第二章 单片机波形发生器课程设计说明书.docVIP

单片机课程设计 说明书 波形发生器的设计 学 院：机电工程学院 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师：目 录 第1章 绪论 3 1.1 课题背景 3 1.2 本文主要内容 4 第2章 51单片机的结构 4 2.1 内部结构概述 4 2.2 CPU结构 5 2.2.1 运算器 5 2.2.2 程序计数器PC 5 2.2.3 指令寄存器 5 2.3 存储器和特殊功能寄存器 6 2.4 P0~P3口结构及功能 6 2.4.1 P0口结构及功能 6 2.4.2 P1口结构及功能 6 2.4.3 P2口结构及功能 7 2.4.4 P3口结构及功能 7 2.5 时钟电路和复位电路 8 2.5.1 时钟电路 8 2.5.2 单片机的复位状态 9 第3章 系统的硬件设计 10 3.1 系统硬件总体设计 10 3.2 DAC0832的引脚及功能 10 3.3 系统硬件原理 12 第4章 系统的软件设计 13 4.1 主程序流程图 13 4.2 波形的产生 14 4.2.1 设计思路 14 4.2.2 锯齿波的产生 15 4.2.3 方波的产生 16 总结 17 参考文献 17 第1章 绪论 1.1 课题背景 在 70 年代前，信号发生器主要有两类：正弦波和脉冲波，而函数发生器介于两类之间，能够提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等几种常用标准波形，产生其它波形时，需要采用较复杂的电路和机电结合的方法。这个时期的波形发生器多采用模拟电子技术，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形，则电路结构非常复杂。同时，主要表现为两个突出问题，一是通过电位器的调节来实现输出频率的调节，因此很难将频率调到某一固定值；二是脉冲的占空比不可调节。 在 70 年代后，微处理器的出现，可以利用处理器、A/D/和 D/A，硬件和软件使波形发生器的功能扩大，产生更加复杂的波形。这时期的波形发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对 DAC的程序控制，就可以得到各种简单波形。 90 年代末，出现几种真正高性能、高价格的函数发生器、但是HP公司推出了型号为 HP770S的信号模拟装置系统，它由 HP8770A任意波形数字化和 HP1776A波形发生软件组成。HP8770A实际上也只能产生8 中波形，而且价格昂贵。不久以后，Analogic公司推出了型号为 Data-2020的多波形合成器，Lecroy 公司生产的型号为9100 的任意波形发生器等。 到了二十一世纪，随着集成电路技术的高速发展，出现了多种工作频率可过 GHz 的DDS 芯片，同时也推动了函数波形发生器的发展，2003 年，Agilent的产品 33220A能够产生17种波形，最高频率可达到 20M，2005 年的产品N6030A能够产生高达 500MHz的频率，采样的频率可达 1.25GHz。由上面的产品可以看出，函数波形发生器发展很快近几年来，国际上波形发生器技术发展主要体现在以下几个方面： 1.2 本文主要内容 近年来，中得到越来越广泛的应用。2章 2.1 内部结构概述 典型的MCS-51单片机芯片集成了以下几个基本组成部分： 一个8位的CPU； 128B或256B单元内数据存储器（RAM）； 4KB或8KB片内程序存储器（ROM或EPROM）； 4个8位并行I/O接口P0~P3； 两个定时/计数器； 5个中断源的中端管理控制系统； 一个全双工串行I/O口UART（通用异步接收、发送器）； 一个片内振荡器和时钟产生电路。 图2-1 单片机引脚图 2.2 CPU结构 CPU是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。 2.2.1 运算器 51单片机的运算器由算术逻辑单元（ALU）、累加器ACC、寄存器B和程序状态字（PSW）组成。算术逻辑单元（ALU）是微处理器的核心，它由加法器、布尔处理器和两个暂存器TMP1和TMP2组成。运算结果的状态由程序控制字（PSW）保存。累加器ACC、寄存器B和程序状态字（PSW）在功能上属于运算器，但在单片机物理位置上属于内部数据存储器。 2.2.2 程序计数器PC PC是一个16位的计数器，用于存放一条执行的指令地址，寻址范围为64KB，PC有自动加1功能，即完成了一条指令的执行后，其内容自动加1。 指令寄存器 指令寄存器用于存放指令代码。CPU执行指令时，由程序存储器中读取的指令代码送入指令寄存器，经指令译码器译码后由