数控信号源.docx

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1、HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE单片机技术课程设计说明书设计课题：数控信号源专业（系）电气工程系班 级电子信息071完成日期2009. 06. 30第1章 任务与要求11.1 任务简介12. 1任务要求1第2章 方案论证与设计22.1 整体设计与分析22.2 各功能模块方案分析22.3 方案确定3第3章 硬件电路设计43. 1 AT89S51单片机控制单元43. 2使用DAC0832的数模转换电路53. 3使用LM324的电压转换电路6第4章软件设计83.1 程序流程图84. 2主要源程序9第5章安装与调试12第6章使用说明13第7章心

2、得体会14参考文献15附录16总原理图16PCB 图17元件清单18第1章任务与要求1.1 任务简介数控直流电源是一种常见的电子仪器，广泛应用于电路，教学试验和科学研究等领域本设计的题目是数控电源，本设计论文是以单片机为核心设计的。2. 1任务要求1 ,能够输出一定的电压，输出电压误差尽量小；2 .输出电路能够产生波形，如：正弦波，矩形波，三角波；3 ,输出波形的频率可调。第2章方案论证与设计2.1整体设计与分析此设计以AT89s51单片机为控制单元，以数模转换器DAC0832输出参考电压,以该参考电压控制电压转换模块LM324的输出电压大小。该电路设计简单，应用广泛，精度较高等特点.2. 2

3、各功能模块方案分析1 .单片机控制单元选择方案一：MCS - 51系列单片机方案二：ATMEL公司的AT89S51单片机方案一中，MCS - 51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术和高可靠性和高性价比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，成为国内单片机应用领域中的主流。目前，可用于其开发的硬件越来越多，与其配套的各类开发系统、各种软件业日趋完善，因此，可以极方便地利用现有资源，开发出用于不同目的的各类应用系统。AT89S51是一种低功耗、高性能的片内含有4KB快闪可编程/擦除只读存储器(FPEROM-Flash Programmable and Erasable Read Only

4、 Memory) 8 位 CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，并且与80C51引脚和指令系统完全兼容。芯片上的FPEROM允许在线编程或采用通用的非易失存储编程器对程序存储器重复编程。AT89s51 (以下简称89C51)将具有多种功能的8位CPU与FPEROM结合在一个芯片上，为很多嵌入式控制应用提供了非常灵活而又价格适宜的方案，其性能价格比较高。经过对比采用AT89S51单片机。2 .电压转换器件的选择方案一：可采用LM324进行电压转换方案二：可采用ICL7650进行电压转换方案一中LM324是一种价格便宜的四运算放大器，该四放大器可以工作在低到3。伏或者高到32伏的电源下

5、，电路简单。方案二电路比较复杂。相比之下采用方案一。3 .数模转换器的选择方案一：采用DAC0832进行转换方案二：采用MAX541进行转换方案一中DAC0832是采样频率为八位的D/A转换器件，DAC0832内部结构资料:芯片内有两级输入寄存器，使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要（如要求多路D/A异步输入、同步转换等）。D/A转换结果采用电流形式输出。要是需要相应的模拟信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现这个供功能。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，还可以外接。此芯片价格比较便宜。方案二中的MAX541是美信公司的一款串行数据输

6、入，电压输出型16位D/A转换器，具有多通道输出，同时能够结合外部运算放大器组成双极性输出。输出没有经过缓冲器，输出电流相对小，通常需要在输出加一级驱动级。MAX541没有内置的参考电压源，因此需外接一个精度较高的基准电压参考源。相比之下选用方案一用DAC0832进行数模转换。2. 3方案确定选定方案描述：此设计采用AT89s51单片机为控制单元，以数模转换器DAC0832输出参考电压，以该参考电压控制电压转换模块LM324的输出电压大小。总系统图：第3章硬件电路设计3.1 AT89S51单片机控制单元1. 89s51性能及特点89S51的主要性能包括：(1)与MCS 51微控制器产品系列兼容

7、。(2)片内有4KB可在线重复编程的快闪擦写存储器(Flash Memory)o(3)存储器可循环写入/擦除1000次。(4)存储数据保存时间为10年。(5)宽工作电压范围：Vcc可为2.7V6V。(6)全静态工作：可从0Hz至16MHz。(7)程序存储器具有3级加密保护。(8) 128X8 位内部 RAM。(9) 32条可编程I/O线。(10)两个16位定时器/计数器。(11)中断结构具有5个中断源和2个优先级。(12)可编程全双工串行通道。(13)空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。P1.0CP1.1 匚P12匚P1.3ZP1.4IZP1.5 匚P1.6 匚P1.7CRSTC(RXD

