仿真原版本:proteus 7.8
程序编译器:keil 4/keil 5
编程语言:C语言
设计编号:S0015
1 设计说明:
1、本设计采用AT89C51单片机作为控制核心,外围采用数字/模拟转换电路(DAC0832)、运放电路(LM324)、按键和LCD1602液晶显示电路。
2、电路采用单片机和一片DAC0832数模转换器组成数字式低频信号发生器,可产生正弦波、矩形波、锯齿波和三角波四种波形。
3、通过键盘来控制四种波形的类型选择、频率变化,并通过液晶1602显示其各自的波形类型以及频率数值。
本设计硬件电路简单,软件功能完善,控制系统可靠,性价比较高,具有一定的实用价值和参考价值
2 讲解视频:
包含程序讲解和代码讲解
3 仿真电路:
程序
部分代码
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 }; //正弦波码 128取值到256
//--延时MS
void DelayMS(uchar ms)
{
uchar i;
while(ms--) for(i=0;i<120;i++);
}
//--延时y*9us
void Delay1(uint y)
{
uint i;
for(i=y;i>0;i--);
}
//-------------
//忙检查
//-----------------------------
uchar Busy_Check()
{
uchar LCD_Status;
RS=0; // 寄存器选择
RW=1; //读状态寄存器
EN=1; // 开始读
DelayMS(1);
LCD_Status=P1;
EN=0;
return LCD_Status;
}
//----------------------------
//写LCD命令
//---------------------------------
void Write_LCD_Command(uchar cmd)
{
while((Busy_Check()&0x80)==0x80); //忙等待
RS=0; //选择命令寄存器
RW=0; //写
EN=0;
P1=cmd;EN=1;DelayMS(1);EN=0;
}
//--------------------------------------
//发送数据
//---------------------------------------
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); //字符进入模式:屏幕不动,字符后移
DelayMS(1);
Write_LCD_Command(0x0C); //显示开、关光标
DelayMS(1);
}
//--向LCD写频率值
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上显示不同波形频率
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上写波形类型
void Write_wave(uchar t )
{
switch(t)
{
case 0:
//-- 无输出
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:
//----锯齿波
ys=30;
Write_LCD_Command(0x86);//液晶显示位置
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(Saw)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(Saw[i]);
DelayMS(5);
}
break;
}
}
//---输出波形
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 相当于写0和写1
{
if(a<sqar_num)
{
P0=0xff;
Delay1(ys);//改变周期
}
else
{
P0=0x00;
Delay1(ys);
}
a++;
} break;
case 3:
//----三角波//数值的递加和递减
{
if(a<128)
{
P0=a;
Delay1(ys);
}
else
{
P0=255-a;
Delay1(ys);
}
a++;
} break;
case 4:
//----锯齿波//数值的递增和归零
{
if(a<255)
{
P0=a;
Delay1(ys);
}
a++;
if(a==255)
{
a=0;
} break;
}
}
}
//----按键扫描
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);//--显示wave:
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(Wave)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(Wave[i]);
DelayMS(5);
}
Write_LCD_Command(0x80+0X40);//----显示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();
}
}
程序设计流程图
LCD1602显示
//----------------------------
//写LCD命令
//---------------------------------
void Write_LCD_Command(uchar cmd)
{
while((Busy_Check()&0x80)==0x80); //忙等待
RS=0; //选择命令寄存器
RW=0; //写
EN=0;
P1=cmd;EN=1;DelayMS(1);EN=0;
}
