简易波形发生器的设计

湖南工程学院

课程设计

课程名称单片机原理与应用

课题名称简易波形发生器的设计

专业自动化

班级0681

学号200613110129

姓名田凯

指导教师_________ 李世军__________

2009年5 月25日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称单片机原理与应用

课题简易波形发生器的设计

专业班级自动化

学生姓名

学号

指导老师

审批

任务书下达日期2009年5 月25 日

任务完成日期2009年6月8 日

目录

第1章概述 (8)

1.1 课题设计要求 (8)

1.2 课题设计目的和意义 (8)

第2章系统总体设计方案 (9)

2.1 设计说明 (9)

2.2 总体设计思路 (9)

第3章系统结构图及工作原理 (10)

3.1 系统结构框图 (10)

3.2 工作原理 (11)

第4章各单元硬件设计及其计算方法 (11)

4.1 硬件设计 (11)

4.2 单片机的选择 (13)

第5章软件设计与说明 (14)

5.1 软件设计 (14)

5.2 流程图 (17)

第6章使用说明 (17)

6.1 调试步骤 (17)

6.2 调试结果 (18)

第7章总结 (18)

参考文献 (20)

附录 (21)

A 系统原理图 (21)

B 程序清单 (22)

第1章概述

1.1 课题的设计要求

本课题以单片机为核心，实现能输出正弦波、三角波、锯齿波、方波和梯形波信号五种波形，要求有以下功能：

1、系统在初始时轮流输出五种波形，并轮流显示。

2、用按键选择五种波形的输出，并相应的用数码管显示其波形标号。

1.2 课题的设计目的和意义

单片机的实验简易波形发生器的设计可以给我们的生活带来乐趣，可以放松我们的心情，可以让我们得到释怀。而且通过这次设计我们可以学到关于单片机在实际生活中的设计应用，同时也使我们加深了对单片机的认识，提高了我们的编程能力，为我们能够更好的学习单片机有很大的帮助。

第2章系统总体设计方案

2.1 设计说明

利用微机实验平台编程实现一个波形发生器，可以产生正弦波、方波、三角波等各种波形基本要求：

（1）具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性波形的功能。

（2）输出波形的频率范围为100Hz～1kHz，步进为100Hz。

（3）输出波形幅度范围1～5V（峰-峰值），可按步进1V（峰-峰值）调整。

（4）通过ADC0809采样DAC0832的输出，在屏幕上画出图形。示波器查看波形发生器的输出和屏幕上的图形比较。

2.2 总体设计思路

本次设计结合D/A和A/D转换，用键盘输入来选择DAC0832的输出波形，再通过ADC0809采集后在PC机上以图形方式显示。实验主要利用实验箱上的DAC0832 、ADC0809和8255等硬件电路和PC机资源。

设计要求该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波等形状的波形，频率和幅度可调。不同的波形主要是由输入DAC0832的不同规律的数据，所以在软件设计是主要是构造各种波形的数据表格。方波只需要控制输出高低电平的时间，三角波的表格可以由数字量的增减来控制，产生正弦波关于构造一个正弦函数数值表，通过查该函数表来实现波形的输出。波形的频率控制是通过对输出数据的时间间隔控制。幅度是通过改变输出数据的大小来控制的。为了程序实现方便，可以把每种波形的数据表构造好，再统一查表来实现。

第3章系统结构图及工作原理3.1 系统结构框图

3.2 工作原理

在双极性电压波形发生器中，DAC0832转换器输入数据采用单缓冲方式，与89C51接口电路。DAC0832转换器输出部分接口电路，由于考虑到软件产生电压波形有正负极性输出，因此这部分设计成双极性电压输出，其方法是单极性输出运算放大器后面加一级运算放大器，形成比例求和电路，通过电平移动，使单极性输出变为双极性输出。

第4章各单元硬件设计及计算方法

4.1 硬件设计

硬件由于采用了PC机的资源和微机实验平台，不用外加其他的电路，比较简单。将微机系统里面的中断、8255、 DAC0832以及ADC0832的电路弄清楚，通过相应的跳线就可以完成电路的设计。

本次设计中，通过PC机键盘选择波形，启动DAC0832工作，在其输出端口VOUT1将会产生0～5V的直流电压，再由ADC 0809的IN0端口进行采样，显示到屏幕上。DAC0832所对应的片选为CS4，ADC0809所对应的片选为CS0。DAC0832 和ADC0809硬件连接图如图1所示。

在ADC0809芯片连接中，CLOCK用来接收外部时钟信号，在本实验中接收Q3端产生的时钟信号。ADD_A,ADD_B和ADD_C这三个端口为三位地址线，用来选通8路模拟量输入中的一路。在本实验中，只使用ADC 0809中的IN0端口，当ADD_A,ADD_B和ADD_C端口都为低电平时，才能选中IN0端口。在本PC实验箱中ADC 0809IN0端口地址为280H，其地址总线中的A0，A1，A2均为低电平。故将ADD_A,ADD_B和ADD_C与A0，A1，A2如图所示连接。

REF（+）接正参考电压（+5V），REF（-）接负参考电压（接地）。

图1 设计硬件连接图

4.2.单片机的选择

当今单片机厂商琳琅满目，产品性能各异。常用的单片机有很多种：Intel8051系列、Motorola和M68HC系列、Atmel的AT89系列、台湾Winbond(华邦)W78系列、荷兰Pilips的PCF80C51系列、Microchip 公司的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的AT90S系列、韩国三星公司的KS57C系列4位单片机、台湾义隆的EM-78系列等。根据初步设计方案的分析，设计这样一个简单的应用系统，可以选择带有