80c51單片機(jī)時鐘電路設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1、選題的背景和意義…………………………….....................2</p><p>　　2、設(shè)計任務(wù) ……………………………………………………….......2</p><p>　　3、硬件設(shè)計 ……………………………………………………….......3<

2、/p><p>　　3.1硬件介紹及說明 …………………………………………. .3</p><p>　　3.1.1 硬件電路設(shè)計………………………………………3</p><p>　　3.1.2 D/A轉(zhuǎn)換電路 ……………………………………..4</p><p>　　3.1.3 I/V轉(zhuǎn)換電路 ……………………………………..5</p>

3、<p>　　3.2硬件電路設(shè)計 ……………………………………………….7</p><p>　　4、軟件設(shè)計 ……………………………………………………………..8</p><p>　　4.1程序流程圖 ……………………………………………………8</p><p>　　4.2主要程序及注釋 ……………………………………………9</p><p

4、>　　5、仿真結(jié)果及分析 ………………………………………………..14</p><p>　　參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………….16</p><p>　　一、選題的背景和意義</p><p>　　各種各樣的信號是通信領(lǐng)域的重要組成部分，其中正弦波、三角波和方波等是較為常見的信號。在科學(xué)研究及教學(xué)實驗中常常需要這幾種信號的發(fā)生裝置。為了

5、實驗、研究方便，研制一種靈活適用、功能齊全、使用方便的信號源是十分必要的。這里利用AT89C51單片機(jī)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器件DAC0832產(chǎn)生所需不同信號的低頻信號源，其信號幅度和頻率都是可以按要求控制的。DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)原理和使用方法，AT89C51的基礎(chǔ)理論，以及與設(shè)計電路有關(guān)的各種芯片計的要求，如何利用單片機(jī)控制D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生上述信號的硬件電路和軟件編程。信號頻率幅度也按要求可調(diào)。本次關(guān)于產(chǎn)生不同低頻信號的信號源的設(shè)計

6、方案，不僅在理論和實踐上都能滿足實驗的要求，而且具有很強(qiáng)的可行性。該信號源的特點是：體積小、價格低廉、性能穩(wěn)定、實現(xiàn)方便、功能齊全。</p><p>　　關(guān)鍵字：信號源；單片機(jī)；DAC0832；方波；鋸齒波；三角波；正弦波</p><p><b>　　二、設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計制作一個波形發(fā)生器，該波形發(fā)生器能產(chǎn)生正弦波、方

7、波、三角波和鋸齒波。</p><p><b>　　要求：</b></p><p>　　（1）具有產(chǎn)生正弦波、方波、三角波三種周期性波形的功能。</p><p>　?。?）用開關(guān)選擇輸出的波形形狀。</p><p>　　（3）具有波形存儲功能。</p><p>　?。?）輸出波形頻率可調(diào)</p

8、><p>　?。?）輸出波形幅度范圍0～5V（峰-峰值）。</p><p><b>　　三、硬件設(shè)計</b></p><p>　　3.1硬件介紹及說明</p><p>　　3.1.1 硬件電路設(shè)計 </p><p>　　80C51單片機(jī)時鐘電路采用內(nèi)部方式，外接陶瓷諧振器（頻率為12 MHz），微調(diào)電

9、容值為30 pF。系統(tǒng)復(fù)位采用按鍵式外部復(fù)位方式，復(fù)位信號至少保持8 μs以上。通過按鍵由用戶選擇要輸出的波形，按鍵選擇占用P1.0，P1.1口。利用80C51單片機(jī)與DAC0832連接來實現(xiàn)波形的產(chǎn)生。</p><p><b>　　圖表 1</b></p><p>　　3.1.2 D/A轉(zhuǎn)換電路 </p><p>　　DAC0832是8分辨率

10、的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。</p><p>　　DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)資料:芯片內(nèi)有兩級輸入寄存器，使DAC0832具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要(如要求多路D/A異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等)。D/A

