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1、 东南大学吴健雄学院微机实验及课程设计报告参数可调波形发生器目 录一设计目的和要求-3二原理设计-4三方案论证与实现-6四设计思路及流程图-7五编程实现-10六方案测试与结果分析-18六改进与提高-19七分析与总结-19一、 设计要求 1)基本要求 编制1 个参数在线可调的波形发生程序，由DA 输出，构成参数在线可调的波形发生器，并用示波器观察波形。函数波形可选f(t)=asin(bt)，其中、参数在线可调（也可自己选择，但要求至少2 个参数可调且调节很明显）。参数调节采用如下两种方式之一：（1）两个可调电位器输出通过AD 转换后作为可调参数；（2）参数通过实验装置上的键盘实时修改（调整）;（
2、3）精确时间，开关选择标准信号输出（例如a=2V, b=100RAD/s,即50Hz 正弦波）。2)设计提示（1）当用电位器调节参数时，输出零不能对应相应的参数值就为零；（2）当通过键盘修改参数时，先键入参数名如“”，显示当前参数值，修改后再键入参数名，则修改参数完成，随后输出波形发生变化。3)进一步设计要求 （1）分别采用两种参数调节方式在线调节参数；（2） 产生周期性三次可调函数f(t)=at3+bt2+ct+d。二、 原理设计方案1 参数通过实验装置上的键盘实时修改 运行程序后，程序首先显示一段字符串，提示输入相应的数字会得到不同的波形输出。从键盘上敲入1后，程序会跳转到参数可调的正弦波
3、发生器代码区域。之后，显示输入可调参数a（0255）、b（0255）的信息。输入a后，波形的幅度会发生相应的变化；输入b后，波形的频率会发生相应的变化。从键盘上敲入0后，退出程序。通过检测开关的状态，判断输出标准正弦波还是a，b值所对应的波形。程序中的主要部分功能原理如下：（1） 程序中的a、b参数的输入 采用百位、十位、个位数字逐个读入的方法。输入百位数字以后，由于a、b的取值范围在000255之间、故要判断输入的数字是否小于0，大于2，若小于0或大于2，则重新输入。输入的数若在02之间，将输入的数减去30h，有ASCII码值变为相应的数字，再将此数乘以100后存入c。输入十位数字后，判断输
4、入的数字是否小于0，大于9，若小于0或大于9，则重新输入。输入的数若在09之间，将输入的数减去30h，有ASCII码值变为相应的数字，再将此数乘以10后存入d。输入个位数字后，判断输入的数字是否小于0，大于9，若小于0或大于9，则重新输入。输入的数若在09之间，将输入的数减去30h，有ASCII码值变为相应的数字，并将之存入e。 之后对c、d和e求和，从而得到a的值。同样的可以得到b的值。（2） 正弦波幅度的改变实验中所用的8位D/A转换器DAC0832的输入数据与输出电压的关系为： （表示参考电压，N表示输入数据）。产生正弦波是根据正弦函数建立一个正弦数字量表，取值范围为一个周期，此正弦数据
5、表的输出幅度为5V。读取一个正弦数据表中的数据后，将此数据乘以a后再除以255，这样就相当于将输出正弦波的幅度变为原来的a/255倍。（3） 正弦波频率的改变 正弦波频率的改变是通过改变读取正弦数据表中的两个相邻数据的时间间隔实现的。输入的数据b加上10表示应调用的延时子程序的次数，设延时子程序的延时时间为t，那么读取正弦数据表中的两个相邻数据的时间间隔为b*t。方案2 两个可调电位器输出通过AD 转换后作为可调参数先读正弦波数据的首地址和一周期取值数，然后按偏移值取出正弦波数据。启动ADC0809模/数转换器，读入IN0的值（IN0的值可以通过调节滑动变阻器1来实现），将取出的正弦波数据乘以
6、此数据除以255，再将得到的数据赋值给DAC0832，调用延时子程序，之后将数据表偏移量加一，一周期剩余取值数减一。判断一周期内取值是否结束，若没有结束则继续按偏移值取出正弦波数据，若结束则返回到读正弦波数据的首地址和一周期取值数。 三、方案论证与实现针对设计思路，我们用到的硬件资源有：、0832、8255、1个LED灯和1个逻辑电平开关、0809和2个电位器。各个硬件的主要作用和工作方式如下：1）0832 根据键盘输入或者电位器调节得到的参数a、b，改变正弦波形数据表的数据，将得到的新数据输出给DAC0832，用示波器观察双极性输出端Ub输出正弦波形。2）8255、1个LED灯与1个逻辑电平
