(完整)单片机课设——多功能函数信号发生器(汇编),推荐文档

沈阳工程学院
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课程设计
设计题目：多功能信号发生器程序设计
系别自控系班级
学生姓名学号2009308103
指导教师职称教授
起止日期：2012 年1月2日起——至2013 年1月13日止
沈阳工程学院
课程设计任务书
课程设计题目：多功能信号发生器程序设计
系别自控系班级
学生姓名学号2009308103
指导教师职称教授
课程设计进行地点：F422
任务下达时间：2012 年 1 月 2 日
起止日期：2012年1月2日起——至2012年1月13日止教研室主任2012 年1月13日批准
多功能信号发生器的设计
1.设计主要内容及要求
编写多功能信号发生器程序。

要求：1）能够产生正弦信号、方波信号和三角波信号。

2）输出三种波形能够转换。

2.对设计论文撰写内容、格式、字数的要求
（1）.课程设计论文是体现和总结课程设计成果的载体，一般不应少于3000字。

（2）.学生应撰写的内容为：中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献等。

课程设计论文的结构及各部分内容要求可参照《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》执行。

应做到文理通顺，内容正确完整，书写工整，装订整齐。

（3）.论文要求打印，打印时按《沈阳工程学院毕业设计（论文）撰写规范》的要求进行打印。

（4）. 课程设计论文装订顺序为：封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要和关键词、目录、正文、参考文献。

3.时间进度安排
沈阳工程学院
C8051F020单片机原理及应用课程设计成绩评定表
中文摘要
随着电子技术的飞快发展，单片机也应用得越来越广泛，基于单片机的智能仪器的设计技术不断成熟。

单片机构成的仪器具有高可靠性，高性价比。

单片机技术在智能仪表和自动化等诸多领域有了极为广泛的应用，并用到各种家庭电器，单片机技术的广泛应用推动了社会的进步。

利用单片机采用程序设计方法来产生波形，线路相对简单，结构紧凑，价格低廉，频率稳定度高，抗干扰能力强等优点，而且还能对波形进行细微的调整，改良波形，易于程序控制。

只要对电路稍加修改，调整程序，就能实现功能的升级。

目前，市场上的信号发生器多种多样，一般按频带分为超高频、高频、低频、超低频信号发生器其中高频、低频和超低频信号发生器，大多使用文氏电桥。

用以上原理设计的信号发生器，其输出波形壁板只有两种，即正弦波和脉冲波。

多功能信号发生器是一种低频信号发生器，其基本波形主要是正弦波，三角波和方波。

用单片机来产生这些基本信号是现在教学中一种基本措施，同时又能训练同学的动手动脑能力。

在通信、仪器和控制等领域的信号处理系统中，正弦信号发生器是信号中最常见的一种，它能输出一个幅度可调、频率可调的正弦信号。

其中又以低频信号发生器最为常用。

本次课程设计就是多功能信号发生器，以正弦波、方波、三角波为主。

并能同时调节它们的幅值、频率，然后显示出来。

关键词C8051F020单片机示波器正弦波方波三角波调频调幅液晶显示
目录
课程设计任务书 (II)
C8051F020单片机原理及应用课程设计成绩评定表 (IV)
中文摘要 (V)
1 设计任务描述 (1)
1.1设计题目：多功能信号发生器程序设计 (1)
1.2设计要求 (1)
1.2.1设计目的 (1)
1.2.2基本要求 (1)
1.2.3发挥部分 (1)
2 设计思路 (2)
3 设计框图 (3)
4 各部分程序的设计及参数计算 (4)
4.1正弦波的程序设计、调试及参数计算 (4)
4.2方波的程序设计、调试及参数计算 (5)
4.3三角波的程序设计、调试及参数计算 (6)
5 多功能信号发生器工作过程分析......................... 错误!未定义书签。

5.1简单加/减运算电路的总电路图................................................. 错误!未定义书签。

5.2电路图的工作过程分析............................................................... 错误!未定义书签。

6 设计过程中未解决的问题............................... 错误!未定义书签。

7 元器件清单........................................... 错误!未定义书签。

7 主要元器件介绍....................................... 错误!未定义书签。

小结................................................... 错误!未定义书签。

致谢................................................... 错误!未定义书签。

参考文献............................................... 错误!未定义书签。

附录汇编源程序代码.................................... 错误!未定义书签。

1 设计任务描述
1.1设计题目：多功能信号发生器程序设计
1.2设计要求
1.2.1设计目的
通过以汇编语言为基础的程序设计，编写多功能信号发生器的程序；使我们更好的理解单片机的功能。

