① 单片机波
#include<reg52.h> //包含头文件
#include<intrins.h>
#define uchar unsigned char //宏定义
#define uint unsigned int
sbit s1=P3^5; //定义按键的接口
sbit s2=P3^6;
sbit s3=P3^7;
sbit s4=P3^4;
sbit s5=P2^3;
sbit led0=P3^0; //定义四个LED，分别表示不同的波形
sbit led1=P3^1;
sbit led2=P3^2;
sbit led3=P3^3;
sbit lcdrs=P2^7; //液晶控制引脚，还有一个控制脚是RW，因为我们只需要向液晶里写数据系那是就好了，所以，我们直接将RW引脚接地
sbit lcden=P2^6;
char num,boxing,u; //定义全局变量
uchar pinlv=100,bujin=1,bujin1=1; //频率初始值是10Hz，步进值默认是0.1，显示步进值变量
uchar code table[]="0123456789"; //定义显示的数组
uchar code table1[]="Fout= Wave form:"; //初始化显示字符
unsigned int m,pwm=50; //定义变量 m
int a,b,h,num1; //定义全局变量
//自定义字符
uchar code zifu[]={ //此数组内数据为液晶上显示波形符号的自定义字符
0x0e,0x11,0x11,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x00,0x00,0x00,0x11,0x11,0x0e,0x00, //正弦波 0 1
0x00,0x07,0x04,0x04,0x04,0x04,0x1c,0x00,
0x00,0x1c,0x04,0x04,0x04,0x04,0x07,0x00, //矩形波 2 3
0x00,0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x00,0x00,
0x00,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01,0x00,0x00, //三角波 4 5
0x00,0x01,0x03,0x05,0x09,0x11,0x00,0x00, //锯齿波 6
};
uchar code sin[64]={ //此数组内的数据为，da输出对应电压值对应的数字量，0是0V，255是5V
135,145,158,167,176,188,199,209,218,226,234,240,245,249,252,254,254,253,251,247,243,237,230,222,213,204,193,182,170,158,
146,133,121,108,96,84,72,61,50,41,32,24,17,11,7,3,1,0,0,2,5,9,14,20,28,36,45,55,66,78,90,102,114,128
}; //正弦波取码
uchar code juxing[64]={ //一个周期是采样64个点， 所以数组内是64个数据
255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,255,
255,255,255,255,255,255,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
}; //矩形波取码
uchar code sanjiao[64]={
0,8,16,24,32,40,48,56,64,72,80,88,96,104,112,120,128,136,144,152,160,168,176,184,192,200,208,216,224,232,240,248,
248,240,232,224,216,208,200,192,184,176,168,160,152,144,136,128,120,112,104,96,88,80,72,64,56,48,40,32,24,16,8,0
}; //三角波取码
uchar code juchi[64]={
0,4,8,12,16,20,24,28,32,36,40,45,49,53,57,61,65,69,73,77,81,85,89,93,97,101,105,109,113,117,121,125,130,134,138,142,
146,150,154,158,162,166,170,174,178,182,186,190,194,198,202,206,210,215,219,223,227,231,235,239,243,247,251,255
}; //锯齿波取码
void delay(uint xms) //延时函数
{
int a,b;
for(a=xms;a>0;a--)
for(b=110;b>0;b--);
}
void write_com(uchar com) //写命令函数
{
lcdrs=0;
P0=com;
delay(1);
lcden=0;
delay(1);
lcden=1;
}
void write_date(uchar date) //写数据函数
{
lcdrs=0;
P0=date;
delay(1);
lcden=0;
delay(1);
lcden=1;
}
//自定义字符集
void Lcd_ram()
{
uint i,j,k=0,temp=0x04;
for(i=0;i<7;i++)
{
for(j=0;j<8;j++)
{
write_com(temp+j);
write_date(zifu[k]);
k++;
}
temp=temp+8;
}
}
void init_lcd() //初始化函数
{
uchar i;
lcden=0; //默认开始状态为关使能端，见时序图
Lcd_ram();
write_com(0x01); //显示清屏，将上次的内容清除，默认为0x01.