7、开关8255的C口接逻辑电平开关，作为输入，用来选择是否要输出标准正弦波形；A口接LED灯，作为输出，用来显示此时输出波形是否为标准正弦波形。3）0809和2个电位器通过实验台的两个电位器输出05V电压分别送入ADC0809的通道0和1（IN0、IN1），通过A/D转换，得到参数a和b。;CS_AD-2A0H,CS_DA-298H;V1-IN0,V2-IN1,Ub-示波器;C0-K1（开关），A0-LED灯ioport equ 0EC00H-0280h ;TPC的io地址adcs equ ioport+2A0h ;CS_AD，ADC0809片选地址adcs1equ ioport+2A1hdac
8、s equ ioport+298h ;CS_DA，DAC0809片选地址io8255aequ ioport+288h ;8255A口地址 io8255bequ ioport+28bh ;8255控制寄存器端口地址io8255cequ ioport+28ah ;08255C口地四、设计思路及流程图原理设计清晰了我的设计思路，我将整个整个程序分为了五个部分，分别为主程序设计、参数调整子程序（键盘输入及电位器调节），调幅及调频子程序设计、正弦波输出子程序、延时子程序。1. 主程序设计：主要功能有1） 控制整个程序的流程及程序跳转；2） 通过检测开关的状态，判断输出标准正弦波还是当前a，b值所对应的波
9、形；3） 判断参数调节的方式是键盘输入还是电位器调节。退出DOS 输入“1” 键盘修改参数 输入“2” 电位器修改参数 获得参数a，b输出波形 开关为“1” 输出标准波形 输入为“1”或“2” 输入为“0” 输入数字 显示提示信息 开始 判断是否 退出DOS 2 参数调整程序设计：略。（原理设计中已详细解释）3 调幅及调频子程序设计：略。注：需要输出标准正弦波时，将相应的a，b值修改，并保存之前的a，b值。4 正弦波输出子程序设计：正弦波输出子程序的主要功能有：1） 读取正弦波数据表的数据并利用数模转换显示；2） 每显示一次数据后需要调用延时子程序；3） 数据表偏移地址加1，读取下一数据，重复
10、以上步骤。D/A转换aSINSI开始输出延时SI=SI+1SI=128SI=05 延时子程序设计：延时子程序的主要功能有：1） 通过b值的改变得到相应的第一层延时参数； 2）延时子程序内嵌套第二层延时程序；开始CX堆栈CX=CX-1CX=0CX出栈CX=CX-1由b值计算出CX值CX=1FFH(嵌套延时)延时部分主要流程：延时程序涉及到嵌套延时，loop指令根据CX的值是否为0确定是否接着执行此指令，因而需要用到两次CX，且相互之间不能影响，因而先将外层CX堆栈（b值不同则外层延时的CX不同），给内层CX赋值（1FFH，此值不能改变），执行lOOP指令，直到CX=0；然后将外层CX弹出减1后堆
11、栈；接着执行内层延时，重复上述步骤，直到外层CX=0。4、 编程实现1、主程序设计message1 db 0dh,0ah,0dh,0ah db PRESS 1 FOR SINWAVE MODIFIY WITH THE PC KEYBOARD.,0dh,0ah db PRESS 2 FOR SINWAVE MODIFIY WITH THE VARIABLE RESISTANCE.,0DH,0AH db PRESS 0 FOR QUIT TO DOS.,0DH,0AH,$ db 0dh,0ah message2 db 0dh,0ah,0dh,0ah db Sinwave f=a sin(b t)
12、is modified by the PC keyboard .,0DH,0AH db -Directly press A or B to view the parameter .,0DH,0AH db -Input num(0-17)+A or(0-9) B to modify the parameter .,0DH,0AH db Input 0 quit to the begin,0dh,0ah,$ db 0dh,0ahmessage3 db 0dh,0ah,0dh,0ah db Sin wave f=a sin(b t) modified by the variable resistan
13、ce .,0DH,0AH db Press anykey on the PC keyboard to return to the begin.,0dh,0ah,$ db 0dh,0ahmessage4 db 0dh,0ah db please input num!,0dh,0ah,$ db 0dh,0ah a db 1h ;可调参数ab db 1h ;可调参数bc db 1 ;c为百位数字f乘以100d db 1 ;d为十位数字g乘以10e db 1 ;e为个位数字h乘以1f db 0 ;参数a的百位fg db 0 ;参数a的十位gh db 1 ;参数a的各位hi db 1 ;i为百位数字l乘
