2613
仿真原版本：proteus 7.8
程序編譯器：keil 4/keil 5
編程語(yǔ)言：C語(yǔ)言
設(shè)計(jì)編號(hào)：S0015
1 設(shè)計(jì)說(shuō)明：
1、本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為控制核心，外圍采用數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路（DAC0832）、運(yùn)放電路（LM324）、按鍵和LCD1602液晶顯示電路。
2、電路采用單片機(jī)和一片DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成數(shù)字式低頻信號(hào)發(fā)生器,可產(chǎn)生正弦波、矩形波、鋸齒波和三角波四種波形。
3、通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)控制四種波形的類(lèi)型選擇、頻率變化，并通過(guò)液晶1602顯示其各自的波形類(lèi)型以及頻率數(shù)值。
本設(shè)計(jì)硬件電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高，具有一定的實(shí)用價(jià)值和參考價(jià)值
2 講解視頻：
包含程序講解和代碼講解
3 仿真電路：
程序
部分代碼
uchar code tosin[256]=
{0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,
0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5,0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,
0xda,0xdd,0xdf,0xe1,0xe3,0xe5,0xe7,0xe9,0xea,0xec,0xee,0xef,0xf1,0xf2,0xf4,
0xf5,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,
0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,
0xf4,0xf2,0xf1,0xef,0xee,0xec,0xea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda,0xd8,
0xd6,0xd4,0xd1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0xc2,0xbf,0xbc,0xba,0xb7,0xb4,0xb1,0xae,0xab,
0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99,0x96,0x93,0x90,0x8d,0x89,0x86,0x83,0x80,
0x80,0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f,0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x55,
0x51,0x4e,0x4c,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2e,0x2b,
0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0e,
0x0d,0x0b,0x0a,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02 ,0x02,0x03,0x04,
0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0d,0x0e,0x10,0x11,0x13,0x15,0x16,0x18,
0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x25,0x27,0x29,0x2b,0x2e,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3a,
0x3d,0x40,0x43,0x45,0x48,0x4c,0x4e ,0x51,0x55,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x63,0x66 ,
0x69,0x6c,0x6f,0x72,0x76,0x79,0x7c,0x80 }; //正弦波碼 128取值到256
//--延時(shí)MS
void DelayMS(uchar ms)
{
uchar i;
while(ms--) for(i=0;i<120;i++);
}
//--延時(shí)y*9us
void Delay1(uint y)
{
uint i;
for(i=y;i>0;i--);
}
//-------------
//忙檢查
//-----------------------------
uchar Busy_Check()
{
uchar LCD_Status;
RS=0; // 寄存器選擇
RW=1; //讀狀態(tài)寄存器
EN=1; // 開(kāi)始讀
DelayMS(1);
LCD_Status=P1;
EN=0;
return LCD_Status;
}
//----------------------------
//寫(xiě)LCD命令
//---------------------------------
void Write_LCD_Command(uchar cmd)
{
while((Busy_Check()&0x80)==0x80); //忙等待
RS=0; //選擇命令寄存器
RW=0; //寫(xiě)
EN=0;
P1=cmd;EN=1;DelayMS(1);EN=0;
}
//--------------------------------------
//發(fā)送數(shù)據(jù)
//---------------------------------------
void Write_LCD_Data(uchar dat)
{
while((Busy_Check()&0x80)==0x80); //忙等待
RS=1; RW=0; EN=0; P1=dat;EN=1;DelayMS(1);EN=0;
}
//------------------------------------
//LCD初始化
//-----------------------------------------
void Init_LCD()
{
Write_LCD_Command(0x38);
DelayMS(1);
Write_LCD_Command(0x01); //清屏
DelayMS(1);
Write_LCD_Command(0x06); //字符進(jìn)入模式：屏幕不動(dòng)，字符后移
DelayMS(1);