write_com(0x0f);
write_com(0x38); //显示模式设置，默认为0x38,不用变。
write_com(0x0c); //显示功能设置0x0f为开显示，显示光标，光标闪烁；0x0c为开显示，不显光标，光标不闪
write_com(0x06); //设置光标状态默认0x06,为读一个字符光标加1.
write_com(0x80); //设置初始化数据指针，是在读指令的操作里进行的
for(i=10;i<20;i++) //显示初始化
{
write_date(table1[i]); //显示第一行字符
}
write_com(0x80+40); //选择第二行
for(i=0;i<9;i++)
{
write_date(table1[i]); //显示第二行字符
}
write_com(0x80+10); //选择第一行第十个位置
write_date(0);
write_date(1);
write_date(0);
write_date(1);
write_date(0);
write_date(1); //显示自定义的波形图案
write_com(0x80+40+9); //选择第二行第九个位置
write_date(' ');
write_date('1');
write_date('0');
write_date('.');
write_date('0');
write_date('H');
write_date('z'); //显示初始的频率值
}
void initclock() //定时器初始化函数
{
TMOD=0x01; //定时器的工作方式
TH0=a;
TL0=b; //定时器赋初值
EA=1; //打开中断总开关
ET0=1; //打开定时器允许中断开关
TR0=1; //打开定时器定时开关
}
void display() //显示函数
{
uchar qian,,shi,ge; //定义变量用于显示
qian=pinlv/1000; //将频率值拆成一位的数据，将数据除以1000，得到的商是一位数，赋值给qian
=pinlv%1000/100; //将频率除以1000的余数再除以100就得到了频率的百位，赋值给
shi=pinlv%1000%100/10; //同上，得到频率的十位
ge=pinlv%1000/100%10;
write_com(0x80+40+9); //选中第二行第九个位置
if(qian==0) //千位如果为0
write_date(' '); //不显示
else //千位不为0
write_date(table[qian]); //正常显示千位
if(qian==0&&==0) //千位和百位都为0
write_date(' '); //百位不显示
else //不都为0
write_date(table[]); //百位正常显示
write_date(table[shi]); //显示十位数
write_date('.'); //显示小数点
write_date(table[ge]); //显示个位
write_date('H'); //显示频率的单位Hz
write_date('z');
if(boxing==0) //判断波形为正弦波
{
write_com(0x80+10); //选中一行频率图案位置
write_date(0); //显示正弦波图案
write_date(1);
write_date(0);
write_date(1);
write_date(0);
write_date(1);
led3=1;
led0=0; //点亮正弦波指示灯
}
if(boxing==1) //注释同上
{
write_com(0x80+10);
write_date(2);
write_date(3);
write_date(2);
write_date(3);
write_date(2);
write_date(3);
led0=1;
led1=0;
}
if(boxing==2)
{
write_com(0x80+10);
write_date(4);
write_date(5);
write_date(4);
write_date(5);
write_date(4);
write_date(5);
led1=1;
led2=0;
}
if(boxing==3)
{
write_com(0x80+10);
write_date(6);
write_date(6);
write_date(6);
write_date(6);
write_date(6);
write_date(6);
led2=1;
led3=0;
}
}
void keyscan() //频率调节键盘检测函数
{
if(s1==0) //加按键是否按下
{
EA=0; //关闭中断
while(!s1); //按键松开
pinlv+=bujin; //频率以步进值加
if(pinlv>1000) //最大加到100Hz
{
pinlv=100; //100Hz
}
display(); //显示函数
m=65536-(15000/pinlv);//计算频率
/*频率值最小是10Hz，pinlv的值是100（因为要显示小数点后一位）,150000/100=1500，这个1500就是定时器需要计时的，单位是us，65536-1500得到的是定时器的初值，
先不管初值，先看定时时间，1500us，一个波形的周期是由64个定时组成的，所以，一个波形周期就是64*1500us=96000，也就是96ms，约等
于100ms，也就是10Hz的频率*/
a=m/256; //将定时器的初值赋值给变量
