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函数波形发生器课程设计.doc

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.16M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    Nanhua University 课程设计（论文） 题 目： 学院名称： 班 级： 指导老师： 学 姓 号： 名： 同组人员： 学 号： 函数波形发生器 2007 年 12 月 30 日 1
    前言 当今世界在以电子信息技术为前提下推动了社会跨跃式的进步，科学技术的 飞速发展日新月异带动了各国生产力的大规模提高。由此可见科技已成为各国竞 争的核心，尤其是电子信息技术更显得尤为重要，在国民生产各部门电子信息技 术得到了广泛的应用。 漫步在繁华的现代化的大都市的大街上，随时都可以看到街上有很多可以用 卡取钱的机器(ATM 自动柜机)，十字路口的交通灯。我们的手机，我们家里数码 电视机、数码音响、遥控器、空调、智能玩具..... 这些“高科技”看上去是如此的 神秘，它到底是怎样构成的，它是通过什么样的程序和什么样的方式来完成这一 系列指令的呢？让我们取钱更方便、避免城市的交通混乱和交通阻塞……给我们 生活带来了处处方便。其实这也是用单片机来控制的，单片机在我们生活中触手 可及，它是如此地贴近我们的生活，单片机给我们的生活带来的有如此多的便利。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机 的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传 输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能 IC 卡，民用 豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩 具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智 能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用 与智能化控制的科学家、工程师。科技越发达，智能化的东西就越多，使用的单 片机就越多。看来学单片机是社会发展的需求。 据统计，我国的单片机年容量已达 1－3 亿片，且每年以大约 16%的速度增 长，但相对于世界市场我国的占有率还不到 1%。特别是沿海地区的玩具厂等生 产产品多数用到单片,并不断地辐射向内地, 这说明单片机应用在我国才刚刚起 步，有着广阔的前景。培养单片机应用人才，特别是在工程技术人员中普及单片 机知识有着重要的现实意义 编 者 2007 年 12 月 2
    目录 一、 设计目的……………………………………………………………….1 二、 设计要求……………………………………………………………….1 三、 背景知识……………………………………………………………….1 1、DAC0832 的引脚及功能……………………………………………1 2、DAC0832 三种数据输入方式…… ………………………………3 四、 硬件原理........................................................................................4 五、 软件实现........................................................................................5 1、主程序......................................................................................7 2、输出方波子程序……………………………………………………8 3、输出三角波子程序…………………………………………………8 4、输出锯齿波子程序…………………………………………………8 5、输出正弦波子程序…………………………………………………9 六、 心得体会………………………………………………………………..10 七、 参考文献………………………………………………………………..10 3
    一、 设计目的 掌握 8 位 D/A 转换器 DAC0832 与单片机的接口技术及编程方法。 二、 设计要求 用单片机与 DAC0832 构成的波形发生器，可产生方波、三角波、锯齿波、正弦 波等多种波形，波形的周期可用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极 性输出，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。 三、 背景知识 8 位 D/A 转换器 DAC0832 简介： DAC0832 当今世界在以电子信是 8 位分辨率的 D/A 转换集成芯片，与微处理 器完全兼容，这个系列的芯片 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了广泛的应用。这类 D/A 转换器由 8 位输入锁存器，8 位 DAC 寄存器，8 位 DA 转换电路及转换控制电路构成。 1、DAC0832 的引脚及功能： DAC0832 芯片是一种具有两个输入数据寄存器的 8 位 DAC，它能直接与 MCS51 单片机接口，其主要特性参数如下： ·分辨率为 8 位； ·电流稳定时间 1us; ·可单缓冲、双缓冲或直接数字输入； ·只需在满量程和下调整其线性度； ·单一电源供电（＋5V～＋15V）； 4