Write_LCD_Command(0x0C); //顯示開(kāi)、關(guān)光標(biāo)
DelayMS(1);
}
//--向LCD寫(xiě)頻率值
void Write_freq(uint k)
{
uchar qian,bai,shi,ge;
qian=k/1000;
bai=k/100%10;
shi=k/10%10;
ge=k%10;
Write_LCD_Command(0x86+0x40);
Write_LCD_Data(0x30+qian);
Write_LCD_Data(0x30+bai);
Write_LCD_Data(0x30+shi);
Write_LCD_Data(0x30+ge);
Write_LCD_Data(0x48);
Write_LCD_Data(0x5a);
}
//--LCD上顯示不同波形頻率
void Xianshi_f()
{
if(WaveChoice==1)
{
freq=(10000000/(50000+2860*ys));
Write_freq(freq);
}
if(WaveChoice==2)
{
freq=(10000000/(50000+2300*ys));
Write_freq(freq);
}
if(WaveChoice==3)
{
freq=(10000000/(14000+2300*ys));
Write_freq(freq);
}
if(WaveChoice==4)
{
freq=(10000000/(15000+2300*ys));
Write_freq(freq);
}
}
//--LCD上寫(xiě)波形類(lèi)型
void Write_wave(uchar t )
{
switch(t)
{
case 0:
//-- 無(wú)輸出
Write_LCD_Command(0x86);
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(No)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(No[i]);
DelayMS(5);
}
break;
case 1:
//--正弦波
ys=25;
Write_LCD_Command(0x86);
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(Sin)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(Sin[i]);
DelayMS(5);
}
break;
case 2:
//---矩形波
ys=30;
Write_LCD_Command(0x86);
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(Squ)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(Squ[i]);
DelayMS(5);
}
break;
case 3:
//---三角波
ys=30;
Write_LCD_Command(0x86);
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(Tri)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(Tri[i]);
DelayMS(5);
}
break;
case 4:
//----鋸齒波
ys=30;
Write_LCD_Command(0x86);//液晶顯示位置
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(Saw)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(Saw[i]);
DelayMS(5);
}
break;
}
}
//---輸出波形
void Out_Wave(uchar i)
{ uchar j;
switch(i)
{
case 0: P0=0x00;break;
case 1:
//---正弦波
for (j=0;j<255;j++)
{
P0=tosin[j];
Delay1(ys);
}
break;
case 2:
//----矩形波 相當(dāng)于寫(xiě)0和寫(xiě)1
{
if(a<sqar_num)
{
P0=0xff;
Delay1(ys);//改變周期
}
else
{
P0=0x00;
Delay1(ys);
}
a++;
} break;
case 3:
//----三角波//數(shù)值的遞加和遞減
{
if(a<128)
{
P0=a;
Delay1(ys);
}
else
{
P0=255-a;
Delay1(ys);
}
a++;
} break;
case 4:
//----鋸齒波//數(shù)值的遞增和歸零
{
if(a<255)
{
P0=a;
Delay1(ys);
}
a++;
if(a==255)
{
a=0;
} break;
}
}
}
//----按鍵掃描
void keyscanf()
{
if(K2==0)
{
DelayMS(5);
if(K2==0)
{
while(!K2);
ys--;
if(ys==0)
ys=20;
}
}
if(K3==0)
{
DelayMS(5);
if(K3==0)
{
while(!K3);
ys++;
if(ys>22)
ys=20;
}
}
if(K4==0)
{
DelayMS(5);
if(K4==0)
{
while(!K4);
if(WaveChoice==2)
sqar_num=sqar_num+2;
if(sqar_num==238)
sqar_num=128;
}
}
if(K5==0)
{
DelayMS(5);
if(K5==0)
{
while(!K5);
if(WaveChoice==2)
sqar_num=sqar_num-2;
if(sqar_num==18)
sqar_num=128;
}
}
}
//----主程序---
void main()
{
Init_LCD();
IE=0X81;
IT0=1;
Write_LCD_Command(0x80);//--顯示wave:
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(Wave)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(Wave[i]);
DelayMS(5);
}
Write_LCD_Command(0x80+0X40);//----顯示freq:
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(Fre)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(Fre[i]);
DelayMS(5);
}
Write_wave(WaveChoice);
while (1)
{
keyscanf();
Out_Wave(WaveChoice);
if(!(K1&K2&K3))
Xianshi_f();
}
}
程序設(shè)計(jì)流程圖
LCD1602顯示