b=m%256;
EA=1; //打开中断总开关
}
if(s2==0) //减按键按下
{
EA=0;
while(!s2);
pinlv-=bujin; //频率以步进值减
if(pinlv<100)
{
pinlv=100;
}
display();
m=65536-(15000/pinlv);
a=m/256;
b=m%256;
EA=1;
}
if(s3==0) //波形切换按键
{
EA=0;
while(!s3);
boxing++; //波形切换
if(boxing>=4) //4种波形
{
boxing=0;
}
display();
EA=1;
}
if(s5==0) //PWM切换按键
{
EA=0;
while(!s5);
pwm+=10;
if(pwm>90)
{
pwm=10;
}
// display();
EA=1;
}
}
void bujindisplay() //步进值设置界面显示程序
{
uint ,shi,ge; //定义步进值 百十个位
=bujin1/100; //将步进值除以100得到百位，也就是频率值的十位，因为有一个小数位
shi=bujin1%100/10; //将步进值除以100的余数除以十得到十位
ge=bujin1%100%10; //取余10后得到个位，也就是频率步进值的小数点后一位
write_com(0x80+11); //选中液晶第一行第十一列
if(==0) //百位是否为0
write_date(' '); //百位不显示
else //百位不为0
write_date(table[]); //显示百位数据
write_date(table[shi]); //显示十位数据
write_date('.'); //显示小数点
write_date(table[ge]); //显示个位，也就是小数点后一位
}
void bujinjiance() //步进值设置键盘程序
{
if(s4==0) //步进设置按键按下
{
delay(5); //延时去抖
if(s4==0) //再次判断按键
{
while(!s4); //按键释放，按键松开才继续向下执行
h++; //变量加
if(h==1) //进入设置状态时
{
write_com(0x01); //清屏
write_com(0x80); //初始化显示步进设置界面
write_date('S');delay(1); //step value
write_date('t');delay(1);
write_date('e');delay(1);
write_date('p');delay(1);
write_date(' ');delay(1);
write_date('v');delay(1);
write_date('a');delay(1);
write_date('l');delay(1);
write_date('u');delay(1);
write_date('e');delay(1);
write_date(':');delay(1);
bujin1=bujin; //步进值赋值给临时变量
bujindisplay(); //显示步进值
}
if(h==2) //退出设置
{
h=0; //清零
bujin=bujin1; //设置好的临时步进值赋值给步进变量
init_lcd(); //初始化液晶显示
initclock(); //定时器初始化
display(); //调用显示程序
}
}
}
if(h==1) //设置步进值时
{
if(s1==0) //加按键按下
{
delay(5); //延时去抖
if(s1==0) //再次判断
{
while(!s1); //按键释放
bujin1++; //步进值加1
if(bujin1>=101) //步进值最大100，也就是10.0Hz
{
bujin1=1; //超过最大值就恢复到0.1Hz
}
bujindisplay(); //步进显示
}
}
if(s2==0) //减按键，注释同上
{
delay(5);
if(s2==0)
{
while(!s2);
bujin1--; //步进减
if(bujin1<=0)
{
bujin1=100;
}
bujindisplay();
}
}
}
}
void main() //主函数
{
init_lcd(); //调用初始化程序
m=65536-(15000/pinlv); //定时器初值
a=m/256;
b=m%256;
initclock(); //定时器初始化
led0=0; //点亮第一个波形指示灯
while(1) //进入while循环，括号内为1，一直成立，所以也叫死循环，程序不会跳出，一直在内执行
{
if(h==0) //正常模式不是步进调节
{
keyscan(); //扫描按键
// display();
}
bujinjiance(); //扫描步进调节程序
switch(boxing) //选择波形
{
case 0 : P1=sin[u]; break; //正弦波
case 1 : //矩形波
if(u<pwm*64/100)P1=255;
else
P1=0;
break;
case 2 : P1=sanjiao[u]; break; //三角波
case 3 : P1=juchi[u]; break; //锯齿波
}
}
}
void T0_time()interrupt 1 //定时器
{
TH0=a;
TL0=b;
u++; //变量加
if(u>=64) //一个周期采样64个点， 所以加到64就清零
u=0; //u清零
//根据不同的初值，定时器定时时间不同，达到不同频率的目的
