微机原理与接口技术课程设计报告样本.doc
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1、湖南科技大学潇湘学院信息与电气工程系微机原理与接口技术课程设计报告题 目:基于D/A转换器DAC0832波形发生器设计专 业: 通信工程 班 级: 通信002班 姓 名: 刘黎辉 学 号: 指引教师: 欧青立 陈君 宋芳 课程设计任务书题 目基于D/A转换器DAC0832波形发生器设计设 计 时 间第17-18周(12月19日-12月30日)设 计 目 :1. 掌握计算机应用系统特别是微机接口系统设计。2. 掌握接口电路设计技术。初步掌握电子设计软件Protel99使用。3. 掌握微机接口程序编制与调试技术。设 计 要 求:1. 使用DAC0832设计一种波形发生器。2. 设计硬件电路。标示引
2、脚编号、元器件参数。 3. 完毕硬件电路搭建。4. 编制相应接口程序。与硬件一并调试成功。总体方案实现:设计一种波形发生器,以DAC0832作为波形发生芯片,通过拨码开关和8255构成按键控制电路来控制发出波形种类。能产生方波、锯齿波和三角波。按键电路也能控制波形与否经二分频再输出。指引教师评语:目录一、课程设计目及意义11.设计目12.设计意义1二、方案论证11.设计规定12.方案论证1三、硬件电路设计21.波形产生电路22.按键控制电路43.地址译码电路7四、程序设计81.波形发生原理82.程序流程图9五、硬件连接及调试91.硬件连接92.电路调试9六、体会与心得10七、参照书目:10八、
3、附录101.电路原理图112.程序源码12一、 课程设计目及意义1.设计目(1) 掌握计算机应用系统特别是微机接口系统设计。(2) 掌握接口电路设计技术,初步掌握电子设计软件Protel99使用。(3) 掌握微机接口程序编制与调试技术。(4) 掌握DAC0832芯片用法。(5) 运用所学微机理论知识进行软硬件整体设计,提高综合应用能力。2.设计意义波形发生器作为一种惯用信号源,是当代测试领域内应用最为广泛通用仪器之一。在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时,都需要有信号源,由它产生不同频率不同波形电压、电流信号并加到被测器件或设备上,用其她仪器观测、测量被测仪器输出响应,以分
4、析拟定它们性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛一类电子仪器。它可以产生各种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而广泛用于通信、雷达、导航、宇航等领域。本次课程设计旨在将理论知识与实际应用结合起来中,通过本次实验掌握微机接口电路设计和调试办法。二、 方案论证1.设计规定运用桌面计算机和AEDK实验系统进行接口电路设计并编写程序制作一种波形发生器。使用数模转换器DAC0832构成波形发生器,可以产生方波、三角波、正锯齿波和反锯齿波等各种波形,波形周期可调。规定理解不同波形产生原理和设计方案,画出硬件电路图,并编程完毕软件某些,最后调试观测产生不同类型波形信号。详细规定如下:(1
5、) 设计硬件电路。标示引脚编号、元器件参数。 (2) 完毕硬件电路搭建。(3) 编制相应接口程序。与硬件一并调试成功。(4) 写好课程设计论文。(5) 完毕任务书其他内容2.方案论证(1)波形发生器实现办法方案一:用分立元件构成函数发生器:普通是单函数发生器且频率不高,其工作不很稳定,不易调试。方案二:可以由晶体管、运放IC等通用器件制作,更多则是用专门函数信号发生器IC产生。初期函数信号发生器IC,如L8038、BA205、XR2207/2209等,它们功能较少,精度不高,频率上限只有300kHz,无法产生更高频率信号,调节方式也不够灵活,频率和占空比不能独立调节,两者互相影响。方案三:运用
6、专用直接数字合成芯片函数发生器:能产生任意波形并达到很高频率。但成本较高。方案四:使用D/A转换器如DAC0832,通过程序控制能产生各种波形,且周期、振幅大小容易调节。方案四整体性能和指标优于其她几种方案,价格也低廉,因此本设计采用方案四。(2)按键控制电路方案一:使用独立按键,电路实现较简朴。每个I/O口工作状态互不影响,此类键盘采用端口直接扫描方式。缺陷是当按键较多时占用单片机I/O数目较多。方案二:采用阵列式键盘。此类键盘是采用行列扫描方式,长处是当按键较多时可以减少占用I/O口数目,但是在程序实现上比独立按键麻烦。由于本次设计不需要用到太多按键,故采用方案一。三、 硬件电路设计1.波