1.2.2基本要求
编写多功能信号发生器程序。

要求：1）能够产生正弦信号、方波信号和三角波信号。

2）输出三种波形能够转换。

1.2.3发挥部分
1）产生的正弦波、方波、三角波能够调节频率、幅值。

2）能够将频率、幅值显示出来。

本次程序设计一共有两周时间。

第一天老师主要对每个题目做了解释并提出每个课题的基本要求。

我组设计的是多功能信号发生器，经过老师的提示，我决定将其分为几个模块，分别设计，最后再整合在一起。

一共可分为五大模块：正弦波模块、方波模块、三角波模块、调频模块、调幅模块。

<正弦波>：由于单片机处理的都是数字信号，而正弦波是连续的信号，所以首先想到的是用D/A转换来实现模拟信号。

D/A转换是将二进制数转换成对应的电压量，即结果还是单个的数值，但是当程序运行时，由于时间很短，所以在示波器上看到的就是连续的信号，实际上是很多个点组成的。

但是这种转换的结果是呈线性增加的，而正弦波是呈弧形变化，所以只用DA转换是不能实现正弦波的。

经过我们小组讨论后，我决定用查表的方法来实现正弦波形，即把每个弧度对应的正弦值算出来，然后用变址寻址的指令来查表，当然弧度必须尽量小。

这样，就能在示波器上看到正弦波。

<方波>：方波的实现很简单，因为我们平时实验的波形就是方波，可以用定时器T0或T1通过任意的端口来实现。

但是这样做有一个问题就是：在后面的发挥部分中只能调频不能调幅。

所以，最好采用将DA转换后的结果延时一段时间作为高电平，低电平就用零来代替。

这样就能实现方波的显示。

<三角波>：显然，三角波的实现和正弦波有关系。

三角波形本身就是呈线性增加，因此不用查表，直接用DA转换的结果就能实现。

其设计的关键在于怎样控制幅值，不能太大，因为太大会对后面调节幅值产生影响。

<调频>：调频可以在中断程序中实现。

频率的倒数就是周期，即一个波形在示波器上所需的扫描时间。

因此，我只要调节各个波形的延迟时间，就能实现频率的调节。

调频的难点在于怎样控制使波形在设定的范围内改变频率。

<调幅>：调幅也可以在中断程序中实现。

对于正弦波，调节幅值必须乘以一个倍数才能保持与原来的波形同步；三角波和正弦波就只需要改变幅值。

接下来就是怎样实现波形的相互转换，我组成员通过查资料得出：可以通过P5端口来控制波形的选择，于是我采用了他的想法来实现波形的转换。

根据要求，程序完成后，实现各个功能时是不能改动的，所以调频、调幅就得另想办法。

所以我用中断6和7来控制调频和调幅。

以上就是整个程序的设计思路。

4 各部分程序的设计及参数计算
4.1 正弦波的程序设计、调试及参数计算
要想输出正弦波，必须用D/A转换，将单片机中的二进制数转换成模拟量中的电压值；由于每次转换所需的时间特别短，所以经过很多次转换后就形成了连续的信号曲线。

但是正弦波的波形变化是非线性的，我们必须用查表的方法算出每个正弦函数值。

具体编程如下：
MOV REF0CN,#03H；选择内部电压基准
MOV DAC0CN,#80H；
MOV XBR2,#40H；交叉开关总使能
MOV 34H,#01H；
MOV B,#01H
ZX: MOV A,P5
CJNE A,#01H,FB；判断：若P5为1，则显示正弦波；否则，跳转
MOV R7,#0FFH；最大值
MOV DPTR,#2000H；表格首地址
MOV R0,#00H；最小值
LOP1: MOV A,34H；通过改变“34H”里面的值，可以调幅MOV B,A
MOV A,R0
MOVC A,@A+DPTR；查表
MUL AB
INC R0
MOV DAC0L,A
MOV DAC0H,B
LCALL DEL2 ；通过改变延时时间，可改变频率
DJNZ R7,LOP1；确保显示一个周期的波形
MOV R0,#00H
MOV R7,#0FFH
AJMP ZX
经过思考，进行波形切换的方法有很多，我通过查找资料知道，P5口与试验箱的K1到K8这几个开关一一对应，因此我可以通过控制开关来控制P5特殊功能寄存器的值，从而实现波形的切换。

