8051单片机波形发生器程序

设计使用的AT89S51单片机构成的发生器可产生锯齿波、三角波、正弦波等多种波形，波形的周期可以用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑等优点。在本设计的基础上，加上按钮控制和LED显示器，则可通过按钮设定所需要的波形频率，并在LED上显示频率、幅值电压，波形可用示波器显示。二、系统设计波形的产生是通过AT89S51执行某一波形发生程序，向D/A转换器的输入端按一定的规律发生数据，从而在D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。在AT89S51的P2口接5个按扭,通过软件编程来选择各种波形、幅值电压和频率，另有3个P2口管脚接TEC6122芯片，以驱动数码管显示电压幅值和频率，每种波形对应一个按钮。此方案的有点是电路原理比较简单，实现起来比较容易。缺点是，采样频率由单片机内部产生故使整个系统的频率降低。1、波形发生器技术指标1）波形：方波、正弦波、锯齿波；2）幅值电压：1V、2V、3V、4V、5V；3）频率：10HZ、20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ；2、操作设计1）上电后，系统初始化，数码显示6个‘－’，等待输入设置命令。2）按钮分别控制“幅值”、“频率”、“方波”、“正弦波”、“锯齿波”。3）“幅值“键初始值是1V，随后再次按下依次增长1V，到达5V后在按就回到1V。4）“频率“键初始值是10HZ，随后在按下依次为20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1000HZ循环。三、硬件设计本系统由单片机、显示接口电路，波形转换（D/A）电路和电源等四部分构成。电路图2附在后1、单片机电路功能：形成扫描码，键值识别、键处理、参数设置；形成显示段码；产生定时中断；形成波形的数字编码，并输出到D/A接口电路和显示驱动电路。AT89S51外接12M晶振作为时钟频率。并采用电源复位设计。复位电路采用上电复位，它的工作原理是，通电时，电容两端相当于短路，于是RST引脚上为高电平，然后电源通过对电容充电。RST端电压慢慢下降，降到一定程序，即为低电平，单片机开始工作。AT89S51的P2口作为功能按钮和TEC6122的接口。P1口做为D/A转换芯片0832的接口。用定时/计数器作为中断源。不同的频率值对应不同的定时初值，允许定时器溢出中断。定时器中断的特殊功能寄存器设置如下：定时控制寄存器TCON＝20H；工作方式选择寄存器TMOD=01H；中断允许控制寄存器IE=82H。2、显示电路功能：驱动6位数码管显示，扫描按钮。由集成驱动芯片TEC6122、6位共阴极数码管和5个按钮组成。当某一按钮按下时，扫描程序扫描到之后，通过P2口将数字信号发送到TEC6122芯片。TEC6122是一款数字集成芯片。它的外接电压也是+5V，并且由于数码管的载压较小，为了保护数码管，必须在两者间接电阻，大约是560欧。扫描利用软件程序实现，当某一按键按下时，扫描程序立即检测到，随后调用子程序，执行相应的功能。3、D/A电路功能：将波形样值的编码转换成模拟值，完成双极性的波形输出。由一片0832和两块LM358运放组成。DAC0832是一个具有两个输入数据寄存器的8位DAC。目前生产的DAC芯片分为两类，一类芯片内部设置有数据寄存器，不需要外加电路就可以直接与微型计算机接口。另一类芯片内部没有数据寄存器，输出信号随数据输入线的状态变化而变化，因此不能直接与微型计算机接口，必须通过并行接口与微型计算机接口。DAC0832是具有20条引线的双列直插式CMOS器件，它内部具有两级数据寄存器，完成8位电流D/A转换，故不需要外加电路。0832是电流输出型，示波器上显示波形，通常需要电压信号，电流信号到电压信号的转换可以由运算放大器LM358实现，用两片LM358可以实现双极性输出。单片机向0832发送数字编码，产生不同的输出。先利用采样定理对各波形进行抽样，然后把各采样值进行编码，的到的数字量存入各个波形表，执行程序时通过查表方法依次取出，经过D/A转换后输出就可以得到波形。假如N个点构成波形的一个周期，则0832输出N个样值点后，样值点形成运动轨迹，即一个周期。重复输出N个点，成为第二个周期。利用单片机的晶振控制输出周期的速度，也就是控制了输出的波形的频率。这样就控制了输出的波形及其幅值和频率。四、软件设计主程序和子程序都存放在AT89S51单片机中。主程序的功能是：开机以后负责查键，即做键盘扫描及显示工作，然后根据用户所按的键转到相应的子程序进行处理，主程序框图如图1所示。子程序的功能有：幅值输入处理、频率输入处理、正弦波输出、锯齿波输出、方波输出、显示等。下面是程序includereg51.h#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitLCP=P2^2;sbitSCP=P2^1;sbitSI=P2^0;sbitS1=P2^3;sbitS2=P2^4;sbitS3=P2^5;sbitS4=P2^6;sbitS5=P2^7;sbitDA0832=P3^3;sbitDA0832_ON=P3^2;ucharfun=0,b=0,c=0,d=0,tl,th;ucharcodetab[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};ucharcodetosin[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};voiddisplay(unsignedcharcommand){unsignedchari;LCP=0;for(i=8;i0;i--){SCP=0;if((command&0x80)==0){SI=0;}else{SI=1;}command=1;SCP=1;}LCP=1;}voidkey1(void){fun++;if(fun==4)fun=0x00;}voidkey2(void){tl++;if(tl==0x1f)th++;}voidkey3(void){tl--;if(tl==0x00)th--;}voidkey4(void){doublet;intf;TR0=0;t=(65535-th*256-tl)*0.4;f=(int)(1000/t);S3=tab[f%10];f=f/10;S2=tab[f%10];f=f/10;if(f==0)S1=0;elseS1=tab[f];TR0=1;}voidkey5(void){tl--;if(tl==0x00)th++;}voidjudge(void){ucharline,row,de1,de2,keym;P1=0x0f;keym=P1;if(keym==0x0f)return;for(de1=0;de1200;de1++)for(de2=0;de2125;de2++){;}P1=0x0f;keym=P1;if(keym==0x0f)return;P1=0x0f;line=P1;P1=0xf0;row=P1;line=line+row;/*存放特征键值*/if(line==0xde)key1();if(line==0x7e)key2();if(line==0xbd)key3();if(line==0x7d)key4();}voidtime0_int(void)interrupt1//中断服务程序{TR0=0;if(fun==1){DA0832=tosin[b];//正弦波b++;}elseif(fun==2)//锯齿波{if(c128)DA0832=c;elseDA0832=255-c;c++;}elseif(fun==3)//方波{d++;if(d=128)DA0832=0x00;elseDA0832=0xff;}TH0=th;TL0=tl;TR0=1;}voidmain(void){TMOD=0X01;TR0=1;th=0xff;tl=0xd0;TH0=th;TL0=tl;ET0=1;EA=1;while(1){display();judge();}}