利用51单片机配合dac0832设计一个 可以输出100hz——10khz 方波、正弦波、三角波的波形发生器的程序代码

时间: 2024-01-25 21:04:22 浏览: 108
好的,以下是一个简单的程序代码,可以实现输出100hz——10khz方波、正弦波、三角波: ``` #include <reg51.h> // 定义dac0832引脚 sbit DAC_CS = P2^0; // 片选信号 sbit DAC_CLK = P2^1; // 时钟信号 sbit DAC_DIN = P2^2; // 数据输入信号 // 定义定时器 sbit TIMER0 = P3^4; // 定时器0 // 定义三角函数表 // 采样点数 #define SAMPLE_NUM 256 // 三角函数表 unsigned char SineTable[SAMPLE_NUM] = { 128,131,134,137,140,143,146,149,152,155,158,162,165,168,171,174, 176,179,182,185,188,191,193,196,199,201,204,206,209,211,213,216, 218,220,222,224,226,228,229,231,233,234,236,237,239,240,241,242, 243,244,245,246,247,248,248,249,249,250,250,251,251,251,251,251, 251,251,251,251,250,250,249,249,248,248,247,246,245,244,243,242, 241,240,239,237,236,234,233,231,229,228,226,224,222,220,218,216, 213,211,209,206,204,201,199,196,193,191,188,185,182,179,176,174, 171,168,165,162,158,155,152,149,146,143,140,137,134,131,128,125, 122,119,116,113,110,107,104,101,98,94,91,88,85,82,79,77, 74,71,68,65,62,59,57,54,51,49,46,44,41,39,37,34, 32,30,28,26,24,22,21,19,17,16,14,13,11,10,9,8, 7,6,5,4,3,2,2,1,1,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,1,1,2,2,3,4,5,6,7,8,9,10, 11,13,14,16,17,19,21,22,24,26,28,30,32,34,37,39, 41,44,46,49,51,54,57,59,62,65,68,71,74,77,79,82, 85,88,91,94,98,101,104,107,110,113,116,119,122,125 }; // 定义波形类型 #define WAVE_SQUARE 0 // 方波 #define WAVE_SINE 1 // 正弦波 #define WAVE_TRIANGLE 2 // 三角波 // 定义波形频率范围 #define FREQ_MIN 100 // 最小频率 #define FREQ_MAX 10000 // 最大频率 // 定义全局变量 unsigned int freq = 1000; // 波形频率 unsigned char wave_type = WAVE_SQUARE; // 波形类型 unsigned char wave_index = 0; // 波形表索引 // 延时函数 void Delay(unsigned int ms) { unsigned int i, j; for (i = 0; i < ms; i++) for (j = 0; j < 114; j++); } // dac0832写入函数 void DAC_Write(unsigned int data) { unsigned char i; DAC_CS = 0; for (i = 0; i < 16; i++) { DAC_CLK = 0; if (data & 0x8000) DAC_DIN = 1; else DAC_DIN = 0; data <<= 1; DAC_CLK = 1; } DAC_CS = 1; } // 定时器0中断函数 void Timer0_ISR() interrupt 1 { // 方波 if (wave_type == WAVE_SQUARE) { if (wave_index < 128) DAC_Write(0xFFF); // 高电平 else DAC_Write(0x000); // 低电平 wave_index++; if (wave_index >= (256 / (freq / 100))) { wave_index = 0; } } // 正弦波 else if (wave_type == WAVE_SINE) { DAC_Write(SineTable[wave_index]); // 输出正弦波 wave_index++; if (wave_index >= SAMPLE_NUM) { wave_index = 0; } } // 三角波 else if (wave_type == WAVE_TRIANGLE) { if (wave_index < 128) DAC_Write(wave_index << 5); // 0~4095 else DAC_Write((256 - wave_index) << 5); // 0~4095 wave_index++; if (wave_index >= (256 / (freq / 100))) { wave_index = 0; } } } // 主函数 void main() { // 初始化 TMOD |= 0x01; // 定时器0工作在模式1 TH0 = (65536 - (11059200 / 12 / 256 / freq)) / 256; // 设置计数初值 TL0 = (65536 - (11059200 / 12 / 256 / freq)) % 256; // 设置计数初值 EA = 1; // 打开总中断 ET0 = 1; // 打开定时器0中断 TR0 = 1; // 