正弦波所需表格如下：
ORG 2000H
DB 128,131,134,137,140,144,147,150
DB 153,156,159,162,165,168,171,174
DB 177,180,183,186,188,191,194,196
DB 199,202,204,207,209,212,214,217
DB 219,221,223,225,227,229,231,233
DB 234,236,238,239,241,242,244,245
DB 253,254,255,255,255,255,255,255
DB 255,255,255,255,255,255,255,254
DB 253,253,252,251,250,249,248,247
DB 246,245,244,242,241,239,238,236
DB 234,233,231,229,227,225,223,221
DB 219,217,214,212,209,207,204,202
DB 199,196,194,191,188,186,183,180
DB 177,174,171,168,165,162,159,156
DB 153,150,147,144,140,137,134,131
DB 128,125,122,119,116,112,109,106
DB 103,100,97,94,91,88,85,82
DB 79,76,73,70,68,65,62,60
DB 57,54,52,49,47,44,42,39
DB 37,35,33,31,29,27,25,23
DB 22,20,18,17,15,14,12,11
DB 10,9,8,7,6,5,4,3
DB 3,2,1,1,1,0,0,0
DB 0,0,0,0,1,1,1,2
DB 3,3,4,5,6,7,8,9
DB 10,11,12,14,15,17,18,20
DB 22,23,25,27,29,31,33,35
DB 37,39,42,44,47,49,52,54
DB 57,60,62,65,68,70,73,76
DB 79,82,85,88,91,94,97,100
DB 103,106,109,112,116,119,122,125
此表格是我组成员根据正弦函数公式计算出来的。

正常情况下，正弦波均匀分布于Y 轴的正负半轴，但是在示波器中无法这样显示。

所以我们决定将正弦波整体向上平移128个单位，并计算出256个正弦值。

4.2 方波的程序设计、调试及参数计算
方波的程序是几个波形中最简单的一个。

高、低电平各自只需要进行一次D/A转换，然后再适当的延迟一段时间，就能显示出方波。

正常来说，用定时器也能做出来，但是调幅会受到影响。

编程如下：
MOV R3,#01H ；通过改变R3，可调节幅值
FB: MOV A,P5
CJNE A,#02H,SJ ；判断：若P5为2，则显示方波；否则跳转
MOV A,#0FFH
MOV DAC0L,A
MOV A,R3
MOV DAC0H,A
LCALL DEL ；改变延时时间可调频
MOV A,#00H
MOV DAC0L,A
MOV A,#00H
MOV DAC0H,A
LCALL DEL；调频
AJMP FB
为了能够很好的调节幅值，在进行DA转换时，我设定了一个较小的幅值。