//--------------------------------------
//发送数据
//---------------------------------------
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); //字符进入模式:屏幕不动,字符后移
DelayMS(1);
Write_LCD_Command(0x0C); //显示开、关光标
DelayMS(1);
}
//--向LCD写频率值
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上显示不同波形频率
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上写波形类型
void Write_wave(uchar t )
{
switch(t)
{
case 0:
//-- 无输出
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:
//----锯齿波
ys=30;
Write_LCD_Command(0x86);//液晶显示位置
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(Saw)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(Saw[i]);
DelayMS(5);
}
break;
}
}
按键扫描
//----按键扫描
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;
}
}
}
主函数
//----主程序---
void main()
{
Init_LCD();
IE=0X81;
IT0=1;
Write_LCD_Command(0x80);//--显示wave:
DelayMS(5);
for (i=0;i<sizeof(Wave)-1;i++)
{
Write_LCD_Data(Wave[i]);
DelayMS(5);
}
Write_LCD_Command(0x80+0X40);//----显示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();
}
}
本系统采用编程的方法,来输出四种不同的波形即正弦波、矩形波、三角波、锯齿波。各种波形的产生方法如下。
正弦波发生子程序
正弦波的产生比较特殊,它不能由单片机直接产生,只能由如图17所示的阶梯波来向正弦波逼近。很显然,在一个周期内阶梯波的阶梯数目越多,单片机输出的波形也就越接近正弦波。
图17 正弦波信号的产生
先假定正弦波的振幅是2.56 V,则波谷对应的数字量为最小值00H,波峰对应的数字量为最大值FFH。将正弦波的第一个周期的波形按角度均分为若干等份,并计算出各点对应的电压值,电压值计算方法:Vx=2.5·(1+sinθ),因为00H~FFH对应的数字量为0~255,所以根据算出的电压就可直接写出各点所对应的数字量。单片机将一个周期的数字量存入一定的存储区域中,然后依次循环取出这些数字量,并送D/A电路转换成阶梯波,即近似的正弦波输出。图18为正弦波产生的流程图。
图18 正弦波产生的流程图
矩形波发生子程序
如图19所示,矩形波的实现比较简单。首先定义一个无符号字符型变量i=0,使自变量i不断的自动加1,若i的值小于squa_num,将P0口赋值为0xFF;若i的值大于squa_num,则将P0口赋值为0x00。当i自加到256后又自动变为0,以此循环,即可得到矩形波。当squa_num=128时,此时输出的为方波。调节squa_num的大小,即可实现矩形波占空比的调节;调节延时时间的大小,即可实现矩形波频率的改变。
图19 矩形波产生流程图
三角波发生子程序
三角波中的斜线用一个个小台阶来逼近,当台阶间隔很小时,波形基本上近似一直线。首先定义一个无符号字符型变量i=0,使自变量i不断的自动加1,若i的值小于128,将P0口赋值为i;若i的值大于128,则将P0口赋值为256-i。当i自加到256后又自动变为0,以此循环,从而P0口实现了周期性的数字量变换,在经过数模转换后转变成模拟信号,经运算放大电路后就得到了周期性的三角波。三角波产生流程图如图20所示。
图20 三角波发生流程图
锯齿波发生子程序
锯齿波的实现过程与三角波类似,也是定义一个变量i=0,并使P0=i,自变量i不断的自动加1,直到加到255,然后i又可以自动归为0,再不断的重复上过程。在此过程中,P0口的值也随着i一样变化,经数模转换DAC0832后,周期性逐一变化的数字量就转换为锯齿波输出了。通过调节P0口每相邻两个值之间的延迟时间,就可以改变锯齿波的频率。图21为锯齿波发生流程图。
图21 锯齿波发生流程图
设计说明书
摘 要
信号发生器是一种常用的信号源,广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。 本设计采用AT89C51单片机作为控制核心,外围采用数字/模拟转换电路(DAC0832)、运放电路(LM324)、按键和LCD液晶显示电路。电路采用单片机和一片DAC0832数模转换器组成数字式低频信号发生器,可产生正弦波、矩形波、锯齿波和三角波四种波形。系统通过单片机产生数字信号,通过DAC0832转换为模拟信号,再通过放大器LM324就可以得到双极性的各种波形,最终由示波器显示出来。通过键盘来控制四种波形的类型选择、频率变化,并通过液晶1602显示其各自的波形类型以及频率数值。
本设计硬件电路简单,软件功能完善,控制系统可靠,性价比较高,具有一定的实用价值和参考价值。
关键词: AT89C51 单片机; 函数信号发生器;DAC0832;LCD液晶显示
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