单片机课程设计

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1、编号： 五 课程设计报告书课 题： 三角波发生器 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号: 0600110325 题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2009 年 12月 17 日目录目录2前言3第一章 系统概述4第二章 单元电路设计与仿真41)单片机核心的选择42)DAC0832的接口设计53)按键输入的响应与频率调节64)其实器件的选择与说明75)电路仿真与原理验证7第三章 电路安装与调试7第四章 结束语8第五章 附件81)元件清单82)电路原理图（见附页）83)PCB布线图（见附页）8第六章 参考文献8第七章 鸣谢9前

2、言本次课程设计要求是设计一台三角波发生器，其频率范围是1100Hz。设计基本思路是以AT89S51为控制核心并用DAC0832进行数模转换达到，再通过LM358放大器放大信号输出。在确定了设计的基本思路后，我们首先对单片机原理及应用和微机原理与接口技术这两门课程的内容进行了复习。然后再上网和到图书馆查找资料，弄清了AT89S51单片机的基本结构和工作原理。并通过与老师沟通逐步弄清楚了AT89S51单片机的复位电路、上电启动等基本原理，并成功试用出一块用于接下来实验的51单片机最小系统板，验证了一些简单的IO端口读写操作，为接下来的制作做好充分的准备。因为在上学期所学的微机原理与接口技术中有相关

3、的DAC0832的信息，于是我们参考了单片机原理及应用和微机原理与接口技术这两本教材上的相关内容后逐步弄清了外围电路的接法和控制字内容等。最后再经过向其他同学和老师请教，最后也完全搞清楚了DAC0832的单缓冲与双缓冲两种工作方式。按照课程设计的要求，我们选择了单缓冲工作方式。因为DAC0832为电流输出型DA转换芯片，因此要在输出端多接一片运算放大器以将电流输出转换为相应的电压输出。而运算放大器的选型是我们以前不曾遇到过的。通过复习电工学中运算放大器的基本知识、上网查询器件型号，我们终于选定LM358作为末级输出的运算放大器。由于PROTEUS可仿真各种电路和IC，并支持单片机，元件库齐全，

4、使用方便，是不可多得的专业的单片机软件仿真系统。所以在器件型号选好之后，我们在PROTEUS仿真平台中搭建了所需的模拟电路。C语言与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。所以程序的编写我们采用C语言编写，并采用了Keil C软件进行程序的编写。因为Keil C软件是兼容单片机C语言软件开发系统。再将程序导入PROTEUS经过一番调试，最终PROTEUS中的虚拟示波器显示出了我们想要的波形。最后，我们在Altium Designer6.7环境下绘制了电路原理图、生成了PCB与布线图。再将PCB布线打印热转印图样，并将其印到铜板上，再按图对铜板腐蚀、钻孔，

5、将AT89S51、电阻、电容、LED灯等焊接到电路板上就得到所要求的实物板第一章 系统概述任务要求:1、用DAC0832设计一个三角波发生器。 2、三角波的频率为 1Hz 100Hz。 3、可以用 “”和“”键来改变波形的频率。本设计原理分块框图如下该设计是一台三角波发生器，其频率范围是1100Hz。设计基本思路是以AT89S51为控制核心并用DAC0832进行数模转换达到，再通过LM358放大器放大信号输出。第二章 单元电路设计与仿真1) 单片机核心的选择设计中使用的是通用兼容型的AT89S51单片机，是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-syste

6、m programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元。 其PDIP封装方式的引脚图如下 AT89S51只要接好外围复位电路、晶体振荡电路与EA引脚，单片机即可开始工作。并复位程序指针从内部程序存储器的第一行开始运行程序。因此选用1K、10K电阻和22uF电容各一枚，12M晶振一颗构成复位与振荡电路。经计算，在12M晶振产生振荡信号的情况下，单片机每时钟周期为一微秒。记录此数据备以后计算。2) DAC0832

7、的接口设计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芯片以其价格低廉、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。其芯片图如下DAC0832由两级数据缓冲器和D/A转换器组成，第一级数据缓冲器称为输入寄存器，第二级称为DAC寄存器，其内部结构图如下：可以看出，对其控制脚CS、WR1,WR2,XFER的接线方法不同可有不同的通信方法。本设计采用单片机原理及应用课本第157页图8-22的接法，即WR1与WR2合并后接单片机的WR、CS与XFER并接后接单片机的P