11、轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。要是需要相應(yīng)的模擬信號，可通過一個高輸入阻抗的線性運(yùn)算放大器實現(xiàn)這個供功能。運(yùn)放的反饋電阻可通過RFB端引用片內(nèi)固有電阻，還可以外接.</p><p>　　三種工作方式區(qū)別是：直通方式不需要選通，直接D/A轉(zhuǎn)換；單緩沖方式一次選通；雙緩沖方式二次選通。</p><p>　　待轉(zhuǎn)換的8位數(shù)字量由芯片的8位數(shù)據(jù)輸入線D0～D7輸入，經(jīng)DAC0832轉(zhuǎn)換后，通過2個電流

12、輸出端IOUT1和IOUT2輸出，IOUT1是邏輯電平為"1"的各位輸出電流之和，IOUT2是邏輯電平為"0"的各位輸出電流之和。另外，ILE、、、和是控制轉(zhuǎn)換的控制信號。</p><p>　　DAC0832由8位輸入寄存器、8位DAC寄存器和8位D/A轉(zhuǎn)換電路組成。輸入寄存器和DAC寄存器作為雙緩沖，因為在CPU數(shù)據(jù)線直接接到DAC0832的輸入端時，數(shù)據(jù)在輸入端保持的時

13、間僅僅是在CPU執(zhí)行輸出指令的瞬間內(nèi)，輸入寄存器可用于保存此瞬間出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。有時，微機(jī)控制系統(tǒng)要求同時輸出多個模擬量參數(shù)，此時對應(yīng)于每一種參數(shù)需要一片DAC0832，每片DAC0832的轉(zhuǎn)換時間相同，就可采用DAC寄存器對CPU分時輸入到輸入寄存器的各參數(shù)在同一時刻開始鎖存，進(jìn)而同時產(chǎn)生各模擬信號。</p><p>　　控制信號ILE、、用來控制輸入寄存器。當(dāng)ILE為高電平，為低電平，為負(fù)脈沖時，在LE產(chǎn)生正脈沖

14、；其中LE為高電平時，輸入寄存器的狀態(tài)隨數(shù)據(jù)輸入線狀態(tài)變化，LE的負(fù)跳變將輸入數(shù)據(jù)線上的信息存入輸入寄存器。</p><p>　　控制信號和用來控制8位A/D轉(zhuǎn)換器。當(dāng)為低電平，輸入負(fù)脈沖時，則在LE產(chǎn)生正脈沖；其中LE為高電平時，DAC寄存器的輸入與</p><p>　　輸出的狀態(tài)一致，LE負(fù)跳變，輸入寄存器內(nèi)容存入DAC寄存器。</p><p><b>

15、;　　圖表 2</b></p><p>　　3.1.3 I/V轉(zhuǎn)換電路 </p><p>　　LM324為四運(yùn)放集成電路，采用14腳雙列直插塑料封裝。，內(nèi)部有四個運(yùn)算放大器，有相位補(bǔ)償電路。電路功耗很小，lm324工作電壓范圍寬，可用正電源3～30V，或正負(fù)雙電源±1．5V～±15V工作。它的輸入電壓可低到地電位，而輸出電壓范圍為O～Vcc。它的內(nèi)部包含四組

16、形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互單獨。每一組運(yùn)算放大器可用如圖所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。 LM324引腳排列見圖1。2。 lm124、lm224和lm324引腳功

17、能及內(nèi)部電路完全一致。lm124是軍品；lm224為工業(yè)品；而lm324為民品。</p><p><b>　　圖表 3</b></p><p><b>　　3.2硬件電路設(shè)計</b></p><p>　　通過單片機(jī)產(chǎn)生數(shù)字量，將數(shù)據(jù)送到DAC0832進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果通過電流到電壓的轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行放大輸出波形。</p&

18、gt;<p><b>　　圖表 4</b></p><p><b>　　四、軟件設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1程序流程圖</b></p><p>　　4.2主要程序及注釋</p><p>　　DAC0832工作于單緩沖方式，其中輸入寄存器受控，而