}
② 单片机设计简易正弦波发生器
波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。本次课程设计使用的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
波形发生器原理方框图如下所示。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
include <reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit LCP=P2^2;
sbit SCP=P2^1;
sbit SI=P2^0;
sbit S1=P2^3;
sbit S2=P2^4;
sbit S3=P2^5;
sbit S4=P2^6;
sbit S5=P2^7;
sbit DA0832=P3^3;
sbit DA0832_ON=P3^2;
uchar fun=0,b=0,c=0,d=0,tl,th;
uchar code tab[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
uchar code tosin[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 };
void display(unsigned char command)
{
unsigned char i;
LCP=0;
for(i=8;i>0;i--)
{
SCP=0;
if((command & 0x80)==0)
{
SI=0;
}
else
{
SI=1;
}
command<<=1;
SCP=1;
}
LCP=1;
}
void key1(void)
{
fun++;
if(fun==4)
fun=0x00;
}
void key2(void)
{
tl++;
if(tl==0x1f)
th++;
}
void key3(void)
{
tl--;
if(tl==0x00)
th--;
}
void key4(void)
{
double t;
int f;
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;
else
S1=tab[f];
TR0=1;
}
void key5(void)
{
tl--;
if(tl==0x00)
th++;
}
void judge(void)
{
uchar line,row,de1,de2,keym;
P1=0x0f;
keym=P1;
if(keym==0x0f)return;
for(de1=0;de1<200;de1++)
for(de2=0;de2<125;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();
}
void time0_int(void) interrupt 1 //中断服务程序
{
TR0=0;
if(fun==1)
{
DA0832=tosin[b]; //正弦波
b++;
}
else if(fun==2) //锯齿波
{
if(c<128)
DA0832=c;
else
DA0832=255-c;
c++;
}
else if(fun==3) // 方波
{
d++;
if(d<=128)
DA0832=0x00;
else
DA0832=0xff;
}
TH0=th;
TL0=tl;
TR0=1;
}
void main(void)
{
TMOD=0X01;
TR0=1;
th=0xff;
tl=0xd0;
TH0=th;
TL0=tl;
ET0=1;
EA=1;
while(1)
{
display();
judge();
}
}
五、心得体会
开始的时候由于没有经验，不知如何下手，所以就去图书管找了一些书看，尽管有许多的设计方案，可是总感觉自己还是有许多的东西弄不太清楚，于是就请教同学。他常做一些设计，有一些经验。经过他的解释分析各方案之后，决定用查表的方法来做。这样可以降低一些硬件设计的难度，初次设计应切合自己的水平。用8031需要扩展ROM，这样还要进行存储器扩展。而且现在8031实际中已经基本上不再使用，实际用的AT89S51芯片有ROM，这样把经过采样得到的数值制成表，利用查表来做就简单了。我认为程序应该不大，片内ROM应该够用的。用LED显示频率和幅值，现有集成的接口驱动芯片，波形可通过示波器进行显示，单片机接上D/A转换芯片即可，这样硬件很快就搭好了。
我以为这些做好了，构思也有了，写程序应该是相对容易的。谁知道，写起程序来，才想到功能键要有扫描程序才行呀，我真的感到很难。那时真的有点想放弃？于是就去请教了老师，老师帮忙分析了一下，自己又查阅了一些资料，终于明白了扫描程序怎么写。
于是在自己的努力下，程序很快就写好了。这次是我的第一个设计器件，尽管经历了不少的艰辛，但给我积累了一点设计的经验，最后也有点小小的成就感。后面的路还很长，我还的努力！
参考文献
[1] 童诗白，华成英.模拟电子技术基础〔M〕.北京:高等教育出版社，2003.345-362
[2] 潘永雄，沙河，刘向阳.电子线路CAD实用教程〔M〕.西安：西安电子科技大学出版社，2001.13-118.
[3] 张毅刚，彭喜源，谭晓昀，曲春波.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨：哈
尔滨工业大学出版社，1997.53-61.
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