波形發(fā)生器課程設(shè)計

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計</b></p><p>　　題 目 波形發(fā)生器</p><p>　　姓 名 </p><p><b>　　院 （系） </b></p><p><b>　　專業(yè)班級 </b></p>

2、<p>　　學 號 </p><p>　　日 期 2010年12月13日—2010年12月19日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　數(shù)模轉(zhuǎn)化器可以實現(xiàn)將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量的功能，對于理想的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，輸入的數(shù)字量的波形與輸出的模擬量之間呈線性關(guān)系。因此，通過使用單片機來輸出不同的數(shù)

3、字量，再通過D/A轉(zhuǎn)換，就可以得到不同的波形。本文主要講述通過單片機產(chǎn)生方波、三角波、鋸齒波、梯形波、正弦波的數(shù)字量，并給出相應的D/A轉(zhuǎn)化電路，進而得到具有相應波形的模擬量。這五種波形的數(shù)字量都可以簡單地通過定時器中斷來產(chǎn)生。</p><p>　　關(guān)鍵詞：波形發(fā)生 數(shù)模轉(zhuǎn)換 單片機 定時器中斷</p><p><b>　　實驗原理</b></p>

4、<p>　　利用單片機實現(xiàn)波形輸出的重點在于對應波形的數(shù)字量的產(chǎn)生。不同波形產(chǎn)生實質(zhì)上是對輸出的二進制數(shù)字量進行相應改變來實現(xiàn)的。在本文中，所有波形的二進制數(shù)字量的產(chǎn)生都通過定時器中斷。在每次中斷中，八位的二進制數(shù)字量通過I/O口輸出，再經(jīng)由D/A轉(zhuǎn)化電路轉(zhuǎn)化為模擬量。除正弦信號，其他波形的初始的八位二進制數(shù)字量都為0。各種波形的數(shù)字量產(chǎn)生如下：</p><p>　　對于方波信號，在每次定時器中斷時都

5、對二進制數(shù)字量進行位取反，因此，方波信號的二進制數(shù)字量總是在0x00和0xff二者上變動。</p><p>　　對于三角波信號，在每次定時器中斷中，二進制數(shù)字量依次加1，達到0xff時依次減1</p><p>　　對于鋸齒波信號，其類似于三角波信號，但在達到0xff時將二進制數(shù)字量置為0x00</p><p>　　對于梯形波信號，其類似于三角波信號，但在達到0xff

6、或0x00時，都會保持一段時間</p><p>　　對于正弦波信號，可以直接對正弦曲線進行均勻取樣后直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，在每次定時器中斷中，都依序?qū)⑦@些數(shù)字量輸出</p><p>　　對于D/A轉(zhuǎn)換，可以利用集成芯片DAC0832來實現(xiàn)。由于DAC0832輸出的是電流量，在D/A轉(zhuǎn)換后需要添加額外的比例運放電路來產(chǎn)生電壓量。</p><p><b>　　實驗

7、電路</b></p><p>　　實驗的流程如下：單片機在開始運行后就會不斷進行鍵盤掃描。當按下對應波形的按鈕后，單片機會產(chǎn)生相應波形的數(shù)字量，這個數(shù)字量作為DAC0832的輸入再被轉(zhuǎn)化為電流量。電流量經(jīng)過兩個反比例運算放大器后，轉(zhuǎn)化為電壓量輸出到示波器中顯示。</p><p><b>　　實驗結(jié)果</b></p><p>　　實驗

8、所產(chǎn)生的方波、三角波、鋸齒波、梯形波、正弦波波形如下所示</p><p><b>　　實驗體會</b></p><p><b>　　程序代碼</b></p><p>　　#include <at89c51cc03.h></p><p>　　typedef unsigned char uc

9、har;</p><p>　　typedef unsigned int uint;</p><p>　　//正弦曲線四分之一周期曲線的數(shù)字量</p><p>　　uchar code sdata[256] = \</p><p>　　{128,130,131,133,134,136,137,139,140,142,144,145,147,14

10、8,150,151,153,154,156,157,159,160,162,164,165,167,168,169,171,172,174,175,177,178,180,181,182,184,185,187,188,189,191,192,194,195,196,197,199,200,201,203,204,205,206,208,209,210,211,212,214,215,216,217,218,219,220,221,22

