初值时，每次累减1，算出延时时间，也就达成要求了，矩形波和锯齿波类似。

（二）、这次做三种波形能够相互转换，这个实现起来找了大家最终发觉，在每次循环之初进行扫描，而在每个中止入口处，对中止优先级进行设定，最终达成设计目标。

1.2 方案比较和选择

方案一：采取模拟电路搭建函数信号发生器，它能够同时产生方波、三角波、正弦波。不过这种模块产生不能产生任意波形（比如梯形波），而且频率调整很不方便。

方案二：采取锁相式频率合成器，利用锁相环，将压控振荡器（VCO）输出频率锁定在所需频率上，该方案性能良好，但难以达成输出频率覆盖系数要求，且电路复杂。

方案三：使用集成信号发生器发生芯片，比如AD9854,它能够生成最高几十MHZ波形。不过该方案也不能产生任意波形（比如梯形波），而且价格昂贵。

方案四：采取AT89C51单片机和DAC0832数模转换器生成波形，加上一个低通滤波器，生成波形比较纯净。它特点是可产生任意波形，频率轻易调整，频率能达成设计500HZ以上。性能高，在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少。

经比较，方案四既可满足课程设计基础要求又能充足发挥其优势，电路简单，易控制，性价比高，所以采取该方案.

第2章 系统硬件设计

2.1 主控制器电路

89C52可编程并行接口芯片有三个输入输出端口，即A口、B口和C口，对应于引脚PA7～PA0、PB7～PB0和PC7～PC0。其内部还有一个控制寄存器，即控制口。通常A口、B口作为输入输出数据端口。C口作为控制或状态信息端口，它在方法字控制下，能够分成4位端口，每个端口包含一个4位锁存器。它们分别和端口A／B配合使用，能够用作控制信号输出或作为状态信号输入。

89C52可编程并行接口芯片工作方法说明:

方法0：基础输入／输出方法。适适用于三个端口中任何一个。每一个端口全部能够用作输入或输出。输出可被锁存，输入不能锁存。

　方法1：选通输入／输出方法。这时A口或B口8位外设线用作输入或输出，C口4条线中三条用作数据传输联络信号和中止请求信号。方法2：双向总线方法。只有A口含有双向总线方法，8位外设线用作输入或输出，此时C口5条线用作通讯联络信号和中止请求信号。

原理框图：

硬件设计

2.2 数模转换电路

因为单片机产生是数字信号，要想得到所需要波形，就要把数字信号转换成模拟信号，所以该文选择价格低廉、接口简单、转换控制轻易并含有8位分辨率数模转换器DAC0832。DAC0832关键由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器和输入控制电路四部分组成。但实际上，DAC0832输出电量也不是真正能连续可调，而是以其绝对分辨率为单位增减，是准模拟量输出。DAC0832是电流型输出，在应用时外接运放使之成为电压型输出。

1、DAC0832引脚及功效：

DAC0832是8分辨率D/A转换集成芯片。和微处理器兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制轻易等优点，在单片机应用系统中得到广泛应用。

　 D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路组成。

各引脚功效说明：

D0～D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(不然锁存器数据会犯错)；

ILE：数据锁存许可控制信号输入线，高电平有效；

CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；

WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1负跳变时将输入数据锁存；

XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；

WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR2、XFER逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器输出随寄存器输入而改变，LE2负跳变时将数据锁存器内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。

IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器内容线性改变；

IOUT2：电流输出端2，其值和IOUT1值之和为一常数；

Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；

Vcc：电源输入端，Vcc范围为+5V～+15V；

VREF：基准电压输入线，VREF范围为-10V～+10V；

AGND：模拟信号地

DGND：数字信号地

DAC0832三种数据输入方法：

　　（1）双缓冲方法：即数据经过双重缓冲后再送入D／A转换电路，实施两次写操作才能完成一次D／A转换。这种方法可在D／A转换同时，进行下一个数据输入，可提升转换速率。更为关键是，这种方法尤其适适用于要求同时输出多个模拟量场所。此时，要用多片DAC0832组成模拟输出系统，每片对应一个模拟量。

　　（2）单缓冲方法：不需要多个模拟量同时输出时，可采取此种方法。此时两个寄存器之一处于直通状态，输入数据只经过一级缓冲送入D／A转换电路。这种方法只需实施一次写操作，即可完成D／A转换。

　　（3）直通方法：此时两个寄存器均处于直通状态，所以要将、、和端全部接数字地，ILE接高电平，使LE1、LE2均为高电平，致使两个锁存寄存器同时处于放行直通状态，数据直接送入D／A转换电路进行D／A转换。这种方法可用于部分不采取微机控制系统中或其它不须0832缓冲数据情况。

第3章 系统软件设计

3.1 系统整体步骤

3.2 数模转换程序

#include <reg51.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#define DAC0832 P2

#define ALL 65536

#define Fosc 1 000

uchar TH_0,TL_0,flag1,flag=0;

uint FREQ=100,num;

float temp;

uchar code sin_num[]={

0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2,

2, 3, 3, 4, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 7, 7, 8, 8, 9, 9,

10, 10, 11, 12, 12, 13, 14, 15, 15, 16, 17, 18, 18, 19, 20, 21,

22, 23, 24, 25, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 34, 35, 36, 37,