启动定时器0 // 循环执行 while (1) { // 调整波形频率 if (P1 & 0x01) { Delay(10); // 延时去抖 if (P1 & 0x01) { freq += 100; if (freq > FREQ_MAX) freq = FREQ_MAX; TH0 = (65536 - (11059200 / 12 / 256 / freq)) / 256; TL0 = (65536 - (11059200 / 12 / 256 / freq)) % 256; } } if (P1 & 0x02) { Delay(10); // 延时去抖 if (P1 & 0x02) { freq -= 100; if (freq < FREQ_MIN) freq = FREQ_MIN; TH0 = (65536 - (11059200 / 12 / 256 / freq)) / 256; TL0 = (65536 - (11059200 / 12 / 256 / freq)) % 256; } } // 切换波形类型 if (P1 & 0x04) { Delay(10); // 延时去抖 if (P1 & 0x04) { wave_type++; if (wave_type > WAVE_TRIANGLE) wave_type = WAVE_SQUARE; wave_index = 0; } } // 延时等待 Delay(20); } } ``` 以上代码仅供参考,可能还存在一些问题,如果需要使用该代码,需要根据实际情况进行修改和调试。
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目 录 1 设计要求 1 1.1 题目要求及分析 1 1.1.1 示意图 1 1.2 设计要求 1 2 波形发生器系统设计方案 2 2.1 方案的设计思路 2 2.2 设计框图及系统介绍 2 2.3 选择合适的设计方案 2 3 主要硬件电路及器件介绍 4 3.1 80C51单片机 4 3.2 DAC0832 5 3.3 数码显示管 6 4 系统的硬件设计 8 4.1 硬件原理框图 8 4.2 89C51系统设计 8 4.3 时钟电路 9 4.4 复位电路 9 4.5 键盘接口电路 10 4.6 数模转换器 11 5 系统软件设计 12 5.1 流程图: 12 5.2 产生波形图 12 5.2.1 正弦波 12 5.2.2 三角波 13 5.2.3 方波 14 6 结论 16 主要参考文献 17 1 设计要求 (1) 系统具有产生正弦波、三角波、方波三种周期性波形的功能。 (2) 用键盘控制上述三种波形(同周期)的生成,以及由基波和它的谐波(5次以下)线性组 合的波形。 (3) 系统具有存储波形功能。 (4) 系统输出波形的频率范围为1Hz~1MHz,重复频率可调,频率步进间隔 100Hz,非正弦波 的频率按照10次谐波来计算。 (5) 系统输出波形幅度范围0~5V。 (6) 系统具有显示输出波形的类型、重复频率和幅度的功能。 2 波形发生器系统设计方案 设计并制作一个波形信号发生器,能够产生正弦波、方波、三角波的波形,其中不使 用DDS和一些专用的波形产生芯片。并让系统的频率范围在1Hz~1MHZ可调节,在频率范 围在1HZ~10KHz时,步进小于或等于10Hz,在频率范围在10KHz~1MHz时,步进小于或等 于100Hz,并且电压在0~5V范围,能够实时的显示波形的类型、频率和幅值。 2.1 方案的设计思路 以AT89C51单片机作为系统的控制核心,其中P0口接DAC0832作为信号输入同时进行数 模转换,P1口用来接键盘,P2口接LED显示器,由程序来控制P0口产生的波形,再由按键 和按键次数控制波形的种类、频率和幅值的大小,并且能够通过按键来控制波形频率值 和幅度值。由运算放大器DAC0832来实现输出电流到电压的转换,即实现数字信号到模拟 信号的转换。另外在LED上显示实时的频率值和幅度值,产生的波形在示波器显示。并且 通过按键来决定波形数据的存储方式,在按键按下后,就把当时的波形所对应的幅度值 、频率值等参数存储下来。 波形的合成:在波形的合成时,通过外部中断高低电平的延时的时间来进行解码,在 采样的时,对正弦波,三角波,方波都只取了20个采样点,因为采样点越少,其频率能 够达到的值就会越大,合成时就是对幅值点进行一个叠加来输出一组波形。 2.2 设计框图及系统介绍 系统主要部分设计框图如下图所示: 图2:框图设计 2.3 选择合适的设计方案 方案一:采用模拟分立元件或单片函数发生器就可以产生正弦波、方波、三角波,方 法简单。通过调整外部元件也可以实现输出频率的改变,但采用模拟元器件造成元件分 散性太大,从而产生的频率稳定性较差、抗干扰能力低、灵活性较差、而且精度低,不 能实现任意波形转换和波形运算输出等方面自主控制功能。 方案二:采用专业的锁相式频率合成方案,这种锁相式频率合成是一种高稳定度和高 精确度的大量离散技术,他能够准确的产生波形,可以很好的解决频率稳定精确的情况 下又要求频率在较大的范围内可调的问题。但是频率受VCO可变频率范围上的影响,高低 频率比无法做到很高,还有其只能产生正弦波或方波,不能满足产生三角波的要求。 方案三:采用AT89C51单片机和数模转换器DAC0832实现波形的产生。波形的产生方法 是用AT89C51单片机执行波形程序,向DAC0832转换器的输入端输入相应的数据,从而在 DA转换电路输出端再通过运放电路转换得到相应的电压波形。在AT89C51的P1口接按键控 制波形的种类和波形的频率,每种波形对应一种按键方式。此方案原理简单,同时适合 操作,实现起来也相对较容易。 经比较,方案三的设计能够更好的实现和完成题目的要求,产生的三种波形和频率可 由按键控制,并通过按键改变来转换不同的波形,也能够在示波器上显示出所要求的波 形。波形的频率步进也可以实现调节,具有线路简单、可行性高、符合设计要求等优点 。在本设计的基础上,加上LED数码显示管,从而能够在LED上显示出频率值、幅度值信 息。输出的波形也较稳定,精度较高,通过滤波电路使得系统的抗干扰性增强,电路简 单,性价比高。综上所述,我们选择了第三种方案。 3 主要硬件电路及器件介绍 3.1 80C51单片机 图3:8051引脚图 80C51单片机按功能划分,由8个部件组成:微处理器(CPU)、数据存储器(RAM)、 程序存储器(ROM

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