19、DAC</p><p>　　寄存器直通，輸入寄存器地址為0B0000H。</p><p>　　1.產(chǎn)生方波程序如下：</p><p>　　MAIN:MOV DPTR,#0b000H 選中DAC0832</p><p>　　FANG: mov R2,#0H</p><p><b>　　mov A,R2&l

20、t;/b></p><p>　　movx @DPTR,A 將被轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)0送DAC0832</p><p>　　lCALL DIMS 延時</p><p>　　MOV R2,#0FFH </p><p><b>　　mov A,R2</b></p><

21、p>　　movx @DPTR,A 將被轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)FF送DAC0832</p><p>　　lCALL DIMS2 延時</p><p><b>　　SJMP FANG</b></p><p>　　DIMS:MOV R0,#20H 延時程序</p><p>　　D1: m

22、ov R1,#40H</p><p><b>　　D2: NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　DJNZ R1,D2</p><p>　　DJNZ R0,D1</p><p><b>　　RET</b><

23、/p><p>　　以上程序產(chǎn)生的是方波，其高低電平的寬度由延時子程序DIMS所延時的時間來決定。</p><p>　　改變延時子程序的延時時間，就可改變波形的寬度。</p><p>　　改變上限值或下限值便可改變方波的幅值；單極性輸出時為0—-5v或0-5v；雙極性輸出時為-5V-+5V。</p><p>　　2.產(chǎn)生鋸齒波的程序如下：</

24、p><p>　　MAIN:mov DPTR,#0b000H 選通DAC0832</p><p>　　MM:mov R2,#0H</p><p>　　MA:mov A,R2</p><p>　　MOVX @DPTR,A 將被轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送DAC0832</p><p>　　INC R2

25、 被轉(zhuǎn)換時間加1</p><p>　　ACALL DIMS 延時</p><p>　　cjne r2,#0FFH ,MA 判斷是否到FF</p><p><b>　　AJMP MM</b></p><p>　　程序每循環(huán)一次，A加一，；、</p><p>　

26、　可通過循環(huán)程序段的機(jī)器周期數(shù)，計算出鋸齒波的周期，并可根據(jù)需要，通過延時的方法來改變波形的周期。若要改變鋸齒波的頻率，課在AJMP MM指令前加入延遲程序即可。延時較短時可用NOP指令實現(xiàn)（本程序就是如此），需要掩飾較長時，可以使用一個延長子程序。延遲時間不同，波形周期不同，鋸齒波的斜率就不同。</p><p>　　通過A加1，可得到正向的鋸齒波，反之A減1可得到負(fù)的鋸齒波。</p><p&

27、gt;　　程序中A的變化范圍是0-255，因此得到的鋸齒波是滿幅度的。如果求得到非滿幅度鋸齒波，可通過計算求的數(shù)字量的初值和終值，然后在程序中通過置初值和終值的方法實現(xiàn)。</p><p>　　3.產(chǎn)生三角波的程序如下：</p><p>　　MAIN:mov DPTR,#0b000H 選通DAC0832</p><p>　　TRIGLE:mov R2,#0h<

28、/p><p>　　LOPU: mov A,r2 </p><p>　　INC r2 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)加1</p><p>　　MOVX @DPTR,A 將被轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)0送DAC0832</p><p>　　ACALL DIMS 延時</p><p>　　CJNE r2,

29、#0FFH,LOPU</p><p>　　LOPD: mov A,r2 </p><p>　　DEC r2 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)減1</p><p>　　MOVX @DPTR,A 將被轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)0送DAC0832</p><p>　　ACALL DIMS 延時</p>&l

30、t;p>　　CJNE r2,#0H,LOPD</p><p><b>　　SJMP LOPU</b></p><p>　　本程序產(chǎn)生的是三角波，谷值為0，峰值為+5V（或-5V）。若改變下限值或上限值，那么三角波的谷值和峰值也隨之改變。</p><p>　　改變延時時間可改變?nèi)遣ǖ念l率。</p><p>　　若在