14、以100j db 1 ;j为十位数字m乘以10k db 1 ;k为个位数字n乘以1l db 0 ;参数b的百位lm db 0 ;参数b的十位mn db 1 ;参数b的各位ndataendsbegin: mov ax,data ;开机显示message1 mov ds,ax mov ax,stacks mov ss,ax lea dx,message1 mov ah,09h int 21hjudge1: mov dx,0ffhmov ah,07hint 21hcmp al,1 ;按下1，则键盘输入jz startcmp al,2 ;按下2，则电位器调节jz sinvr1cmp al,0 jnz
15、begin ;不是0,重新选择jmp qit ;按下0，则退出DOSsinvr1: jmp sinvrstart:lea dx,message2 mov ah,09h int 21h2、 参数调整程序设计（1） 键盘输入l1: call sinout ;每次调用sinout，必须要有键盘输入，才会接着往下执行 mov dl,0ah mov ah,02h int 21h mov ah,08h int 21h cmp al,a jnz ccc ;若不是a，跳转比较是否为bjmpddd ;是a，则跳转到a处理代码ccc:jmpl2 ;若不是a，跳转比较是否为bddd:mov dl,al ;输入是a，
16、a处理代码 mov ah,02h int 21h mov dl,0ah mov ah,02h int 21h ;输出回车moval,f ;输出a的百位fmovdl,almovah,02hint21hmoval,g ;输出a的十位gmovdl,almovah,02hint21hmoval,h ;输出a的个位hmovdl,almovah,02hint21hggg: lea dx,message4;输出“请输入修改后a的参数值”. mov ah,09h int 21hmov ah,08h;输入 int 21hcmp al,0jb gggcmp al,2ja gggmov f,al;显示输入的百位f
17、mov dl,al mov ah,02h int 21h sub al,30hmov bl,64hmul blmov c,al ;c为百位数字f乘以100 mov ah,08h int 21hcmp al,0jb gggcmp al,9ja ggg mov g,al ;显示输入的十位g mov dl,al mov ah,02h int 21h sub al,30hmov bl,0ahmul blmov d,al ;d为十位数字g乘以10 mov ah,08h int 21hcmp al,0jb gggcmp al,9ja gggmov h,al ;显示输入的个位h mov dl,al mov
18、ah,02h int 21h sub al,30hmov bl,01hmul blmov e,al ;e为个位数字h乘以1mov al,eadd al,d ;求和add al,ccmp al,0ffh ;若输入数字大于255则重新输入ja gggmov a,al ;将最终输入得到的值赋给参数a jmp l1 ;得到a的数值后重新跳到输入界面， l2:cmp al,b jnz eee ;若不是a，b跳转比较是否为0 jmp fff eee:jmp l3 ;若不是a，b跳转比较是否为0fff:. ;与输入a时主要思想一致，不再给出具体代码hhh: .l3:cmp al,0 ;输入为零返回 jnz
19、l4 ;若不是a，b，0，跳转到start重新等待键盘输入 jmp begin ;输入为0，返回上一级，即程序主界面的功能选择l4: jmp start ;若不是a，b，0，跳转到start重新等待键盘输入(2） 电位器调节参数sinvr:lea dx,message3;使用电位器设置正弦波参数mov ah,09hint 21hlea dx,mess2int 21h ;去掉返回功能sin1:callsinoutlea dx,messab;装入地址movah,09h;显示字符串int21h mov al,00hmov dx,adcsout dx,alin al,dx ;从A/D读入修改的幅度CM
20、P AL,0JE ABAA1: mov a,al;幅度存到amov al,00h;moomyu修改mov dx,adcs1out dx,alin al,dx ;从A/D读入修改的频率CMP AL,0JE ABBB1:mov b,al;频率存到bcall sinout ;修改幅度和频率后重新调用sinoutmov ah,08hint 21hjz sin1 jmp bglea dx,message2;装入地址movah,09h;显示字符串int21h mov ah,08h int 21h cmp al,q jnz sin1 jmp bgABA:inc aljmp A1ABB:inc aljmp B
