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基于MCS51设计的概念版的信号发生器

系统简介：这款信号发生器的原理是利用单片机控制DAC0832数模转化芯片，使其输出-5~+5的模拟量信号，由于单片机的指令执行周期很短，其中Atmel89s52最大可支持24M的晶振，可以用数字信号产生很好的“模拟”信号 。
这款系统只是概念上的，因为受到数模芯片转化时间和单片机程序控制时间的限制，只能在很小的频率范围内出比较好的波形，这款系统主要还是其程序的控制，其中控制程序占有整个程序的90%左右 。
一块4×4的矩阵键盘向单片机提供输入，使LCD1602液晶显示出频率和幅值，通过抄作键盘可以改变相应的频率、幅值以及输出波形 。
系统构成部件：
单片机Atmel89s52、数模转换芯片DAC0832、4×4键盘、LCD1602液晶显示
模块介绍：
4×4的矩阵键盘
 
单片机系统：24M晶振，30pf的电容，P0口：液晶的数据口，P2口：DAC0832的数据口，P1口：接4×4的矩阵键盘，P3.7：DAC0832片选信号
 
数模转换：DAC0832，基本接法
 
显示：LCD1602
 
波形输出：DAC0832的双极型输出
 
仿真波形：
 
LCD显示：
 
程序设计：
#include //包含单片机寄存器的头文件
#include //包含_nop_()函数定义的头文件
#define uchar unsigned ｃｈａｒ
#define uint unsigned int
sbit RS=P3^0; //寄存器选择位，将RS位定义为P2.0引脚
sbit RW=P3^1; //读写选择位，将RW位定义为P2.1引脚
sbit E=P3^2; //使能信号位，将E位定义为P2.2引脚
sbit BF=P0^7; //忙碌标志位，，将BF位定义为P0.7引脚
sbit CS=P3^7; //DA0832片选信号
bit F_Flag=0;
bit SET_Flag=0;
bit Wave_Flag=1;
unsigned ｃｈａｒ Flag=0;
unsigned ｃｈａｒ j=0;
unsigned ｃｈａｒ a=0;
unsigned int F_Val=100;
unsigned int A_Val=5000;
unsigned int u1,u2;
unsigned ｃｈａｒ code digit[ ]={"0123456789"}; //定义字符数组显示数字
unsigned ｃｈａｒ code string[ ]= {" F: 100HZ "};
unsigned ｃｈａｒ code string1[ ]={" A:5000mV "};
unsigned ｃｈａｒ code string2[ ]={"SIN"};
unsigned ｃｈａｒ code string3[ ]={"TRA"};
unsigned ｃｈａｒ code string4[ ]={"REC"};
unsigned ｃｈａｒ code key_code[]={
0xee,0xde,0xbe,0x7e,0xed,0xdd,0xbd,0x7d,
0xeb,0xdb,0xbb,0x7b,0xe7,0xd7,0xb7,0x77 };
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};//正弦波码
/*****************************************************
函数功能：延时1ms
***************************************************/
void delay1ms()
{
unsigned ｃｈａｒ i,j;
for(i=0;i<10;i++)
for(j=0;j<33;j++)
;
}
/*****************************************************
函数功能：延时若干毫秒
入口参数：n
***************************************************/
void delay(unsigned int n)
{
unsigned int i;
for(i=0;i
delay1ms();
}
/*****************************************************
函数功能：判断液晶模块的忙碌状态
返回值：result 。result=1，忙碌;result=0，不忙
***************************************************/
unsigned ｃｈａｒ BusyTest(void)
{
bit result;
RS=0; //根据规定，RS为低电平，RW为高电平时，可以读状态
RW=1;
E=1; //E=1，才允许读写
_nop_(); //空操作
_nop_();
_nop_();
_nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间
result=BF; //将忙碌标志电平赋给result
E=0;
return result;
}
/*****************************************************
函数功能：将模式设置指令或显示地址写入液晶模块
入口参数：dictate
***************************************************/
void WriteInstruction (unsigned ｃｈａｒ dictate)
{
while(BusyTest()==1); //如果忙就等待
RS=0; //根据规定，RS和R/W同时为低电平时，可以写入指令
RW=0;
E=0; //E置低电平(根据表8-6，写指令时，E为高脉冲，