8、)P3.。匚(TXD； P3.1 匚(INTO) P3.2 匚(TRTT；P3.3C(TO； P3.4 匚(T1)P3.5 匚(WR； P3.6 匚(RD； P3.7 匚XTAL2 匚XTAL1 GND匚o14023933843753663573483393210311130122913281427152616251724182319222021 VCC PO.O (ADO) P0.1 (AD1) P0.2 (AD2) P0.3(AD3) P0.4 (AD4) P0.5 (AD5) P0.6 (AD6) P0.7 (AD7) EAAPP ALE/PROG PSEN P2.7(A15) P2.6

9、(A14) P2.5(A13) P2.4(A12) P2.3(A11) P2.2(A10) P2.1 (A9) P2.0(A8)图3-1 AT89S51引脚图2. AT89s51控制电路b*UrP11M2Pl)Pl，P15PitP17DTT1nnoP21pnA03XV而VPP九3Q30E卫忽I1XDDID历AJJFP宣P6UI的1MX图3-2 AT89S51控制电路图此电路包含复位部分、选择部分、显示部分，并且P0 口和DAC0832的数据口直接相连有四个选择按钮，可供波形转换、调节频率。显示部分显示的是频率。数据下载到单片机P0 口，由其输入到DAC0832的数字信号输入端。3. 2使用DA

10、C0832的数模转换电路1. DAC0832 简介D0、D7：数字信号输入端。TLE：输入寄存器允许，高电平有效。CS：片选信号，低电平有效。WR1：写信号1,低电平有效。XFER：传送控制信号，低电平有效。WR2：写信号2,低电平有效。IOUTK I0UT2： DAC电流输出端。Rfb：是集成在片内的外接运放的反馈电阻。Vref：基准电压(-1010V)oVcc：是源电压(+5+15V)。AGND：模拟地NGND：数字地，可与AGND接在一起使用。DAC0832输出的是电流，一般要求输出是电压，所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。wk：-12019-ILEA(rM)-318-WR.

11、1)1 一1 .1J-XFERDlr- 1 JAC 0832ls一1九Dh.615 1)1DI 一f 11-1，-813-lIrKi H 9!22 1IX,XD-in11一图3-3 DAC0832引脚分布图2. DAC0832数模转换电路图3-4 DAC0832数模转换电路图DAC0832有三种数据输入方式，此电路中采用的是直通数据输入方式电路如图3-4所示。ILE接高电平，/CS、/WRK /WR2和XFE全部接地。数字信号输入端D0D7单片机P0 口，单片机为其提供信号3. 3使用LM324的电压转换电路1. LM324 简介LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。每一

12、组运算放大器它有5个引出脚，其中 +为两个信号输入端，“V+”、“V-为正、负电源端，“V。”为输出端。两个信号输入端中，Vi-(-)为反相输入端，表示运放输出端V。的信号与该输入端的位相反；Vi+ ( + )为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图3-5.管脚连接图叵叵叵叵叵叵输入4VK.Gnd1 .热、3 可（竹视图）图3-5 LM324引脚图2. LM324电压转换电路图3-6 LM324电压转换电路图因为DAC0832输出的是电流，一般要求输出是电压，所以必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。4. 1程序流程图第4章软件设计各端口初始化并建

13、立波形表设置定时模式并打开相应中断码地址num十一4. 2主要源程序ttinclude typedef unsigned int uint;typedef unsigned char uchar;#definettdef ine#define#defineSI 0x38S2 0x34S3 0x2cS4 Oxlc按键定义/uint freq=l;uint c,m,count,dsp, wavselect, num, kind;unsigned char wm = 0xef, Oxdf, Oxbf, 0x7f);unsigned charsegme = 0xc0, 0xf9, 0xa4, OxbO, 0x99, 0x92, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90, 0x83, 0xc6,Oxal, Oxbf);uchar code sin口 = 0x80, 0x8C, 0x98, 0xA5, OxBO, OxBC, 0xC7, OxDl /正弦波码表,OxDA,0x