基于单片机的波形转换设计分析报告.docVIP

摘要：本系统是基于AT89C51单片机的波形转换器。采用AT89C51单片机作为控制核心，外围电路包括模/数转换电路（ADC0804）、数字/模拟转换电路（DAC0832）、按键开关等。按键应用的是独立按键，用来波形的切换，幅值的调解。通过转换和调节可以输出正弦波和矩形波。其设计简单、性能良好，可用于多种需要低频波形信号的场所，具有一定的实用性。 关键词：随着计算机技术的发展和成熟，计算机的应用也越来越广泛。在自动化领域，计算机已经成为控制系统的首选平台，应用计算机对生产和试验进行实时、远程监控是现代自动化发展的主要方向。将计算机应用于工业实时控制的前提是现场数据的实时获取。在生产和科学实验中，常常要测控很多参数，诸如温度、压力、转速等，通常的方法是使用专用的仪表人为观测、记录处理数据、做出判断，这就会带来人为的误差，而且外围电路比较复杂，测量精度较低，分辨力不高，需进行数值校准；它们的体积较大、使用不够方便，更重要的是参数的设定需要有其它仪表的参与，外界设备多，成本高。根据要求和查找的资料我们确定了设计方案为输入的正弦波通过AD转换电路，变成数字信号，将数据存储在AT89C51中，然后再通过DA转换电路，输出正弦波和方波。原理框图如下： 图1：设计原理框图 三、硬件电路设计 此方案可以划分四个模块：AD转换模块，DA转换模块，单片机模块，反向器模块。 3.1 AD转换模块 A/D转换器的主要功能是将模拟信号转换成数字量。实现A/D转换的方法很多，常用的有双积分式A/D转换器、逐次逼近式A/D转换器和并行比较式A/D转换器等。 本次课程设计采用的是ADC0804，它是一个8位的A/D转换器，它的引脚图如下： 图2：ADC0804引脚图 ADC0804是属于连续渐进式（Successive Approximation Method）的A/D转换器，这类型的A/D转换器除了转换速度快（几十至几百us）、分辨率高外，还有价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上。 它的主要电气特性如下： 工作电压：＋5V，即VCC＝＋5V。 模拟输入电压范围：0～＋5V，即0≤Vin≤＋5V。 分辨率：8位，即分辨率为1/28=1/256，转换值介于0～255之间。 转换时间：100us（fCK＝640KHz时）。 转换误差：±1LSB。 参考电压：2.5V，即Vref＝2.5V。 ADC0804的转换原理 1. PIN1 (CS )：Chip Select，与RD、WR 接脚的输入电压高低一起判断读取或写入与否，当其为低位准(low) 时会active。 2. PIN2 ( RD )：Read。当CS 、RD 皆为低位准(low) 时，ADC0804 会将转换后的数字讯号经由DB7 ~ DB0 输出至其它处理单元。 3. PIN3 (WR )：启动转换的控制讯号。当CS 、WR 皆为低位准(low) 时ADC0804 做清除的动作，系统重置。当WR 由0→1且CS ＝0 时，ADC0804会开始转换信号，此时INTR 设定为高位准(high)。 4. PIN4、PIN19 (CLK IN、CLKR)：频率输入/输出。频率输入可连接处理单元的讯号频率范围为100 kHz 至800 kHz。而频率输出频率最大值无法大于 640KHz，一般可选用外部或内部来提供频率。若在CLK R 及CLK IN 加上电阻及电容，则可产生ADC 工作所需的时序。 5. PIN5 ( INTR )：中断请求。转换期间为高位准(high)，等到转换完毕时INTR 会变为低位准(low)告知其它的处理单元已转换完成，可读取数字数据。 6. PIN6、PIN7 (VIN(+)、VIN(-))：差动模拟讯号的输入端。输入电压VIN＝VIN(+)－VIN(-)，通常使用单端输入，而将VIN(-)接地。 7. PIN8 (A GND):模拟电压的接地端。 8. PIN9 (VREF∕2)∶模拟参考电压输入端。VREF 为模拟输入电压VIN 的上限值。若PIN9空接，则VIN 的上限值即为VCC。 9. PIN10 (D GND)∶数字电压的接地端。 10. PIN11 ~ PIN18 (DB7 ~ DB0)∶转换后之数字数据输出端。 11. PIN20 (Vcc)∶驱动电压输入端。 在本次课程设计中AD转换的电路图为： 图3：AD转换的电路图 3.2 DA转换模块 DA转换器的功能主要是将输入的数字信号转换成模拟信号输出，本次课程设计采用的是DAC0832，该芯片