21、14、 正弦波输出设计;正弦波数据表SINDB 128D,135D,141D,148D,155D,161D,167D,174D,180D,186DDB 192D,198D,203D,209D,214D,219D,223D,227D,231D,235DDB 239D,242D,245D,248D,250D,252D,253D,254D,255DDB 255D,254D,253D,252D,250D,248D,245D,242D,239DDB 235D,231D,227D,223D,219D,214D,209D,203D,198D,192DDB 186D,180D,174D,167D,161D,1
22、55D,148D,141D,135D,128DDB 121D,115D,108D,101D, 95D, 89D, 82D, 76D, 70DDB 64D, 58D, 53D, 47D, 42D, 37D, 33D, 29D, 25D, 21DDB 17D, 14D, 11D, 08D, 06D, 04D, 03D, 02D, 01D, 00DDB 00D, 01D, 02D, 03D, 04D, 06D, 08D, 11D, 14D, 17DDB 21D, 25D, 29D, 33D, 37D, 42D, 47D, 53D, 58D, 64DDB 70D, 76D, 82D, 89D, 95D
23、,101D,108D,115D,121Dsinoutprocnear ;输出正弦波pushaxpushbxpushcxpushdxpushsi mov ax,1h sub cx,cx mov cl,bcmp cl,0je S_OUT0 mov SI,0hjudge2: mov dx,io8255b ;设8255为C口输入,A口输出mov al,8bhout dx,almov dx,io8255c ;从C口输入一数据in al,dxmovdx,io8255aoutdx,aland al,00000001hmovah,0 ;判断开关状态movc,alcmp c,1jnz S_OUT2jmp sta
24、dardS_OUT2: movdl,0ffh ;幅度mov ah,06hint 21hjnz S_ENDmov al,SINSI ;从正弦波数据表中取数据 mov bl,acmp bl,0je S_OUT0movah,00h movah,00hmulbl ;乘以amov bl,255Ddiv bl ;除以255push cxneg cladd cl,10 ;b+10作为调用子程序的次数S_OUT1:call sin_delay1 ;频率loop S_OUT1pop cxmovdx,dacsout dx,al ;输出数据到dac0832incsicmpsi,116 ;共116个数据 jneS_O
25、UT2mov si,0hjmp S_OUT2S_END:popSI popdx popcx popbx popax retS_OUT0:subax,axmovdx,dacsoutdx,al ;S_OUT0输出的是空信号，输出都为零jmpS_END sinoutENDPstadard: mov a,08h ;输出标准正弦波mov b,01h call sinout jmp judge25、 延时子程序设计sin_delay1 proc near push cx mov cx,0f00h loop $ pop cx retsin_delay1 endp五、方案测试与结果分析将程序运行，可以达到预期
26、的效果。当用键盘输入调节参数时，正弦波形幅度可以从05V以每0.3V为间隔连续调节，频率调节明显，先键入参数名如“a”，显示当前参数值，修改后再键入参数名，则修改参数完成，随后输出波形会发生变化；以电位器调节参数时，幅度、频率变化比较明显；标准波形满足2V，50Hz要求。在运行代码的过程中也遇到了一些问题，主要的问题及解决思路如下：1.堆栈问题问题描述：在延时程序嵌套子延时，用到两次CX值，为保存原始的CX，因而要进行三次堆栈及弹出，过程中发现堆栈和弹出的顺序错乱使得CX发生值的突变，使得延时环节发生错误。解决方法：主要在程序中随时将需要保护的寄存器内容推入堆栈进行保护，同时要注意先进先出，保