// 就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置"0"
_nop_();
_nop_(); //空操作两个机器周期，给硬件反应时间
P0=dictate; //将数据送入P0口，即写入指令或地址
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间
E=1; //E置高电平
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间
E=0; //当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令
}
/*****************************************************
函数功能：指定字符显示的实际地址
入口参数：x
***************************************************/
void WriteAddress(unsigned ｃｈａｒ x)
{
WriteInstruction(x|0x80); //显示位置的确定方法规定为"80H+地址码x"
}
/*****************************************************
函数功能：将数据(字符的标准ASCII码)写入液晶模块
入口参数：y(为字符常量)
***************************************************/
void WriteData(unsigned ｃｈａｒ y)
{
while(BusyTest()==1);
RS=1; //RS为高电平，RW为低电平时，可以写入数据
RW=0;
E=0; //E置低电平(根据表8-6，写指令时，E为高脉冲，
// 就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置"0"
P0=y; //将数据送入P0口，即将数据写入液晶模块
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间
E=1; //E置高电平
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间
E=0; //当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令
}
/*****************************************************
函数功能：对LCD的显示模式进行初始化设置
***************************************************/
void LcdInitiate(void)
{
delay(15); //延时15ms，首次写指令时应给LCD一段较长的反应时间
WriteInstruction(0x38); //显示模式设置：16×2显示，5×7点阵，8位数据接口
delay(5); //延时5ms
WriteInstruction(0x38);
delay(5);
WriteInstruction(0x38);
delay(5);
WriteInstruction(0x0F); //显示模式设置：显示开，有光标，光标闪烁
delay(5);
WriteInstruction(0x06); //显示模式设置：光标右移，字符不移
delay(5);
WriteInstruction(0x01); //清屏幕指令，将以前的显示内容清除
delay(5);
}
/**********************************************************
键盘扫描子函数
************************************************************/
uchar keyscan()
{
uchar scan1,scan2,keycode,j,key;
P2=0xf0;
scan1=P2;
if((scan1&0xf0)!=0xf0) //判键是否按下
{
delay(10); //延时10ms
scan1=P2;
if((scan1&0xf0)!=0xf0) //二次判键是否按下
{
P2=0x0f;
scan2=P2;
keycode=scan1|scan2; //组合成键编码
for(j=0;j<=15;j++)
{
if(keycode== key_code[j]) //查表得键值
{
key=j;
return(key);
}
}
}
}
else P1=0xff;
return (16);
}
/****************延时中断子程序1*****************/
void timer0() interrupt 1
{
if(Flag==0) //正弦波
P1=tosin[j];
if(Flag==1)//三角波
if(j<128)
P1=A_Val*j/5000;
else
P1=A_Val*(255-j)/5000;
if(Flag==2) //方波
{if(j<128)
P1=A_Val/20;
else P1=255-A_Val/20;
a=0;}
j++;
}
void main(void) //主函数
{
unsigned ｃｈａｒ i;
LcdInitiate(); //调用LCD初始化函数
delay(10);
WriteInstruction(0x01);//清显示：清屏幕指令
WriteAddress(0x00); // 设置显示位置为第一行的第1个字
i = 0;
while(string[i] != '\0') //'\0'是数组结束标志
{ // 显示字符
WriteData(string[i]);
i++;
