51单片机汇编实验：基于AT89C51微控制器与DAC0832的波形发生器-洪萨配资

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一实验要求

1．利用AT89C51微控制器和DAC0832构成波形发生器，能至少输出方波、锯齿波、三角波和正弦波中的一种。

2．让DAC0832工作于直通方式，利用AT89C51微控制器的P0口直接输给DAC0832数据口；

3．画出AT89C51实现上述功能的完整电路图，包括微控制器电源、复位电路、晶振电路和控制电路。

4．完成全部程序和电路调试工作。

说明：DAC0832的参考电平引脚Vref=0~+5V可调，输出运放电源采用+15V和-15V双极性供电。

拓展需求（选做）

1．分别用P1.0、P1.1、P1.2和P1.3控制方波、锯齿波、三角波和正弦波输出的选择开关，低电平有效。

2．分别用P1.4、P1.5、P1.6和P1.7控制方波、锯齿波、三角波和正弦波的指示灯，低电平有效。）

3．利用AT89C51微控制器P2口作为频率选择的输入口，输入数据范围0~255，值越大频率越高。（选做）

二实验目的

1．了解D/A转换的基本原理；

2．了解D/A转换芯片0832的性能及编程方法；

3．了解波形发生器的工作原理。

三实验设计

1硬件电路图

2程序

;--- 寄存器定义 --- DAC_PORT EQU P0 ; DAC0832 数据口 SW_INPUT EQU P1 ; P1.0-P1.3 为波形选择开关 LED_PORT EQU P1 ; P1.4-P1.7 为波形指示灯 FREQ_PORT EQU P2 ; 频率控制输入口 ;--- 程序入口 --- ORG 0000H LJMP START ORG 0030H START: ; 初始化 MOV DAC_PORT, #80H ; DAC输出中间值 MOV P1, #0FFH ; P1口置高：低4位做输入准备，高4位LED全灭(设LED低电平亮) MAIN_LOOP: ; --- 流程图逻辑开始 --- ; 1. 检测方波开关 (P1.0) JB P1.0, CHK_SAW ; 如果P1.0是高电平(未按下)，跳转检查锯齿波 ; P1.0按下 (方波选择) CLR P1.4 ; 点亮方波指示灯 (P1.4) SETB P1.5 ; 熄灭其他灯 SETB P1.6 SETB P1.7 LCALL WAVE_SQUARE ; 调用方波子程序 SJMP MAIN_LOOP ; 执行完一周期后重新检测（实现循环） CHK_SAW: SETB P1.4 ; 熄灭方波灯 ; 2. 检测锯齿波开关 (P1.1) JB P1.1, CHK_TRI ; 未按下，查三角波 ; P1.1按下 (锯齿波选择) CLR P1.5 ; 点亮锯齿波指示灯 SETB P1.6 SETB P1.7 LCALL WAVE_SAW ; 调用锯齿波子程序 SJMP MAIN_LOOP CHK_TRI: SETB P1.5 ; 熄灭锯齿波灯 ; 3. 检测三角波开关 (P1.2) JB P1.2, CHK_SINE ; 未按下，查正弦波 ; P1.2按下 (三角波选择) CLR P1.6 ; 点亮三角波指示灯 SETB P1.7 LCALL WAVE_TRI ; 调用三角波子程序 SJMP MAIN_LOOP CHK_SINE: SETB P1.6 ; 熄灭三角波灯 ; 4. 检测正弦波开关 (P1.3) JB P1.3, ALL_OFF ; 未按下，去全灭逻辑 ; P1.3按下 (正弦波选择) CLR P1.7 ; 点亮正弦波指示灯 LCALL WAVE_SINE ; 调用正弦波子程序 SJMP MAIN_LOOP ALL_OFF: SETB P1.7 ; 熄灭正弦波灯 ; 如果没有按键按下，保持输出不变或输出0，这里选择循环检测 SJMP MAIN_LOOP ;==================================================================== ; 通用延时子程序 (频率控制) ; P2值越大 -> 频率越高 -> 延时越短 算法: 延时次数 = (255 - P2值) ;==================================================================== DELAY_FREQ: PUSH ACC ; 保护累加器 PUSH 07H ; 保护R7 MOV A, FREQ_PORT ; 读取P2口频率设定值 CPL A ; 取反 (例如: P2=255(FF) -> A=0; P2=0 -> A=255) JZ DELAY_MIN ; 如果结果为0，说明P2是255(最高频)，直接返回 MOV R7, A ; 将反码存入R7作为循环次数 DLY_LOOP: DJNZ R7, DLY_LOOP ; 简单的软件延时循环 DELAY_MIN: POP 07H POP ACC RET ;==================================================================== ; 1. 方波生成子程序（输出00H -> 延时 -> 输出FFH -> 延时） ; 与其他波形频率近似（每周期约256步），循环调用延时128次高电平/128次低电平 ;==================================================================== WAVE_SQUARE: MOV R6, #128 ; 半周期计数 SQ_HIGH: MOV DAC_PORT, #0FFH ; 输出最大值 LCALL DELAY_FREQ DJNZ R6, SQ_HIGH MOV R6, #128 ; 半周期计数 SQ_LOW: MOV DAC_PORT, #00H ; 输出最小值 LCALL DELAY_FREQ DJNZ R6, SQ_LOW RET ;==================================================================== ; 2. 锯齿波生成子程序（0 -> 255, 步长2） ;==================================================================== WAVE_SAW: MOV A, #00H ;以此为起点 SAW_LOOP: MOV DAC_PORT, A ; 输出当前值 LCALL DELAY_FREQ ; 延时 ADD A, #02H ; 步长 +2 JNZ SAW_LOOP ; 如果没溢出回0，继续循环 RET ;==================================================================== ; 3. 三角波生成子程序（0 -> 254 (上升), 254 -> 0 (下降), 步长2） ;==================================================================== WAVE_TRI: MOV A, #00H ; 起点 ; 上升段 (0 -> 254) TRI_UP: MOV DAC_PORT, A LCALL DELAY_FREQ ADD A, #02H CJNE A, #0FEH, TRI_CHK_UP ; 判断是否达到254 (0FEH) SJMP TRI_DOWN_START ; 达到顶点，开始下降 TRI_CHK_UP: JC TRI_UP ; 如果A < FE，继续上升 ; 下降段 (254 -> 0) TRI_DOWN_START: MOV A, #0FEH TRI_DOWN: MOV DAC_PORT, A LCALL DELAY_FREQ CLR C SUBB A, #02H JNZ TRI_DOWN ; 直到减到0 MOV DAC_PORT, A ; 输出最后的0 LCALL DELAY_FREQ RET ;==================================================================== ; 4. 正弦波生成子程序 (查表法) ; 逻辑: 查表输出0-255个点 ;==================================================================== WAVE_SINE: MOV DPTR, #SINE_TABLE ; 指向表头 MOV R6, #0 ; 计数器 0-255 SINE_LOOP: MOV A, R6 MOVC A, @A+DPTR ; 查表 MOV DAC_PORT, A ; 输出 LCALL DELAY_FREQ INC R6 MOV A, R6 JNZ SINE_LOOP ; 循环256次 RET ;==================================================================== ; 正弦波数据表 (0-360度，256个采样点，幅值0-255) ; y = 128 + 127 * sin(x) ;==================================================================== SINE_TABLE: DB 128, 131, 134, 137, 140, 143, 146, 149, 152, 155, 158, 162, 165, 168, 171, 174 DB 176, 179, 182, 185, 188, 191, 193, 196, 199, 201, 204, 206, 209, 211, 213, 216 DB 218, 220, 222, 224, 226, 228, 230, 232, 234, 236, 237, 239, 240, 242, 243, 245 DB 246, 247, 248, 249, 250, 251, 252, 252, 253, 254, 254, 255, 255, 255, 255, 255 DB 255, 255, 255, 255, 255, 255, 254, 254, 253, 252, 252, 251, 250, 249, 248, 247 DB 246, 245, 243, 242, 240, 239, 237, 236, 234, 232, 230, 228, 226, 224, 222, 220 DB 218, 216, 213, 211, 209, 206, 204, 201, 199, 196, 193, 191, 188, 185, 182, 179 DB 176, 174, 171, 168, 165, 162, 158, 155, 152, 149, 146, 143, 140, 137, 134, 131 DB 128, 125, 122, 119, 116, 113, 110, 107, 104, 101, 98, 94, 91, 88, 85, 82 DB 80, 77, 74, 71, 68, 65, 63, 60, 57, 55, 52, 50, 47, 45, 43, 40 DB 38, 36, 34, 32, 30, 28, 26, 24, 22, 20, 19, 17, 16, 14, 13, 11 DB 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 4, 3, 2, 2, 1, 1, 1, 1, 1 DB 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 3, 4, 4, 5, 6, 7, 8, 9 DB 10, 11, 13, 14, 16, 17, 19, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36 DB 38, 40, 43, 45, 47, 50, 52, 55, 57, 60, 63, 65, 68, 71, 74, 77 DB 80, 82, 85, 88, 91, 94, 98, 101, 104, 107, 110, 113, 116, 119, 122, 125 END