    ·低功耗，200mW。 为便于 DAC0832 的使用，特将其应用特性总结如下： ·DAC0832 是微处理器兼容型 D/A 转换器，可以充分利用微处理器的控制能力实 现对 D/A 转换的控制。这种芯片有许多控制引脚，可以和微处理器控制线相连， 接受微处理器的控制，如 ILE、/CS、/WR1、/WR2、/XFER 端。 ·有两级锁存控制功能，能够实现多通道 D/A 的同步转换输出。 ·DAC0832 内部无参考电压源；须外接参考电压源。 ·DAC0832 为电流输入型 D/A 转换器，要获得模拟电压输出时，需要外加转换电 路。 DAC0832 的引脚图及逻辑结构如下图： 图 1 DAC0832 结构框图及引脚排列 DAC0832 各引脚的功能如下： 5
    DI0～DI7： 数据输入线。 ILE ： 数据允许锁存信号，高电平有效； /CS： 输入寄存器选择信号，低电平有效。/WR1 为输入寄存器的写选通信号。 输入寄存器的锁存信号/LE1 由 ILE 、/CS、/WR1 的逻辑组合产生。当 ILE 为高电 平、/CS 为低电平、/WR1 输入负脉冲时，在/LE1 产生正脉冲；/LE1 为高电平， 输入锁存器的状态随数据输入线的状态变化，/LE1 的负跳变将数据线上的信息 锁入输入寄存器。 /XFER: 数据传送信号，低电平有效。/WR2 为 DAC 寄存器的写选通信号。DAC 寄 存器的锁存信号/LE2,由/XEFR、/WR2 的逻辑组合产生。当/XFER 为低电平，/WR2 输入负脉冲，则在/LE2 产生正脉冲；/LE2 为高电平是时，DAC 寄存器的输出和 输入寄存器的状态一致，/LE2 负跳变，输入寄存器的内容打入 DAC 寄存器。 VREF ： 基准电源输入引脚 。 Rfb ： 反馈信号输入引脚，反馈电阻在芯片内部。 IOUT1、IOUT2 ： 电流输出引脚。电流 IOUT1、IOUT2 的和为常数，IOUT1、IOUT2 随 DAC 寄存器的内容线性变化。 VCC： 电源输入引脚。 AGND： 模拟信号地 DGND： 数字地。 2、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 6
    多个模拟量的场合。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。 四、硬件原理 波形的产生是通过 8751 执行某一波形发生程序，向 D/A 转换器的输入端按 一定的规律发生数据，从而在 D/A 转换电路的输出端得到相应的电压波形。 8751 组成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。第 二种是单级缓冲器型，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。 本电路直通联接方式，即 WR1、WR2、CS 和 XFER 接地，ILE 和 VCC 接+5V 电源， 8751 的数据输出线直接与 DAC0832 的数字输入端相连。D/A 转换电路可采用单极 性输出，也可采用双极性输出。本线路采用双极性输出，即经过两个运算放大器 F032 后输出电压 UOUT。输入数字量与输出电压的关系如表所示。 7
    表一：输入数字量与输出电压的关系 输入码 MSB 模拟输出电压 UOUT LSB +｜Vref｜ 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 ｜Vref｜-1LSB 1 0 0 0 0 0 0 ｜Vref｜/2 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 -1LSB 0 1 1 1 1 1 1 -｜Vref｜/2-1LSB 0 0 0 0 0 0 0 -｜Vref｜ 从表中可看出，当输入数字量 D=00H 时，输出电压 UOUT=-VREF；当 D=80H 时， UOUT=0；当 D=FFH 时， U OUT  V REF  1 128 V REF  V REF 。可见波形的最大幅值由 D/A 的参考电压 VREF 决定。 8751 的 P1 口接一转换开关 K，通过软件编程来选择各种波形，其中电阻 R1~R8 的作用是保证转换开关的各浮空节点为“0”。P3 口用来驱动一组发光二极 管，每种波形对应一个发光二极管作为波形的指示器。 五、软件实现 系统软件由主程序和产生波形的子程序组成，软件设计主要是产生各种波形 的子程序的编程，通过编程可得到各种波形。周期的改变可采用插入延时子程序 的方法来实现。主程序和几种常用波形子程序的流程图如图所示。 8
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