delay(40);
}
WriteAddress(0x40); // 设置显示位置为第二行的第1个字
i = 0;
while(string[i] != '\0') //'\0'是数组结束标志
{ // 显示字符
WriteData(string1[i]);
i++;
delay(40);
}
WriteAddress(0x67);
while(1)
{
if(keyscan()==10&&SET_Flag==0)
{ delay(20);
if(keyscan()==10&&SET_Flag==0)
{ Flag++;
if(Flag==3)
Flag=0;
WriteAddress(0x01);
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
if(Flag==0)
{ i = 0;
while(string2[i] != '\0') //'\0'是数组结束标志
{ // 显示字符 SIN
WriteData(string2[i]);
i++;
delay(40);
}
}
if(Flag==1)
{ i = 0;
while(string3[i] != '\0') //'\0'是数组结束标志
{ // 显示字符 TRA
WriteData(string3[i]);
i++;
delay(40);
}
}
if(Flag==2)
{ i = 0;
while(string4[i] != '\0') //'\0'是数组结束标志
{ // 显示字符 REC
WriteData(string4[i]);
i++;
delay(40);
}
}
delay(400);
}
WriteAddress(0x67);
}
if(keyscan()==11)
{ delay(20);
if(keyscan()==11)
{ if(F_Flag==0)
WriteAddress(0x46);
else
WriteAddress(0x06);
delay(500) ;
F_Flag=!F_Flag;
SET_Flag=1;
Wave_Flag=1;
}
}
if(keyscan()==12&&SET_Flag==1)
{ delay(20);
if(keyscan()==12&&SET_Flag==1)
{unsigned ｃｈａｒ D1,D2,D3,D4;
unsigned int Val;
if(F_Flag==0)
{Val=F_Val;
WriteAddress(0x08);}
else {Val=A_Val;
WriteAddress(0x48);}
Val=Val+10;
D1=Val%10; //计算个位数字
D2=(Val%100)/10; //计算十位数字
D3=(Val%1000)/100; //计算百位数字
D4=Val/1000; //计算千位数字
WriteData(digit[D4]); //将千位数字的字符常量写入LCD
WriteData(digit[D3]); //将百位数字的字符常量写入LCD
WriteData(digit[D2]); //将十位数字的字符常量写入LCD
WriteData(digit[D1]); //将个位数字的字符常量写入LCD
if(F_Flag==0)
F_Val=Val;
else A_Val=Val;
}
if(F_Flag==0)
WriteAddress(0x06);
else WriteAddress(0x46);
delay(400);
}
if(keyscan()==13&&SET_Flag==1)
{ delay(20);
if(keyscan()==13&&SET_Flag==1)
{unsigned ｃｈａｒ D1,D2,D3,D4;
unsigned int Val;
if(F_Flag==0)
{Val=F_Val;
WriteAddress(0x08); }
else {Val=A_Val;
WriteAddress(0x48);}
Val=Val-10;
D1=Val%10; //计算个位数字
D2=(Val%100)/10; //计算十位数字
D3=(Val%1000)/100; //计算百位数字
D4=Val/1000; //计算千位数字
WriteData(digit[D4]); //将千位数字的字符常量写入LCD
WriteData(digit[D3]); //将百位数字的字符常量写入LCD
WriteData(digit[D2]); //将十位数字的字符常量写入LCD
WriteData(digit[D1]); //将个位数字的字符常量写入LCD
if(F_Flag==0)
F_Val=Val;
else A_Val=Val;
}
if(F_Flag==0)
WriteAddress(0x06);
else WriteAddress(0x46);
delay(400);
}
if(keyscan()==14)
{delay(20);
if(keyscan()==14)
{SET_Flag=0;
Wave_Flag=1;
WriteAddress(0x76);
}
}
if(Wave_Flag==1)
{ CS=0;
u1=3906/F_Val;
u2=3906%F_Val;
if(u2>F_Val/2)
u1++;
TMOD=0x02;
TH0=TL0=255-u1;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
}
if(keyscan()!=16)
TR0=TR1=0;
}
}
【基于MCS51设计的概念版的信号发生器】总结：优秀的程序设计源自于优秀的硬件系统，好的硬件电路可以大大提高开发效率，单片机开发应该走接口的模块话和标准化，这样可以大大减少开发人员的工作量，单片机接口模块的开发也较具有市场前景!

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