资源描述
EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGYDAO的输出控制班级：1221201专业：测控技术与仪器姓 名：XXXXX学 号: XXXXX指导老师：周伟东华理工大学目录第1章系统设计方案 21.1设计思路 21.2方案比较与选择 .2第2章 系统硬件设计 .2.2.1主控制器电路 22.2数模转换电路 3第3章系统软件设计 .63.1 系统整体流程 .63.2数模转换程序 .6第4章系统调试 84.1 proteus 的调试 8第5章结论与总结 115.1 结论 .11（系统总体设计与完成做一个总结，是客观的，主要包括：设计思路，设计过程，测试结果 及完善改进的方向。）5.2 总结 .11（这是一个主观的总结，谈谈自己收获和不足等方面的内容。）第1章系统设计方案1.1设计思路（一）、课设需要各个波形的基本输出。如输出矩形波、锯齿波，正弦波。这些波形的实 现的具体步骤：正弦波的实现是非常麻烦的。它的实现过程是通过定义一些数据，然后执行 时直接输出定义的数据就可以了。然而为了实现 100HZ的频率，终于发现，将总时间除了总 步数，根据每步执行时间，算出延时时间，最终达到要求，然后建一个表通过查表来进行输 出，这样主要工作任务就落到了建表的过程中。这样做的好处在于，查表所耗费的时钟周期 相同，这样输出的点与点之间的距离就相等了，输出的波形行将更趋于完美，当然更让我们 感到的高兴的是它输出波形的频率将近达到了100赫兹，能够满足我们设计的扩展要求了。而三角波，则每次累加1，当达到初值时，每次累减1，算出延时时间，也就达到要求了， 矩形波和锯齿波类似。（二八这次做的三种波形可以相互转换，这个实现起来找了很多人最终发现，在每次循 环之初进行扫描，而在每个中断入口处，对中断优先级进行设定，最终达到设计目的。1.2方案比较与选择方案一：采用模拟电路搭建函数信号发生器，它可以同时产生方波、三角波、正弦波。 但是这种模块产生的不能产生任意的波形（例如梯形波），并且频率调节很不方便。方案二：采用锁相式频率合成器，利用锁相环，将压控振荡器（VCO的输出频率锁定在所需频率上，该方案性能良好，但难以达到输出频率覆盖系数的要求，且电路复杂。方案三：使用集成信号发生器发生芯片，例如AD9854,它可以生成最高几十 MHZ勺波形。 但是该方案也不能产生任意波形（例如梯形波），并且价格昂贵。方案四：采用AT89C51单片机和DAC083敎模转换器生成波形，加上一个低通滤波器， 生成的波形比较纯净。它的特点是可产生任意波形，频率容易调节，频率能达到设计的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的基本要求又能充分发挥其优势，电路简单，易控制，性价比高， 所以采用该方案.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PA& PA0 PB&PB0和PCT-PCQ其内部还有一个控制寄存器，即控制口。通常 A 口、B 口作为 输入输出的数据端口。 C 口作为控制或状态信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成 4 位的端口，每个端口包含一个 4位锁存器。它们分别与端口 A/ B配合使用，可以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式说明方式0:基本输入/输出方式。适用于三个端口中的任何一个。每一个端口都可以用作 输入或输出。输出可被锁存，输入不能锁存。方式1:选通输入/输出方式。这时 A 口或B口的8位外设线用作输入或输出，C口的4条线中三条用作数据传输的联络信号和中断请求 信号。方式2:双向总线方式。只有A 口具备双向总线方式，8位外设线用作输入或输出， 此时C口的5条线用作通讯联络信号和中断请求信号。原理框图:硬件设计19,rn xiIYSTAL .XTAL1XFAL2PDDACDFn.lfACI mM2PaADlFD.4/AE4PDSAD5FDJ9AD6PH7WTq-o;FZDT.EPZ.1 陀比1EI F23W11FZSA13FZJSM14PZ.TW1SP.H3RXDF3J/TX6PIIFTOPlJillTTP3s*rnaP3ST1F3/OFi.Tiinr1UKT22数模转换电路由于单片机产生的是数字信号，要想得到所需要的波形，就要把数字信号转换成模拟信 号，所以该文选用价格低廉、接口简单、转换控制容易并具有8位分辨率的数模转换器DAC0832 DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制 电路四部分组成。但实际上，DAC0832俞出的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，是准模拟量的输出。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的引脚及功能:DAC0832是 8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器兼容。这个DA芯片以其价格低廉、 接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。