11、2,223,224,225,226,227,228,229,230,231,232,233,234,235,236,236,237,238,239,240,240,241,242,242,243,244,244,245,246,246,247,247,248,248,249,249,250,250,251,251,251,252,252,252,253,253,253,253,254,254,254,254,254,255,255,25

12、5,255</p><p>　　//timer用于重裝時間常數(shù)</p><p>　　static union{</p><p>　　uint time;</p><p><b>　　struct{</b></p><p><b>　　uchar th;</b></p&g

13、t;<p><b>　　uchar tl;</b></p><p>　　}time_array;</p><p><b>　　}timer;</b></p><p>　　//counter用于波形發(fā)生時的計數(shù)，從0到255</p><p>　　static uchar counter;

14、</p><p>　　//state表示當前所要輸出波形，1表示方波，2表示三角波，3表示鋸齒玻，4表示梯形波，5表示正弦波，0表示暫停波形發(fā)生(保持P2口輸出不變)</p><p>　　static uchar state;</p><p>　　//new_state根據(jù)P1口的電平，轉(zhuǎn)化為state</p><p>　　static uc

15、har new_state;</p><p>　　//check_state_bit用于get_state函數(shù)中</p><p>　　static uchar check_state_bit;</p><p>　　//direction表示波形方向，direction=0表示波形處于上升，direction=1表示波形處于下降</p><p>

16、;　　static bit direction; </p><p>　　//delay用于梯形波中</p><p>　　static bit delay;</p><p>　　//stop表示暫停波形發(fā)生(保持P2口輸出不變)</p><p>　　static bit stop;</p><p><b>　　

17、/*</b></p><p>　　獲取當前狀態(tài)，即哪個按鈕被按下</p><p>　　若沒有按鈕被按下，則state保持不變</p><p>　　若P1_0=0，則state=1，表示方波發(fā)生</p><p>　　若P1_1=0，則state=2，表示三角波發(fā)生</p><p><b>　　以此類

18、推</b></p><p>　　若P1_5=0，則state=0，表示暫停波形發(fā)生(保持P2口輸出不變)</p><p><b>　　*/</b></p><p>　　void get_state(){</p><p>　　//優(yōu)先考慮P1_5口，即優(yōu)先考慮暫停波形發(fā)生</p><p>

19、;　　if(!P1_5){</p><p>　　new_state = 0;</p><p><b>　　return;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　check_state_bit = 0x01;</p><p>　　new_state

20、=1;</p><p>　　while ((check_state_bit & P1) && new_state<6){</p><p>　　check_state_bit<<=1;</p><p>　　++new_state;</p><p><b>　　}</b></p

21、><p>　　if(new_state==6)</p><p>　　new_state = state;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//每次state即將發(fā)生改變，即切換輸出到另一種波形時，都進行初始化</p><p>　　void init(){</p>

22、<p><b>　　P2=0;</b></p><p>　　direction=0;</p><p>　　counter=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//檢查P1口，以輸出相應的選擇的波形</p><p>　　void ch

23、eck(){</p><p>　　get_state();</p><p>　　//如果state即將發(fā)生改變</p><p>　　if(state!=new_state){</p><p>　　//當P1_5口為低電平，new_state=0</p><p>　　//則暫停波形發(fā)生，則暫停定時器1定時，并令P3_6口

24、(WR)為高電平</p><p>　　if(new_state==0){</p><p><b>　　P3_6=1;</b></p><p><b>　　TR1=0;</b></p><p><b>　　stop=1;</b></p><p><b

25、>　　return;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//切換輸出波形</b></p><p><b>　　else{</b></p><p><b>　　init();</b></p&g

26、t;<p>　　state = new_state;</p><p>　　if(state==4)</p><p><b>　　delay=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><

27、p>　　else if(stop){</p><p><b>　　P3_6=0;</b></p><p><b>　　TR1=1;</b></p><p><b>　　stop=0;</b></p><p><b>　　}</b></p>