四实验调试与结果分析

1调试过程中遇到的问题及其解决办法

问题1：频率控制逻辑相反（P2口值越大，频率越低）。

实验要求P2口输入值越大频率越高，但在初步编程时发现，当P2设置为255（全1）时，波形变化极慢；设置为0时反而最快。

原因分析：在编写延时子程序时，直接将P2口的数值作为循环减法的初始值。数值越大，DJNZ循环次数越多，导致延时越长，频率自然越低。

解决办法：在读取P2口数据后，增加了一条CPL A（取反）指令。例如输入255(FFH)，取反后为0，延时最短，频率最高；输入0，取反后为255，延时最长。从而满足了实验要求的逻辑。

DELAY_FREQ: PUSH ACC PUSH 07H MOV A, FREQ_PORT CPL A ; 【新增】取反 (例如: P2=255(FF) -> A=0; P2=0 -> A=255) JZ DELAY_MIN MOV R7, A

问题2：三角波与锯齿波波形顶部出现“削顶”或频率过低。

生成的三角波周期过长，且在仿真中观察到波形不够平滑。

原因分析：最初采用步长为1（INC A）的方式累加。由于0-255需要循环256次，导致波形周期较长。

解决办法：将步长调整为2（ADD A, #02H），虽然采样点减少了一半（每周期约128点），但在8051较低的主频下，这样既提高了波形的刷新率，又保证了肉眼观察的平滑度，同时避免了累加溢出导致的波形畸变。

SAW_LOOP: ...... ADD A, #02H ; <--步长+2 ...... TRI_UP: ...... ADD A, #02H ; <--步长+2 ......

2写出实验结果并进行分析

本实验成功利用AT89C51和DAC0832实现了多波形发生器设计，达成设计目的：能够用P1.0~P1.3控制方波、锯齿波、三角波和正弦波输出的选择开关；能够用P1.4~P1.7控制方波、锯齿波、三角波和正弦波的指示灯；利用AT89C51的P2口作为频率选择的输入口，输入数据范围0~255，值越大频率越高。

（1）选择开关和指示灯实现结果如下：