31、峰值和谷值輸出時間較長時，則輸出梯形波，延時時間的長短取決于梯形波上下邊的寬度。</p><p><b>　　4.正弦波的產(chǎn)生：</b></p><p>　　SIN: mov DPTR,#SINTAB 取表的首址存DPTR</p><p>　　mov R0,#6DH 將表中的數(shù)據(jù)存入DATA區(qū)域的6D-7F中<

32、;/p><p>　　mov R6,#0H</p><p>　　LOOP:mov A,R6</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR 讀表</p><p><b>　　MOV @R0,A</b></p><p><b>　　INC R0</b></p

33、><p><b>　　inc R6</b></p><p>　　CJNE R0,#7FH,LOOP</p><p>　　mov DPTR,#0B000H 將被轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送DAC0832</p><p>　　MOV R0,#6DH</p><p>　　LOOP1:mov A,@R0

34、 產(chǎn)生前四分之一周期</p><p>　　movX @DPTR,A</p><p>　　ACALL DIMS</p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　CJNE R0,#7EH,LOOP1</p><p>　　LOOP2:mov A,@R0

35、 產(chǎn)生下四分之一波形</p><p>　　movx @DPTR,A</p><p>　　ACALL DIMS</p><p><b>　　DEC R0</b></p><p>　　CJNE R0,#6EH,LOOP2 </p><p>　　LOOP3:mov A,@R0

36、 產(chǎn)生地四分之三波形</p><p>　　CPL A </p><p>　　movX @DPTR,A</p><p>　　ACALL DIMS</p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　CJNE R0,#7EH,L

37、OOP3</p><p>　　LOOP4:mov A,@R0 產(chǎn)生最后四分之一波形</p><p><b>　　CPL A</b></p><p>　　movx @DPTR,A</p><p>　　ACALL DIMS</p><p><b>　　DEC

38、 R0</b></p><p>　　CJNE R0,#6EH,LOOP4</p><p>　　SJMP LOOP1</p><p>　　SINTAB:DB 7FH,89H,94H,0AAH,0B4H,0BEH,0C8H,0D1H,0D9H</p><p>　　DB 0E0H,0E7H,0EDH,0F2H,0F7H,0FAH,0FC

39、H,0FEH，</p><p>　　0FFH 正弦波地址碼</p><p><b>　　END</b></p><p>　　本例產(chǎn)生三角波，通過正弦波的地址碼來實現(xiàn)正弦波，先遞增產(chǎn)生前四分之一周期的波形，然后遞減產(chǎn)生下四分之一波形，在取反遞增產(chǎn)生第四分之三的波形，最后取反遞減產(chǎn)生最后四分之一波形。&

40、lt;/p><p>　　采用循環(huán)查詢法實現(xiàn)波形的選擇，通過P1.0，P1.1來進(jìn)行控制；每產(chǎn)生一次波形進(jìn)行一次軟查詢，查詢下一次查詢什么波形。</p><p><b>　　setb P1.0</b></p><p><b>　　setb p1.1</b></p><p>　　MOV DPTR,#0B00

41、0H</p><p>　　TEST: jb P1.0,NEXT1</p><p>　　JB P1.1,TRIGLE</p><p><b>　　AJMP FANG</b></p><p>　　NEXT1: JB P1.1,SIN</p><p>　　LJMP JUCHI</p>&l

42、t;p><b>　　五、仿真結(jié)果及分析</b></p><p>　　將程序調(diào)入硬件電路，仿真得出下圖：</p><p><b>　　方波波形：</b></p><p><b>　　圖表 5</b></p><p><b>　　鋸齒波波形：</b>&l

43、t;/p><p><b>　　圖表 6</b></p><p><b>　　三角波波形：</b></p><p><b>　　圖表 7</b></p><p><b>　　正弦波波形：</b></p><p><b>　　圖表

44、 8</b></p><p>　　波形中出現(xiàn)鋸齒狀是由于采的點數(shù)不夠多造成的， 如果采的點數(shù)夠多就能產(chǎn)生平滑的波形。</p><p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　《單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計與實例分析》馮育長 主編 西安電子科技大學(xué)出版</p><p>　　《單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》 吳家碚