28、<p><b>　　}</b></p><p>　　//當INT0腳接收到一個下降沿，則觸發(fā)外部中斷0</p><p>　　//則輸出波形的周期倍增</p><p>　　void int0int() interrupt 0{</p><p>　　if(timer.time==15680)</p>

29、<p>　　timer.time = 245;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　timer.time<<=1;</p><p><b>　　init();</b></p><p><b>　　}</b></p&g

30、t;<p>　　//當INT1腳接收到一個下降沿，則觸發(fā)外部中斷1</p><p>　　//則輸出波形的周期倍減</p><p>　　void int1int() interrupt 2{</p><p>　　if(timer.time==245)</p><p>　　timer.time = 15680;</p>

31、<p><b>　　else</b></p><p>　　timer.time>>=1;</p><p><b>　　init();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　//定時器1用于波形的發(fā)生</p>&

32、lt;p>　　void timeint() interrupt 3{</p><p>　　//~time.time等價于time.time=65535-time.time</p><p>　　timer.time = ~timer.time + 1;</p><p>　　TL1 = timer.time_array.tl;</p><p&g

33、t;　　TH1 = timer.time_array.th;</p><p>　　timer.time = ~( timer.time -1 );</p><p><b>　　//方波發(fā)生</b></p><p>　　if(state==1){</p><p>　　++counter;</p><p&

34、gt;　　if(counter==0xff){</p><p>　　direction = ~direction;</p><p><b>　　P2 = ~P2;</b></p><p>　　counter = 1;</p><p><b>　　}</b></p><p>&

35、lt;b>　　}</b></p><p><b>　　//其余波的發(fā)生</b></p><p>　　else if(state>1 && state<6){</p><p>　　//當輸出梯形波，若delay=1則進行延遲，即保持當前輸出電平不變</p><p>　　if (

36、state==4){</p><p>　　if(!delay)</p><p>　　P2=counter;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//輸出正弦波</b></p><p>　　else if(state==5){</p>

37、<p>　　if(direction)</p><p>　　P2 = ~(sdata[counter])+1;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　P2 = sdata[counter];</p><p><b>　　}</b></p>&l

38、t;p>　　//輸出三角波、鋸齒波</p><p><b>　　else</b></p><p>　　P2=counter;</p><p>　　//當波形處于下降過程</p><p>　　if(direction){</p><p>　　//若counter下降至0，則改變波形方向至上升

39、過程</p><p>　　if(counter == 0){</p><p>　　//對于梯形波，下降結(jié)束后進行延遲</p><p>　　if(state==4){</p><p>　　delay=~delay;</p><p><b>　　if(delay)</b></p><

40、;p>　　counter=0xfe;</p><p><b>　　else</b></p><p>　　direction=~direction;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else{</b></p><p&g

41、t;　　direction=~direction;</p><p>　　counter++;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　counter

42、--;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//當波形處于上升過程</p><p><b>　　else{</b></p><p>　　//若counter上升至0xff，則改變波形方向至下降過程</p><p>　　if(counter==0xff)

43、{</p><p>　　//對于梯形波，上升結(jié)束后進行延遲</p><p>　　if(state==4){</p><p>　　delay=~delay;</p><p><b>　　if(delay)</b></p><p>　　counter=0x01;</p><p>

44、;<b>　　else</b></p><p>　　direction=~direction;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//對于鋸齒波，當上升至0xff，將counter置為0</p><p>　　else if(state==3)</p><

45、p>　　counter=0;</p><p><b>　　else{</b></p><p>　　direction=~direction;</p><p>　　counter--;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}<

46、;/b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　counter++;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></

47、p><p>　　void main(){</p><p>　　IEN = 0x8F;</p><p>　　TMOD = 0x10;</p><p><b>　　PT1 = 1;</b></p><p><b>　　IT0 = 1;</b></p><p>

48、<b>　　IT1 = 1;</b></p><p>　　state = 0xff;</p><p><b>　　P3_6 = 0;</b></p><p>　　//~time.time等價于time.time=65535-time.time</p><p>　　timer.time = 1960;

49、</p><p>　　timer.time = ~timer.time + 1;</p><p>　　TL1 = timer.time_array.tl;</p><p>　　TH1 = timer.time_array.th;</p><p>　　timer.time = ~( timer.time -1 );</p><