38, 39, 40, 41, 42, 44, 45, 46, 47, 49, 50, 51, 52, 54, 55, 56,

57, 59, 60, 61, 63, 64, 66, 67, 68, 70, 71, 73, 74, 75, 77, 78,

80, 81, 83, 84, 86, 87, 89, 90, 92, 93, 95, 96, 98, 99, 101,102,

104, 106,107, 109, 110, 112, 113, 115, 116, 118, 120, 121, 123, 124, 126, 128,

129, 131, 132, 134, 135, 137, 139, 140, 142, 143, 145, 146, 148, 149, 151, 153,

154, 156, 157, 159, 160, 162, 163, 165, 166, 168, 169, 171, 172, 174, 175, 177,

178, 180, 181, 182, 184, 185, 187, 188, 189, 191, 192, 194, 195, 196, 198, 199,

200, 201, 203, 204, 205, 206, 208, 209, 210, 211, 213, 214, 215, 216, 217, 218,

219, 220, 221, 223, 224, 225, 226, 227, 228, 229, 230, 230, 231, 232, 233, 234,

235, 236, 237, 237, 238, 239, 240, 240, 241, 242, 243, 243, 244, 245, 245, 246,

246, 247, 247, 248, 248, 249, 249, 250, 250, 251, 251, 251, 252, 252, 253, 253,

253, 253, 254, 254, 254, 254, 254, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255, 255

};

sbit cs=P3^6;

sbit change1=P3^2;

sbit change2=P3^1;

sbit change3=P3^0;

void delay(uint z)

{

uint x,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);

}

void init()

{

TMOD=0X01;

temp=ALL-Fosc/12.0/256/FREQ;

TH_0=(uint)temp/256;

TL_0=(uint)temp%256;

EA=1;

EX0=1;

IT0=1;

ET0=1;

TR0=1;

}

void changefreq(void)

{

if(change==0)

{flag++; if(flag==4) {flag=0;num=0;}}

TH_0=(uint)temp/256;

TL_0=(uint)temp%256;

}

void sanjiaobo(void)

{

for(num=0;num<255;num++)

{cs=0;DAC0832=num;cs=1;}

for(num=255;num>0;--num)

{cs=0;DAC0832=num;cs=1;}

}

void fangbo(void)

{

cs=0;DAC0832=0XFF;cs=1;

for(num=0;num<255;num++);

cs=0;DAC0832=0X00;cs=1;

for(num=255;num>0;num--);

}

void juchibo(void)

{

cs=0;DAC0832=++num;cs=1;

}

void zhengxianbo(void)

{

for(num=0;num<255;num++)

{cs=0;DAC0832=sin_num[num];cs=1;}

for(num=255;num>0;num--)

{cs=0;DAC0832=sin_num[num];cs=1;}

}

void ext0() interrupt 0

{

changefreq();

}

void timer0() interrupt 1

{

TH0=TH_0;TL0=TL_0;

TR0=0;

switch(flag)

{

case 0: {sanjiaobo();TR0=1;break;}

case 1: {fangbo();TR0=1;break;}

case 2: {juchibo();TR0=1;break;}

case 3: {zhengxianbo();TR0=1;break;}

default: ;

}

}

void main()

{

init();

while(1);

}

第4章 系统调试

4.1 proteus调试

矩形波

锯齿波

正弦波

第5章 结论和总结

5.1 结论

基于单片机信号发生器设计，这个信号发生器设计中包含到一个经典控制过程。经过单片机控制一个数模转换器DAC0832产生所需要电流，然后使用运算放大器LM324能够将其电流输出线性地转换成电压输出，再将电压经过运算放大器放大，能够得到足够幅度信号。经过程序控制，能够产生一系列有规律波形。

有了大约思绪后，我就开始连接硬件电路。首先，我先依据要求找好了需要原件，单片机AT89C52用作主控制模块；然后再连好数模转换电路这一块；再者把这两段组合在一起，就完成了一个简单硬件电路。最终依据连好电路写出所需程序，运行成功后形成Hex文件。再用自己连好仿真图运行，假如运行正常，就能够得到我们需要波形。按键能够切换波形和改变频率幅度大小。

即使波形图基础能够实现，但电路图还存在部分问题。就放大电路这块来说，我个人只用了一个放大器，反馈电路用正向放大，幅度调整不显著。我以后就增大了放大倍数，效果相比很好了很多

5.2 总结

课设开始时候因为没有经验，不知从何下手，所以就上网搜了很多相关信号发生器资料，并翻阅了部分相关书籍。经过快要两周单片机课程设计，最终完成了我DAC输出控制设计，基础达成设计要求，从心底里来说，还是很快乐，但快乐之余不得不深思呀！

在此次设计过程中，我发觉很多问题，即使以前还做过这么设计但这次设计真让我长进了很多。对于单片机设计，其硬件电路是比较简单，关键是处理程序设计问题，而程序设计是一个很灵活东西，它反应了你处理问题逻辑思维和创新能力，它才是一个设计灵魂所在。所以在整个设计过程中大部分时间是用在程序上面。很多子程序是能够借鉴书本上，但怎样衔接各个子程序才是关键问题所在，这需要对单片机结构很熟悉。所以能够说单片机设计是软件和硬件结合，二者是密不可分。

要设计一个成功电路，必需要有耐心，要有坚持毅力。在整个电路设计过程中，花费时间最多是各个单元电路连接及电路细节设计上，如在多个方案选择中，我仔细比较分析其原理和可行原因。这就要求我们对硬件系统中各组件部分有充足透彻了解和研究，并能对之灵活应用。完成这次设计后，我在书本理论知识基础上又有了更深层次了解。

同时在此次设计过程中，我还学会了高效率查阅资料、利用工具书、利用网络查找资料。我发觉，在我们所使用书籍上有部分知识在实际应用中其实并不是十分理想，多种参数全部需要自己去调整。偶而还会碰到错误资料现象，这就要求我们应愈加重视实践步骤。