单片机。
课程设计。题目：多波形发生器。
系别：电子工程学院___
专业：11级电子信息工程3班。
姓名：田永杰。
学号： 201141108215 __
指导老师：胡必武。
东莞理工学院。
2013年6月28日。
目录。目录] 2
绪论 31 波形发生器概述 3
1.1波形发生器的发展状况 3
1.2国内外波形发生器产品比较 4
2 硬件原理 5
2.1 at89c51单片机的内部结构 5
2.2 dac0832的引脚及功能 5
2.3硬件设计 6
3 软件原理 8
3.1主要流程及说明 8
3.2程序详情 8
3.3各个**图 12
4 测试方法 14
5 感想 15
6 致谢 16
参考文献 16
绪论。波形发生器也称函数发生器，作为实验信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿波，正弦波，方波，三角波等波形。
信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路经之一，不用依靠单片机。但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，**模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。
而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的rc很大；大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证；体积大，漏电，损耗显著更是致命的弱点。一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。
1、波形发生器概述。
在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的信号波形发生器。随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种信号波形发生器。用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。
1.1波形发生器的发展状况
波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器。函数波形发生器具有连续的相位变换、和频率稳定性等优点，不仅可以模拟各种复杂信号，还可对频率、幅值、相移、波形进行动态、及时的控制，并能够与其它仪器进行通讯，组成自动测试系统，因此被广泛用于自动控制系统、震动激励、通讯和仪器仪表领域。
在 70 年代前，信号发生器主要有两类：正弦波和脉冲波，而函数发生器介于两类之间，能够提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等几种常用标准波形，产生其它波形时，需要采用较复杂的电路和机电结合的方法。
在 70 年代后，微处理器的出现，可以利用处理器、a/d/和 d/a，硬件和软件使波形发生器的功能扩大，产生更加复杂的波形。这时期的波形发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对 dac的程序控制，就可以得到各种简单的波形。
90 年代末，出现几种真正高性能、**格的函数发生器、但是hp公司推出了型号为 hp770s的信号模拟装置系统，它由 hp8770a任意波形数字化和 hp1776a波形发生软件组成。hp8770a实际上也只能产生8 中波形，而且**昂贵。不久以后，analogic公司推出了型号为 data-2020的多波形合成器，lecroy 公司生产的型号为9100 的任意波形发生器等。
到了二十一世纪，随着集成电路技术的高速发展，出现了多种工作频率可过 ghz 的dds 芯片，同时也推动了函数波形发生器的发展，2003 年，agilent的产品 33220a能够产生 17 种波形，最高频率可达到 20m，2005 年的产品n6030a 能够产生高达 500mhz 的频率，采样的频率可达 1.25ghz。由上面的产品可以看出，函数波形发生器发展很快近几年来，国际上波形发生器技术发展主要体现在以下几个方面：
1）过去由于频率很低应用的范围比较狭小，输出波形频率的提高，使得波形发生器能应用于越来越广的领域。波形发生器软件的开发正使波形数据的输入变得更加方便和容易。波形发生器通常允许用一系列的点、直线和固定的函数段把波形数据存入存储器。
同时可以利用一种强有力的数学方程输入方式，复杂的波形可以由几个比较简单的公式复合成 v=f (t)形式的波形方程的数学表达式产生。从而促进了函数波形发生器向任意波形发生器的发展，各种计算机语言的飞速发展也对任意波形发生器软件技术起到了推动作用。目前可以利用可视化编程语言(如visual basic ,visual c 等等)编写任意波形发生器的软面板，这样允许从计算机显示屏上输入任意波形，来实现波形的输入。
2）与vxi资源结合。目前，波形发生器由独立的台式仪器和适用于个人计算机的插卡以及新近开发的vxi模块。由于vxi总线的逐渐成熟和对测量仪器的高要求，在很多领域需要使用vxi系统测量产生复杂的波形，vxi的系统资源提供了明显的优越性，但由于开发vxi模块的周期长，而且需要专门的vxi机箱的配套使用，使得波形发生器vxi模块仅限于航空、军事及国防等大型领域。
在民用方面，vxi模块远远不如台式仪器更为方便。
3）随着信息技术蓬勃发展，台式仪器在走了一段下坡路之后，又重新繁荣起来。不过现在新的台式仪器的形态，和几年前的己有很大的不同。这些新一代台式仪器具有多种特性，可以执行多种功能。
而且外形尺寸与**，都比过去的类似产品减少了一半。
1.2国内外波形发生器产品比较
早在 1978 年，由美国 w**etek 公司和日本东亚电波工业公司公布了最高取样频率为 5mhz ，可以形成 256 点(存储长度)波形数据，垂直分辨率为8bit，主要用于振动、医疗、材料等领域的第一代高性能信号源，经过将近30年的发展，伴随着电子元器件、电路、及生产设备的高速化、高集成化，波形发生器的性能有了飞速的提高。变得操作越来越简单而输出波形的能力越来越强。波形操作方法的好坏，是由波形发生器控制软件质量保证的，编辑功能增加的越多，波形形成的操作性越好。
2、硬件原理。
波形的产生是通过at89c51单片机执行某一波形发生程序，向d/a转换器的输入端按规律发生数据，从而在d/a转换电路的输出端得到相应的电压波形。
at89c51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。
2.1 at89c51单片机的内部结构。
典型的mcs-51单片机芯片集成了以下几个基本组成部分。
1 一个8位的cpu
2 128b或256b单元内数据存储器（ram）
3 4kb或8kb片内程序存储器（rom或eprom）
4 4个8位并行i/o接口p0~p3。
5 两个定时/计数器。
6 5个中断源的中断管理控制系统。
7 一个全双工串行i/o口uart（通用异步接收、发送器）
8 一个片内振荡器和时钟产生电路。
图3.1 单片机引脚。
2.2 dac0832的引脚及功能。
1 dac0832芯片：
dac0832是8分辨率的d/a转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个da芯片以其**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。
2 dac0832的主要特性参数如下：
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；
只需在满量程下调整其线性度；
单一电源供电（+5v～+15v）；
低功耗，200mw。
3 dac0832结构图3.4 dac0832引脚。
d0～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wr1、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。
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