27、证堆栈与出栈一一对应。2.频率调节某些情况无法实现问题描述：b值大小与延时环节的时间t成反比，此时需要用到出发来决定延时程序最外层的CX值大小，即CX=T(程序中设定)b； 发现利用除法效果不明显，且因为除法较为复杂，不容易实现。解决方法：利用NEG函数指令，对b求补，可以转化为乘法，及CX=T(NEG(b)+20H),可以满足b值越大，延时越小，但不能准确满足延时环节的时间t与b值大小的反比关系。实验表明，频率调节较为明显，基本上满足要求。六、改进与提高通过修改代码基本上实现了波形可调发生器的设计，包括基本功能和一部分扩展功能，但是通过实验，有很多需要改进的地方。1、一部分功能不够完善，例如
28、在利用电位器调节参数时，幅度及频率不是实时改变的，只有改变电位器后，按ENTER键才可以看到变化。2、频率调节，对b值采用求补方法来确定延时时间，不能满足两者的反比关系，使得频率调节有一定的误差。3、 将本题延伸，定义其他波形的数据表，可以扩展到方波、三角波、锯齿波等其他波形。七、分析与总结在设计过程中，会遇到各种问题，很多时候，程序运行的结果与预想的不一样，没有正确的结果，此时需要耐心分析代码，找出问题。本次试验，常常遇到的问题是，程序跳转发生错误，逻辑发生错误，在修改的过程中，更加深刻地意识到程序模块之间的跳转规则。模块调试完成，接着进行系统调试，利用TD查看寄存器的值可以知道程序是否按照
29、预想的运行。系统调试是一件非常繁琐的事情，要使系统设计的更为完善，就必须花费大量的时间在调试上。在实验验收的过程中，我们的程序并不太得到验收老师的认可，我们自己也承认没有精确计时等原因使整个课程设计有些简单，不太符合课程的要求。一开始为了贪图方便就采用了软件计时的方法，并没有看到精确计时的要求。也是对硬件的不为熟悉，对8253及8255的应用也有所欠缺。验收结束后，我又专门花时间研究了下，虽然对本次课程设计的帮助已经不大，但我认识到其实精确计时也并不很难。对于两个可调电位器输出通过AD 转换后作为可调参数的设计方案主程序流程图：延时子程序流程图：（1） 主程序设计：dep proc near
30、mov dx,io8255b mov al,10010000b ;写8255控制字，A组工作于方式0，输入 out dx,al mov dx,io0809b ;延时 out dx,al mov cx,0ffhdelay3: loop delay3 in al,dx mov bl,al mov dx,io8253c mov al,00010000b;写8253控制字，CNT0，只读/写低字节，方式0，二进制 out dx,al mov al,bl mov dx,io8253a ;往8253写计数初值 out dx,alcheck: mov dx,io8255a in al,dx and al,0
31、1h cmp al,00h jz check retdep endp（2） 延时子程序：main proc farstart: mov ax,datamov ds,axll:mov si,offset sin ;置正弦波数据的偏移地址为SImov bh,64 ;一组输出32个数据lll:mov dx,io0809a ;启动A/D转换器 out dx,al mov cx,0ffh ;延时 delay2 :loop delay2 mov dx,io0809a in al,dx ;从AD转换器输入数据 mov ah,si ;从数据表中取一个数据 mul ah ;ah与al相乘，存入ax mov dl
32、,0ffh div dl ;ax除以dl,商在al,得到 振幅 mov dx,io0832a ;将数据输出到D/A转换器 out dx,al mov ah,06h ;判断是否有键按下 mov dl,0ffh int 21hjne exit call dep inc si ;取下一个数据 dec bh jnz lll ;若未取完32个数据则转lll jmp llexit:mov ah,4ch ;退出int 21hmain endp参考文献【1】 戴先中.微机硬件原理实现原理与接口M.南京：东南大学出版社，1999【2】 杨素行.微型计算机系统原理与应用（第二版）.北京：清华大学出版社，2004延时子程序功能原理：先启动8255，写8255的控制字，A组工作于方式0，输入，目的是让PA0读8253的OUT0的高低电平，来判断计数是否结束。启动ADC0809，读入IN1的值（IN1的值可以通过调节滑动变阻器2来实现）。启动8253计数器，将读入的IN1的值作为8253定时器的计数初值，读取8255的PA0，判断其是否是1。是1，说明计数器OUT0变为高电平，计数结束，返回主程序。不是1，则继续判断。