单片机课程设计报告

《单片机原理及应用》

课程设计报告。

目录。一、课程设计的目的与意义 2

1．课程设计的目的 2

2．课程设计的意义 2

二、课程设计的任务与要求 3

1．课程设计的任务 3

2. 课程设计的要求及其主要功能 3

三、系统总体结构及工作原理说明 3

1．系统总体结构框图 3

2. 工作原理说明 3

四、各模块电路设计 4

1．所用元器件简介及其引脚功能 4

2. 模块电路原理图 8

五、软件设计 11

1. 主程序流程图 11

2. 各个子程序流程图 12

六、调试过程和调试方法 19

七、课程设计总结 22

参考文献23

附录24一、课程设计的目的与意义。

1）利用所学单片机的理论知识进行软硬件整体设计，锻炼我们理论联系实际、提高我们的综合应用能力。

（2）我们这次的课程设计是以单片机为基础，设计并开发能输出多种波形（三角波、锯齿波、方波等）。

（3）掌握各个接口芯片(如0832等)的功能特性及接口方法，并能运用其实现一个简单的微机应用系统功能器件。

（4）在平时的学习中，我们所学的知识大都是课本上的，因此，缺乏一种系统的设计锻炼。在课程所学结束以后，这样的课程设计十分有助于我们将知识系统的总结到一起。

（5）通过这几个波形进行组合形成了一个函数发生器，使得我对系统的整个框架的设计有了一个很好的锻炼。这不仅有助于大家找到自己感兴趣的题目，更可以锻炼大家微机知识的应用。

波形发生器作为一种常用的信号源，是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。

在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都学要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号，如正弦波，三角波，方波等，因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。

二、课程设计的任务与要求。

基于at89c51设计一个波形发生器。

1）输出频率在1hz～1000hz之间的方波、三角波、锯齿波等模拟信号。

（2）设计一个功能键，用于切换输出波形的类型，并用虚拟示波器显示输出波形。

（3）增加输出波形的种类，能够输出梯形波、正弦波。

（4）实现多路波形同时输出，并增加相应的功能键分别用于切换各类输出波形的类型。

三、系统总体结构及工作原理说明。

如图1所示：

图1.总体结构框图。

以产生正弦波为例，采用定点法来产生波形，即将一个周期的正弦波按360度等分为若干点，计算出各点的正弦函数值，并转换相应的d/a转换器输入数值，这样得到一个正弦函数表。通过程序将该表程序存储器中，利用单片机的定时器来产生定时，每当定时时间到，查表该点对应的输出值，然后通过d/a转换器转换得到该点的对应电压值。如此，反复的查表输出，就得到所谓的正弦波。

由于一个周期正弦波的点数固定，改变定时器的定时值，就可以改变正弦波的频率值。

锯齿波和三角波的产生类似于正弦波。方波的产生较简单，只要交替地将最大值和最小值输出给d/a转换器进行转换即可，它们的延续时间为周期的一半。

四、各模块电路设计。

波形发生器所采用的硬件设备主要有at89c51单片机和dac0832 d/a转换芯片，并外接运算放大器，得到模拟模拟输出信号。

1）at89c51芯片介绍。

at89c51是一种带4k字节闪存可编程可擦除只读存储器（fperom—flash programmable and erasable read only memory）的低电压、高性能cmos 8位微处理器，俗称单片机。at89c2051是一种带2k字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。

该器件采用atmel高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的mcs-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位cpu和闪烁存储器组合在单个芯片中，atmel的at89c51是一种高效微控制器，at89c2051是它的一种精简版本。at89c51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

外形及引脚排列如图2所示：

图引脚图。at89c51芯片的引脚描述如下：

、主电源引脚vcc和vss

vcc——（40脚）接+12v电源；

vss——（20脚）接地。

、外接晶体引脚xtal1和xtal2

xtal1（19脚）接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器时，对hmos单片机，此引脚应接地；对chmos单片机，此引脚作为驱动端。

xtal2（18脚）接外晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对hmos单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对chmos，此引脚应悬浮。

、控制或与其他电源复用引脚rst/vpd、ale/prog、psen和ea/vpp

rst/vpd（9脚）当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。推荐在此引脚与vss引脚之间连接一个电阻，与vcc引脚之间连接一个电容，以保证可靠地复位。

vcc掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证内部ram的数据不丢失。当vcc主电源下掉到低于规定的电平，而vpd在其规定的电压范围内，vpd就向内部ram提供备用电源。

ale/prog（30脚）当访问外部存贮器时，ale（允许地址锁存）的输出用于锁存地址的低位字节。即使不妨问外部存储器，ale端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器频率的六分之一。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。

然而要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ale脉冲。ale端可以驱动（吸收或输出电流）8个ls型的ttl输入电路。

对于eprom单片机（如8751），在eprom编程期间，此引脚用于输入编程脉冲（prog）。

psen（29脚）此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号，再从外部程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次psen有效，但在此期间，每当访问外部存储器时，这两次有效的psen信号将不出现，psen同样可以驱动（吸收或输出）8个ls型的ttl输入。

ea/vpp（引脚）当ea端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在pc（程序计数器）值超过0fffh（对851/8751/80c51）或1fffh（对8052）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当ea保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器，对于常用的8031来说，无内部程序存储器，所以ea脚必须常接地，这样才能只选择外部程序存储器。

对于eprom型的单片机（如8751），在eprom编程期间，此引脚也用于施加12v的编程电源（vpp）。

、输入/输出（i/o）引脚p0、p1、p2、p3（共32根）

po口（39脚至32脚）是双向8位三态i/o口，在外接存储器时，与地址总线的低8位及数据总线复用，能以吸收电流的方式驱动8个ls型的ttl负载。

p1口（1脚至8脚）是准双向8位i/o口。由于这种接口输出没有高阻状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向i/o口。p1口能驱动（吸收或输出电流）4个ls型的ttl负载，对，p1.

0引脚的第二功能为t2定时/计数器的外部输入，p1.1引脚的第二功能为t2ex捕捉、重装触发，即t2的外部控制端。对eprom编程和程序验证时，它吸收低8位地址。

p2口（21脚至28脚）是准双向8位i/o口。在访问外部存储器时，它可以作为扩展电路高8位地址总线送出高8位地址。在对eprom编程和程序验证期间，它接收高8位地址。

p2可以驱动（吸收或输出电流）4个ls型的ttl负载。

p3口（10脚至17脚）是准双向8位i/o口。在mcs-51中，这8个引脚还用于专门功能，是复用双功能口。p3能驱动（吸收或输出电流）4个ls型的ttl负载。

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