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构成。10CSVCCWR1ILE(BY1/BY2)GNDWR2DI3XFERDI2DI4DI1DI5DI0DI6VREFDI7RFBI0UT2GNDI0UT11514131211各引脚功能说明：DO- D7 8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns（否则锁存器的数据会出错）；ILE :数据锁存允许控制信号输入线，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的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的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的逻辑 组合产生LE2,当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变 时将数据锁存器的内容打入 DAC寄存器并开始D/A转换。IOUT1:电流输出端1,其值随DAC寄存器的内容线性变化；IOUT2电流输出端2,其值与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的范围为+5V+15V;VREF基准电压输入线，VREF的范围为-10V+10VAGND模拟信号地DGND数字信号地DAC0832三种数据输入方式：(1) 双缓冲方式：即数据经过双重缓冲后再送入 D/ A转换电路，执行两次写操作才能 完成一次D/A转换。这种方式可在D/A转换的同时，进行下一个数据的输入，可提高转换 速率。更为重要的是，这种方式特别适用于要求同时输出多个模拟量的场合。此时，要用多片DAC0832&成模拟输出系统，每片对应一个模拟量。(2) 单缓冲方式：不需要多个模拟量同时输出时，可采用此种方式。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。这种方式只需执行一次写操作，即可完成D/ A转换。(3) 直通方式：此时两个寄存器均处于直通状态，因此要将和端 都接数字地，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。这种方式可用于一些不采用微机的控 制系统中或其他不须0832缓冲数据的情况。第3章系统软件设计3.1系统整体流程3.2数模转换程序#in elude #defi ne uchar un sig ned char#defi ne uint un sig ned int#defi ne DAC0832 P2#defi ne ALL 65536#defi ne Fosc 12000000uchar TH_0,TL_0,flag1,flag=0;uint FREQ=100, num;float temp;uchar code sin_nu m=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, 123,124,126,128,129,131,132,134,135,137,139,140,142,143,145,146,148,149,151,153,154,156,157,159,160,162,163,165,166,168,169,171,172,174,175,177,178,180,181,182,184,185,187,188,189,191,192,194,195,196,198,199,200,201,203,209,210,211,213,219,220,221,227,228,229,230,235,236,237,240,241,242,243,246,247,247,250,250,251,251,253,253,254,255,255,255,255,;sbit cs=P3A6;sbit cha nge 仁卩3八2;sbit cha nge2=P3A1;sbit cha nge3=P3A。；void delay( uint z) ruint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);204,205,206,208,214,215,216,217,218,223,224,225,226,230,231,232,233,234,237,238,239,240,243,244,245,245,246,248,248,249,249,251,252,252,253,253,254,254,254,254,255,255,255,255,255void ini t()TMOD=0X01; temp=ALL-Fosc/12.0/256/FREQ; TH_0=(ui nt)temp/256;TL_0=(ui nt)temp%256;EA=1;EX0=1;IT0=1;ET0=1;TR0=1;void cha ngefreq(void)if(cha nge=0)flag+;if(flag=4) flag=0 ;n um=0;TH_0=(ui nt)temp/256;TL_0=(ui