//----------------------------
//寫(xiě)LCD命令
//---------------------------------
void Write_LCD_Command(uchar cmd)
{
while((Busy_Check()&0x80)==0x80); //忙等待
RS=0; //選擇命令寄存器
RW=0; //寫(xiě)
EN=0;
P1=cmd;EN=1;DelayMS(1);EN=0;
}
//--------------------------------------
//發(fā)送數(shù)據(jù)
//---------------------------------------
void Write_LCD_Data(uchar dat)
{
while((Busy_Check()&0x80)==0x80); //忙等待
RS=1; RW=0; EN=0; P1=dat;EN=1;DelayMS(1);EN=0;
}
//------------------------------------
//LCD初始化
//-----------------------------------------
void Init_LCD()
{
Write_LCD_Command(0x38);
DelayMS(1);
Write_LCD_Command(0x01); //清屏
DelayMS(1);
Write_LCD_Command(0x06); //字符進(jìn)入模式：屏幕不動(dòng)，字符后移
DelayMS(1);
Write_LCD_Command(0x0C); //顯示開(kāi)、關(guān)光標(biāo)
DelayMS(1);
}
//--向LCD寫(xiě)頻率值
void Write_freq(uint k)
{
uchar qian,bai,shi,ge;
qian=k/1000;
bai=k/100%10;
shi=k/10%10;
ge=k%10;
Write_LCD_Command(0x86+0x40);
Write_LCD_Data(0x30+qian);
Write_LCD_Data(0x30+bai);
Write_LCD_Data(0x30+shi);
Write_LCD_Data(0x30+ge);
Write_LCD_Data(0x48);
Write_LCD_Data(0x5a);
}
//--LCD上顯示不同波形頻率
void Xianshi_f()
{
if(WaveChoice==1)
{
freq=(10000000/(50000+2860*ys));
Write_freq(freq);
}
if(WaveChoice==2)
{
freq=(10000000/(50000+2300*ys));
Write_freq(freq);
}
if(WaveChoice==3)
{
freq=(10000000/(14000+2300*ys));
Write_freq(freq);
}
if(WaveChoice==4)
{
freq=(10000000/(15000+2300*ys));
Write_freq(freq);
}
}
//--LCD上寫(xiě)波形類(lèi)型
void Write_wave(uchar t )
{
switch(t)
{
case 0:
//-- 無(wú)輸出
Write_LCD_Command(0x86);
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(No)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(No[i]);
DelayMS(5);
}
break;
case 1:
//--正弦波
ys=25;
Write_LCD_Command(0x86);
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(Sin)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(Sin[i]);
DelayMS(5);
}
break;
case 2:
//---矩形波
ys=30;
Write_LCD_Command(0x86);
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(Squ)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(Squ[i]);
DelayMS(5);
}
break;
case 3:
//---三角波
ys=30;
Write_LCD_Command(0x86);
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(Tri)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(Tri[i]);
DelayMS(5);
}
break;
case 4:
//----鋸齒波
ys=30;
Write_LCD_Command(0x86);//液晶顯示位置
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(Saw)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(Saw[i]);
DelayMS(5);
}
break;
}
}
按鍵掃描
//----按鍵掃描
void keyscanf()
{
if(K2==0)
{
DelayMS(5);
if(K2==0)
{
while(!K2);
ys--;
if(ys==0)
ys=20;
}
}
if(K3==0)
{
DelayMS(5);
if(K3==0)
{
while(!K3);
ys++;
if(ys>22)
ys=20;
}
}
if(K4==0)
{
DelayMS(5);
if(K4==0)
{
while(!K4);
if(WaveChoice==2)
sqar_num=sqar_num+2;
if(sqar_num==238)
sqar_num=128;
}
}
if(K5==0)
{
DelayMS(5);
if(K5==0)
{
while(!K5);
if(WaveChoice==2)
sqar_num=sqar_num-2;
if(sqar_num==18)
sqar_num=128;
}
}
}
主函數(shù)
//----主程序---
void main()
{
Init_LCD();
IE=0X81;
IT0=1;
Write_LCD_Command(0x80);//--顯示wave:
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(Wave)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(Wave[i]);
DelayMS(5);
}
Write_LCD_Command(0x80+0X40);//----顯示freq:
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(Fre)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(Fre[i]);
DelayMS(5);
}
Write_wave(WaveChoice);
while (1)
{
keyscanf();
Out_Wave(WaveChoice);
if(!(K1&K2&K3))
Xianshi_f();
}
}
本系統(tǒng)采用編程的方法，來(lái)輸出四種不同的波形即正弦波、矩形波、三角波、鋸齒波。各種波形的產(chǎn)生方法如下。
正弦波發(fā)生子程序
正弦波的產(chǎn)生比較特殊，它不能由單片機(jī)直接產(chǎn)生，只能由如圖17所示的階梯波來(lái)向正弦波逼近。很顯然，在一個(gè)周期內(nèi)階梯波的階梯數(shù)目越多，單片機(jī)輸出的波形也就越接近正弦波。
圖17 正弦波信號(hào)的產(chǎn)生
先假定正弦波的振幅是2.56 V，則波谷對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為最小值00H，波峰對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為最大值FFH。將正弦波的第一個(gè)周期的波形按角度均分為若干等份，并計(jì)算出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值，電壓值計(jì)算方法：Vx=2.5·(1+sinθ)，因?yàn)?0H～FFH對(duì)應(yīng)的數(shù)字量為0～255，所以根據(jù)算出的電壓就可直接寫(xiě)出各點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。單片機(jī)將一個(gè)周期的數(shù)字量存入一定的存儲(chǔ)區(qū)域中，然后依次循環(huán)取出這些數(shù)字量，并送D/A電路轉(zhuǎn)換成階梯波，即近似的正弦波輸出。圖18為正弦波產(chǎn)生的流程圖。
圖18 正弦波產(chǎn)生的流程圖
矩形波發(fā)生子程序
如圖19所示，矩形波的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單。首先定義一個(gè)無(wú)符號(hào)字符型變量i=0，使自變量i不斷的自動(dòng)加1，若i的值小于squa_num，將P0口賦值為0xFF；若i的值大于squa_num，則將P0口賦值為0x00。當(dāng)i自加到256后又自動(dòng)變?yōu)?，以此循環(huán)，即可得到矩形波。當(dāng)squa_num=128時(shí)，此時(shí)輸出的為方波。調(diào)節(jié)squa_num的大小，即可實(shí)現(xiàn)矩形波占空比的調(diào)節(jié)；調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間的大小，即可實(shí)現(xiàn)矩形波頻率的改變。
圖19 矩形波產(chǎn)生流程圖
三角波發(fā)生子程序
三角波中的斜線用一個(gè)個(gè)小臺(tái)階來(lái)逼近，當(dāng)臺(tái)階間隔很小時(shí)，波形基本上近似一直線。首先定義一個(gè)無(wú)符號(hào)字符型變量i=0，使自變量i不斷的自動(dòng)加1，若i的值小于128，將P0口賦值為i；若i的值大于128，則將P0口賦值為256-i。當(dāng)i自加到256后又自動(dòng)變?yōu)?，以此循環(huán)，從而P0口實(shí)現(xiàn)了周期性的數(shù)字量變換，在經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算放大電路后就得到了周期性的三角波。三角波產(chǎn)生流程圖如圖20所示。
? 圖20 三角波發(fā)生流程圖
鋸齒波發(fā)生子程序
鋸齒波的實(shí)現(xiàn)過(guò)程與三角波類(lèi)似，也是定義一個(gè)變量i=0，并使P0=i，自變量i不斷的自動(dòng)加1，直到加到255，然后i又可以自動(dòng)歸為0，再不斷的重復(fù)上過(guò)程。在此過(guò)程中，P0口的值也隨著i一樣變化，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC0832后，周期性逐一變化的數(shù)字量就轉(zhuǎn)換為鋸齒波輸出了。通過(guò)調(diào)節(jié)P0口每相鄰兩個(gè)值之間的延遲時(shí)間，就可以改變鋸齒波的頻率。圖21為鋸齒波發(fā)生流程圖。
圖21 鋸齒波發(fā)生流程圖
設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
摘 要
信號(hào)發(fā)生器是一種常用的信號(hào)源，廣泛地應(yīng)用于電子電路、自動(dòng)控制系統(tǒng)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。 本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為控制核心，外圍采用數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路（DAC0832）、運(yùn)放電路（LM324）、按鍵和LCD液晶顯示電路。電路采用單片機(jī)和一片DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成數(shù)字式低頻信號(hào)發(fā)生器,可產(chǎn)生正弦波、矩形波、鋸齒波和三角波四種波形。系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，通過(guò)DAC0832轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，再通過(guò)放大器LM324就可以得到雙極性的各種波形，最終由示波器顯示出來(lái)。通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)控制四種波形的類(lèi)型選擇、頻率變化，并通過(guò)液晶1602顯示其各自的波形類(lèi)型以及頻率數(shù)值。
本設(shè)計(jì)硬件電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高，具有一定的實(shí)用價(jià)值和參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞: AT89C51 單片機(jī)； 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器；DAC0832；LCD液晶顯示
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