4.3 三角波的程序设计、调试及参数计算
实现三角波的波形与正弦波是有联系。

三角波形本身就是呈线性增加，因此不用查表，直接用DA转换的结果就能实现。

其设计的关键在于怎样控制幅值；不能太大，因为太大会对后面调节幅值产生影响。

虽然不用查表，但是必须依次增加、减少；因此，在何处增一或减一就是非常重要的问题。

编程如下：
MOV 33H,#01H；根据“33H”的值可改变幅值
SJ: MOV A,P5
CJNE A,#04H,ZX
NEQ: MOV 30H,#00H
MOV 31H,#00H
NEQ1: MOV A,30H
ADD A,#01H
MOV DAC0L,A
MOV 30H,A
JNC PTA
MOV A,31H
INC A
MOV 31H,A
PTA: MOV DAC0H,31H
LCALL DEL2；通过改变延时子程序调频
MOV A,31H
CJNE A,33H,NEQ1
MOV A,30H
CJNE A,#0FFH,NEQ1
NEQ2: CLR C
MOV A,30H
SUBB A,#01H
MOV DAC0L,A
MOV 30H,A
JNC PTB
MOV A,31H
DEC A
MOV 31H,A
PTB: MOV DAC0H,31H
LCALL DEL2
MOV A,31H CJNE A,#00H,NEQ2 MOV A,30H CJNE A,#00H,NEQ2 AJMP SJ
附录源程序$INCLUDE(C8051F020.INC)
ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0093H
LJMP INT6
ORG 009BH
LJMP INT7
MAIN: MOV WDTCN,#0DEH
MOV WDTCN,#0ADH
MOV REF0CN,#03H
MOV DAC0CN,#80H
MOV XBR2,#40H
SETB EA
MOV EIE2,#30H
MOV R2,#01H
MOV R3,#01H
MOV R4,#0FH
MOV R5,#01H
MOV 34H,#01H
MOV B,#01H
MOV 33H,#01H ZX: MOV A,P5
CJNE A,#01H,FB
MOV R7,#0FFH
MOV DPTR,#2000H
MOV R0,#00H
LOP1: MOV A,34H
MOV B,A
MOV A,R0
MOVC A,@A+DPTR
MUL AB
INC R0
MOV DAC0L,A
MOV DAC0H,B
LCALL DEL2
DJNZ R7,LOP1
MOV R0,#00H
MOV R7,#0FFH
AJMP ZX
FB: MOV A,P5
CJNE A,#02H,SJ
MOV A,#0FFH
MOV DAC0L,A
MOV A,R3
MOV DAC0H,A
LCALL DEL
MOV A,#00H
MOV DAC0L,A
MOV A,#00H
MOV DAC0H,A
LCALL DEL
AJMP FB
DEL: MOV A,R4
MOV R7,A
DLY0:MOV R6,#98
NOP
DLY1:DJNZ R6,DLY1
DJNZ R7,DLY0
RET
DEL2:MOV A,R2
MOV R1,A
DLY3:MOV R6,#01H
NOP
DLY4:DJNZ R6,DLY4
DJNZ R1,DLY3
RET
SJ: MOV A,P5
CJNE A,#04H,ZX
NEQ: MOV 30H,#00H
MOV 31H,#00H
NEQ1: MOV A,30H
ADD A,#01H
MOV DAC0L,A
MOV 30H,A
JNC PTA
MOV A,31H
INC A
MOV 31H,A
PTA: MOV DAC0H,31H
LCALL DEL2
MOV A,31H
CJNE A,33H,NEQ1
MOV A,30H
CJNE A,#0FFH,NEQ1
NEQ2: CLR C
MOV A,30H
SUBB A,#01H
MOV DAC0L,A
MOV 30H,A
JNC PTB
MOV A,31H
DEC A
MOV 31H,A
PTB: MOV DAC0H,31H
LCALL DEL2
MOV A,31H
CJNE A,#00H,NEQ2
MOV A,30H
CJNE A,#00H,NEQ2
AJMP SJ
INT6: MOV A, P5
CJNE A,#02H,SJ1
MOV A, R3
RL A
MOV R3,A
AJMP TIAO
SJ1: CJNE A,#04H,ZX1
MOV A,R5
INC R5
MOV A,R5
CJNE A,#04H,TIA
MOV R5,#01H
TIA: MOV 33H,A
AJMP TIAO
ZX1: CJNE A,#01H,TIAO
MOV A,34H
ADD A,#01H
CJNE A,#06H,CHENZX
MOV 34H,#01H
AJMP TIAO
CHENZX: MOV 34H,A
TIAO:NOP
MOV P3IF,#00H
RETI
INT7: MOV A,P5
CJNE A,#02H,SJ2
INC R4
MOV A,R4
CJNE A,#0FFH,TIAO1
MOV R4,#0FH
AJMP TIAO1
SJ2:CJNE A,#04H,ZX11
INC R2
MOV A,R2
CJNE A,#0FH,TIAO1
MOV R2,#01H
AJMP TIAO1
ZX11: CJNE A,#01H,TIAO1
INC R2
MOV A,R2
CJNE A,#03H,TIAO1
MOV R2,#01H
TIAO1:NOP
MOV P3IF,#00H
RETI
ORG 2000H
DB 128,131,134,137,140,144,147,150 DB 153,156,159,162,165,168,171,174
DB 177,180,183,186,188,191,194,196
DB 199,202,204,207,209,212,214,217
DB 219,221,223,225,227,229,231,233
DB 234,236,238,239,241,242,244,245 DB 246,247,248,249,250,251,252,253
DB 253,254,255,255,255,255,255,255
DB 255,255,255,255,255,255,255,254
DB 253,253,252,251,250,249,248,247
DB 246,245,244,242,241,239,238,236
DB 234,233,231,229,227,225,223,221
DB 219,217,214,212,209,207,204,202
DB 199,196,194,191,188,186,183,180
DB 177,174,171,168,165,162,159,156
DB 153,150,147,144,140,137,134,131
DB 128,125,122,119,116,112,109,106
DB 103,100,97,94,91,88,85,82
DB 79,76,73,70,68,65,62,60
DB 57,54,52,49,47,44,42,39
DB 37,35,33,31,29,27,25,23
DB 22,20,18,17,15,14,12,11
DB 10,9,8,7,6,5,4,3
DB 3,2,1,1,1,0,0,0
DB 0,0,0,0,1,1,1,2
DB 3,3,4,5,6,7,8,9
DB 10,11,12,14,15,17,18,20
DB 22,23,25,27,29,31,33,35
DB 37,39,42,44,47,49,52,54
DB 57,60,62,65,68,70,73,76
DB 79,82,85,88,91,94,97,100
DB 103,106,109,112,116,119,122,125。