1、1电子设计应用软件训练总结报告一、 任务说明：本次课设的任务是基于 AT89C51 单片机的数字式简易低频信号发生器的设计，要求实现用程序产生方波、正弦波、锯齿波、阶梯波四种信号，并可以键控切换，而且需在 Proteus 电子设计平台上对设计方案进行仿真。本次设计采用了 AT89C51 单片机作为控制核心，外围采用数字/ 模拟转换电路（DAC0832）来实现模数转换，从而输出正确的波形，设计中还连接了按键电路来实现键控。波形的频率为 200Hz，用调整延时来实现。设计简单，性能良好，具有一定实用性。二、原理图绘制说明1、原理图绘制过程说明（1）运行 proteus7.5，进入绘图页面。图 1
2、proteus 绘图页面（2）查找元器件，按动键盘按键 P，进入 Pick Devices 页面，在关键字项中输入元件名称。如查找 AT89C51。2图 2 查找元件（3）放置元器件并连线。2、原理图说明（1）单片机晶振电路对于 MCS-51 一般的晶振可以在 1.2MHZ-12MHZ 之间选择，这时电容 C1、C2 可以选择在 10pf-30pf 之间。在本设计中，电容选择 25pf，晶振选择 12MHZ。电路如下图：图 3 单片机晶振电路原理图（2）单片机复位电路复位时单片机的初始化工作，复位后中央处理器 CPU 和单片机内部的其他功能部件都处在一定的初始状态，从这个状态开始工作。电路如下
3、图：3图 4 单片机复位电路原理图（3）总线电路本设计中，将 P0 并行口作为波形数据输出口，通过数据总线与 DAC0832 的 D0-D7 连接。P2.7 与 0832 的片选端/CS 连接，使用时可由地址译码提供。P3.6 与 0832的 2 管脚外部数据存储器写选通相连。电路如下图：图 5 总线电路（4）键控电路本设计中的键控部分引入了外部中断 0 中断来实现对波形的切换，用按键与 P3.2连接来实现。在该管脚上加上一 10k 的上拉电阻，用来提高输出电平，加大输出引脚的驱动能力。电路如下图：4图 6 键控电路（5）DAC0832 电路在本设计中，DAC0832 选择了直接工作方式。08
4、32 中的电源电压 VCC、输入寄存器的锁存信号端 ILE、基准电压端 VREF 接高电平。模拟电路接地端、数字电路接地端 GND、写信号 2 端/WR2、传递控制信号端/XFER 接地。D/A 输入电流 1、2 端与反馈信号输入线 RFB 连接运算放大器。这里的运算放大器选用了 LM324 型号。电源电压设置为-6+5V。电路图如下：图 7 DAC0832 电路三、流程图绘制以及说明：单片机的内部数据只有 0、1 之分，所产生的信号也都是离散信号。为了让单片机输出所需的数字信号，采用对信号采样、量化的方法来实现由单片机产生所需信号。（1）主函数主函数调用了各个子程序的初始化，通过对按键次数的
5、判断来实现不同的功能，输入波形。数值为 0、1、2、3 时分别输出方波、正弦波、阶梯波、锯齿波。5开始调用 init 函数，开中断输出方波输出正弦波key=0?输出方波YNkey=1?输出正弦波key=2?输出阶梯波key=3?输出锯齿波继续判断NY YN NY图 8 主函数流程图（2）按键计数函数流程图在按键计数函数中，对 key 进行循环加 1 的操作，每按一次，数值加 1。数值加到 3 时，再按动按键，数值跳回 1。开始Key+Key=4？YNkey=0输出波形图 9 按键计数函数流程图（3）波形子程序调用函数在设计中，对正弦信号进行采样，通过查表来实现输出不同的幅度值。对于方波，赋予初
6、值 FFH，延时一段时间后，赋值 00H，再延时一段时间后，输出 FFH，以6此循环。在实现阶梯波时，通过查表和延时来实现。锯齿波则是通过 256 个采样点赋值依次减 1 得以实现。为满足设计要求中输入频率为 200hz 这一要求，在程序中在对波形各个采样点赋值之外，还设计了相应的延时。波形子程序的调用就是对这两项进行调用。四种波形的流程图如下。开始赋最高值 0xFF调用方波延时单元赋最低值 0x00调用方波延时单元返回输出方波图 10 方波子程序调用流程图开始调用 sin 函数的数据表调用正弦波的延时单元输出正弦波返回图 11 正弦波子函数调用流程图7开始调用阶梯波数据表i8?i+Y调用阶梯
7、波延时单元输出阶梯波返回Ni=0图 12 阶梯波子程序调用8开始DA=-ii256?i+Y调用阶梯波延时单元输出阶梯波返回Ni=0图 13 锯齿波子函数调用流程图四、Proteus 仿真说明：连接好原理图后，双击 AT89C51 芯片，将后缀为.hex 的文件添加到单片机中，点击运行。9图 14 添加程序正确运行后，示波器中显示正弦波。频率约为 200hz。波形如下图 15 方波波形按动按键一下，波形转变成正弦波。皮率约为 200hz。波形如下图 16 正弦波波形再按动一次按键，波形转换成阶梯波。频率约为 200hz。波形如下10图 17 阶梯波波形再按动一次按键，波形转变成锯齿波。频率为 2
8、00hz。波形如下图 18 锯齿波波形再按动一次按键，波形回到最初显示的方波。五、体会及合理化建议11通过这次的课设，我熟悉了基于 AT89C51 单片机的数字式简易低频信号发生器的设计，学会了如何利用数模转换器 DAC0832 来实现波形，和通过按键控制切换波形。在这次课程设计的过程中遇到了一些难题，比如键控部分。起初的构想是用 P1口来控制按键，给 P1 口赋初值 01H，输入第一个波形，在对 P1 口左移一位，输出第二个波形，依次类推。连接后原理图无法正确运行。在频率上，编程时设计的延时单元没有很符合要求，仿真时输出的波形的频率与要求不符。后经多次试验，实现了输出频率为 200hz 这一
9、要求。在今后的学习中，我认为应当为大家提供更多的机会亲自动手去完成一些简易的设计，这样不仅可以加深大家对平时学习的理论知识的理解，也可以提高大家的动手实践能力，更会扩宽同学们的视野，拓展专业知识，有益于今后的学习与发展。参考文献1.严洁.单片机原理及接口技术.M机械工业出版社.2010.146-151 页2.欧伟明、何静、凌云、刘剑.单片机原理及应用系统设计.M电子工业出版社.2009.140-143 页3.卢胜利、郝立果、丁峰.单片机原理与应用技术实践.M机械工业出版社.2009.227-231 页4.朱定华、戴颖颖、李川香.单片微机原理、汇编与 C51 及接口技术.M清华大学出版社.2010.296-299 页5.张毅刚、刘杰.单片机原理及应用.第三版.M哈尔滨工业大学出版社.2010.219-226 页12附录 I 电路原理图13附录 II 元器件清单14元器件名称及规格 标注AT89C51 U1DAC0832 U2电阻 10K R1上拉电阻 10K R2晶体振荡器 12M X1瓷片电容 25Pf C1,C2电解质电容 10uF C3按键开关 K1直流电源 5V VCC运算放大器 LM324 U3数字示波器