nt)temp%256; _void san jiaobo(void)for(num=0;num 0;-num) cs=0;DAC0832=nu m;cs=1;void fan gbo(void)cs=0;DAC0832=0XFF;cs=1; for(num=0;num 0;num-);void juchibo(void) cs=0;DAC0832=+num;cs=1;void zhe ngxia nbo(void)for(num=0;num 0;num -) cs=0;DAC0832=sin_num num;cs=1; _void ext0() in terrupt 0cha ngefreq();void timer0() in terrupt 1TH0=TH_0;TL0=TL_0;TR0=0;switch(flag)case 0: sa njiaobo();TR0=1;break;case 1: fan gbo();TR0=1;break;case 2: juchibo();TR0=1;break;case 3: zhe ngxia nbo();TR0=1;break; default:;void main()in it(); while(1);第4章系统调试4.1 proteus 的调试：2h：e - a* Q7-i .-OU11$iltl T珂. r | iXH ID1bXTALIFTEWALS ES矩形波Digital OdlloscopePDIYAIX 口 WI1 *njyAC fDjUS VD.WAB4 Hd ：孟 口辟 JK fairwF3OMSP2LMi1OF3 va-qFZMH PZJfxBNQfRXPP3.ini 口Nirra pjafTITrPl血EP3ST1 PMO. flFflKFr.if ! DUn rewennniL 四Ti/npQNfHOtQtktilBB 2怖VF.EFIf?HFkCiT20HHfivTlJS IE-ITISpl * 15P1S T*016 :l-dbVF12ttLEDT LUJHPlE_XXffl JJJ.,-kF3hFn卜1UZCiPj9ICFMimel CPtisiljcn血仙laflChannel DP朋血n锯齿波Digital OKilloxopeChfiimel CChannel H CfMlliiel D正弦波Digital Oscilloscopechannel .Channel B Channel D第5章结论与总结5.1结论基于单片机的信号发生器设计，这个信号发生器的设计中涉及到一个典型的控制过程。 通过单片机控制一个数模转换器 DAC083旷生所需要的电流，然后使用运算放大器LM324可 以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的放大， 可以得到足够幅 度的信号。通过程序的控制，可以产生一系列有规律的波形。有了大概思路后，我就开始连接硬件电路。首先，我先根据要求找好了需要的原件，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。最后根据连好电路写出所需程序，运行成功后形成Hex文件。再用自己连好的仿真图运行，如果运行正常，就可以得到我们需要的波形。按键可以切换波 形和改变频率幅度的大小。虽然波形图基本可以实现，但电路图还存在一些问题。就放大电路这块来说，我个人只 用了一个放大器，反馈电路用的正向放大，幅度调节不明显。我后来就增大了放大倍数，效 果相比较好了很多5.2总结课设开始的时候由于没有经验，不知从何下手，所以就上网搜了很多关于信号发生器的资料，并翻 阅了一些相关书籍。 经过将近两周的单片机课程设计，终于完成了我的 DAC输出控制的设计， 基本达到设计要求，从心底里来说，还是很高兴的，但高兴之余不得不深思呀！在本次设计的过程中，我发现很多的问题，虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的 让我长进了很多。对于单片机设计，其硬件电路是比较简单的，主要是解决程序设计的问题， 而程序设计是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力，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。很多子程序是可以借鉴书本上的，但怎样衔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悉。 因此可以说单片机的设计是软件和硬件的结合，二者是密不可分的。要设计一个成功的电路，必须要有耐心，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，如在多种方案的选择中，我仔细比较分析其原理以及可行的原因。 这就要求我们对硬件系统中各组件部分有充分透彻的理 解和研究，并能对之灵活应用。完成这次设计后，我在书本理论知识的基础上又有了更深层 次的理解。同时在本次设计的过程中，我还学会了高效率的查阅资料、运用工具书、利用网络查找 资料。我发现，在我们所使用的书籍上有一些知识在实际应用中其实并不是十分理想，各种 参数都需要自己去调整。偶而还会遇到错误的资料现象，这就要求我们应更加注重实践环节。
展开阅读全文