8、2.7脚（详细接线图见电路原理图）。这样就把DAC0832作为外部数据存储器接入单片机中。经过计算，DAC0832的接口地址为0x7FFF。此地址记下备用。按照此接些方法，在Keil C中对0832的写操作用如下语句完成。XBYTE0x7fffvalue；以上为C51中对外部数据存储器的标准读指令。为产生一定频率的三角波，使用单片机内部的定时、计数器0,并通过设置TMOD使其工作在定时方式下。以产生1Hz的三角波为例，由于0832为八位DA，从全零输出到全一输出共有256步。因为把1秒分成256份，每份进一步。即1秒钟产生256次中断。则中断初始值的计算为： content=65536-1.0

9、/key/256*1000000;此为单片机时钟周期为1us，输出频率值key1Hz的计算语句。然后将初值content装入定时、计数器0的高位与低位。用以下语句： TH0=content/256; TL0=content%256;就完成了对DAC0832的控制。中断处理子程序为：void output() interrupt 1 while(1) if(button=0) if(down=1) while(button=0);down=0;key+;if(key=101)key=1; else down=1;if(button1=0) if(down1=1)while(button1=0);

10、down1=0;key-;if(key=0)key=100;else down1=1; content=65536-1.0/key/256*1000000;P1=0; 3) 按键输入的响应与频率调节课程设计题目要求对按键的输入有响应，输出的频率以每次按键1Hz的速度改变。为此在单片机系统中增加两个按键，并接入P3端口的两个闲置引脚作为输入。在Keil C中编写按键响应程序如下：void output() interrupt 1 if(summit=0) i+;if(i=255) summit=1; else i-;if(i=0) summit=0; XBYTE0x7fff=i; TH0=con

11、tent/256; TL0=content%256;其中button、button1为按键接入口的位定义。本设计与传统的按键防抖方法不用，用了一种新的方法，即通过按键抬起时判断该键是否曾经按下来进行防抖，更高效而可靠。按键判断的结果通过全局变量key传递到中断处理程序中，改变定时器的初始值，进而达到改变输出频率的目的。4) 其它器件的选择与说明DAC0832末级的运算放大器选择为LM358,因为它放大倍数大，价格低廉。发光LED一枚，作为电源指示灯。与LED配套的300欧电阻一颗，作为限流电阻用。插座，插针若干，作用电源输入与输出的接口5) 电路仿真与原理验证用Proteus仿真软件搭建所设计

12、的电路，其图如下：红框部分为对out输出口进行图表逻辑仿真的输出图形，三角清晰，时序正常。按动按键再用示波器观察频率改变情况，令人满意，原理通过。第三章 电路安装与调试1、将所绘制好的PCB布线打印热转印图样，并将其印到铜板上，再按图对铜板腐蚀、钻孔，将AT89S51、电阻、电容、LED灯等焊接到电路板上就得到所要求的实物板。2、上电写入端口简单读写程序后用万用表测量输出情况正常，表明单片机最小系统正常工作。将编译好的hex文件写入，通电接示波器测试，得到图示图形。按动按键频率改变正常，达到设计效果。第四章 结束语通过本次课程设计使我们更深入透彻的理解了单片机的相关知识，巩固了上课的知识，同时

13、培养了我们对单片机制作的浓厚兴趣。增强了实践动手能力，在课设过程中遇到了很多困难，如Proteus软件的学习、铜板的印制等。后来在老师的讲解及查阅相关资料后，问题都迎刃而解。在此特别感谢李震老师和郭福力老师!第五章 附件1) 元件清单序号名称型号参数数量备注1单片机AT89S5112晶振12M13电容30p24电阻1K，10K若干5 按键NA56LED大号17DA芯片083218运算放大器LM35819插针、插座NA若干2) 电路原理图（见附页）3) PCB布线图（见附页）第六章 参考文献1白驹珩单片计算机及其应用电子科技大学出版社20052黄冰微机原理及应用重庆大学出版社2008第七章 鸣谢10