7、形产生电路该波形发生电路使用DAC0832作为波形发生器件,通过程序控制使得DAC0832输出不同幅值电压从而得到所需波形。由于DAC0832输出为电流,属于电流型芯片,需外接运算放大器才干得到模仿电压输出,因此本电路使用LM324运算放大器来完毕电流向电压转换。(1)波形产生某些电路图图1 波形产生某些电路图(2)重要芯片简介1) D/A转换器DAC0832DAC0832是采样频率为八位D/A转换器件,采用CMOS工艺和R-2RT形电阻解码网络,转换成果为一对差动电流Iout1和Iout2输出。其引脚分布如下图所示:图2 DAC0832引脚分布图DAC0832引脚功能阐明:DI0DI7:数据
8、输入线,TLL电平。ILE:数据锁存容许控制信号输入线,高电平有效。CS:片选信号输入线,低电平有效。WR1:为输入寄存器写选通信号。XFER:数据传送控制信号输入线,低电平有效。WR2:为DAC寄存器写选通输入线。Iout1:电流输出线。当输入全为1时Iout1最大。Iout2:电流输出线。其值与Iout1之和为一常数。Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻.Vcc:电源输入线 (+5v+15v)Vref:基准电压输入线 (-10v+10v)AGND:模仿地,摸拟信号和基准电源参照地.DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好.DAC0832内部构造资料:芯片内有两级输入寄存器,使
9、DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式,以便适于各种电路需要(如规定多路D/A异步输入、同步转换等)。D/A转换成果采用电流形式输出。要是需要相应模仿信号,可通过一种高输入阻抗线性运算放大器实现这个供功能。运放反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻,还可以外接。其内部构造如下图所示:图3 DAC0832内部构造图2)LM324运算放大器LM324系列器件为价格便宜带有真差动输入四运算放大器。与单电源应用场合原则运算放大器相比,它们有某些明显长处。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏电源下,静态电流为MC1741静态电流五分之一。LM324引脚排列如下图:图4 LM324引
10、脚图LM324重要参数如下:放大器数目:4带宽:1.2MHz工作温度范畴:0C to +70C3dB带宽增益乘积:1.2MHz变化斜率:0.5V/s电源电压 最大:32V电源电压 最小:3V2.按键控制电路本次设计中使用可编程并行I/O接口芯片8255与拨码开关实现按键控制。8255工作在简朴输入/输出方式,8255PA口作为输入口与拨码开关相连。微机通过读取8255PA口状态判断拨码开关状态,然后执行相应程序产生相应波形。(1)按键控制电路原理图图5 按键控制电路原理图(2)重要芯片简介1)8255可编程并行I/O接口芯片8255是Intel公司生产可编程并行I/O接口芯片,有3个8位并行I
11、/O口。具备3个通道3种工作方式可编程并行接口芯片(40引脚)。其引脚分布图如下:图6 8255引脚分布图8255引脚功能阐明:RESET:复位输入线,当该输入端处在高电平时,所有内部寄存器(涉及控制寄存器)均被清除,所有I/O口均被置成输入方式。CS:芯片选取信号线,当这个输入引脚为低电平时,即/CS=0时,表达芯片被选中,容许8255与CPU进行通讯;/CS=1时,8255无法与CPU做数据传播.RD:读信号线,当这个输入引脚为低电平时,即/RD=0且/CS=0时,容许8255通过数据总线向CPU发送数据或状态信息,即CPU从8255读取信息或数据。WR:写入信号,当这个输入引脚为低电平时
12、,即/WR=0且/CS=0时,容许CPU将数据或控制字写入8255。D0D7:三态双向数据总线,8255与CPU数据传送通道,当CPU 执行输入输出指令时,通过它实现8位数据读/写操作,控制字和状态信息也通过数据总线传送。A1,A0:地址选取线,用来选取8255PA口,PB口,PC口和控制寄存器.当A1=0,A0=0时,PA口被选取;当A1=0,A0=1时,PB口被选取;当A1=1,A0=0时,PC口被选取;当A1=1.A0=1时,控制寄存器被选取.8255具备3个互相独立输入/输出通道端口,用+5V单电源供电,能在一下三种方式下工作:方式0(基本输入/输出方式):这种工作方式不需要任何选通信
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