第一篇：課程設(shè)計(jì)任務(wù)書-6基于單片機(jī)的多功能信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)
課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
學(xué)生姓名：專業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：工作單位：
題目: 基于單片機(jī)的多功能信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)初始條件：
1.運(yùn)用所學(xué)的單片機(jī)原理與接口技術(shù)知識(shí)和數(shù)字電路知識(shí)；
2.51單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)一套；
3.PC機(jī)及相關(guān)應(yīng)用軟件；
要求完成的主要任務(wù):
多功能信號(hào)發(fā)生器是工業(yè)測(cè)量領(lǐng)域使用廣泛的測(cè)量設(shè)備，要求能夠輸出方波、正弦波、鋸齒波；其輸出頻率可調(diào)、輸出幅度可調(diào)，要求該設(shè)備采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，可調(diào)部分具備粗調(diào)和細(xì)調(diào)功能并具備一定功率輸出。
1.完成多功能信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)和調(diào)試。
2.撰寫課程設(shè)計(jì)說明書，說明書使用A4打印紙計(jì)算機(jī)打印，用Protel等繪圖軟件繪制電子線路圖紙。
時(shí)間安排：
第1周 下達(dá)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書和日程安排，調(diào)研和查找資料，明確設(shè)計(jì)任務(wù)要求； 第2周 完成方案論證、總體設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)；
第3周 完成軟件設(shè)計(jì)和程序的編寫；
第4周 調(diào)試硬件系統(tǒng)和軟件程序，完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試；
第5周 結(jié)果分析整理、撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告，驗(yàn)收和答辯。
指導(dǎo)教師簽名：2010 年 12 月 15 日 系主任（或責(zé)任教師）簽名：2010 年 12 月 16 日
第二篇：51單片機(jī)設(shè)計(jì)多功能低頻函數(shù)信號(hào)發(fā)生器
【轉(zhuǎn)】 51單片機(jī)設(shè)計(jì)多功能低頻函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 2010-06-05 17:37 轉(zhuǎn)載自 yeyongan1987 最終編輯 yeyongan1987
51單片機(jī)設(shè)計(jì)多功能低頻函數(shù)信號(hào)發(fā)生器
應(yīng)用89S52單片機(jī)和DAC0832進(jìn)行低頻函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)能產(chǎn)生正弦波、鋸齒波、三角波和方波。這里著重介紹正弦波和鋸齒波的生成原理。
ADC0832的介紹：DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個(gè)DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。
D0~D7：八位數(shù)據(jù)輸入端 ILE： 數(shù)據(jù)允許鎖存信號(hào) /CS： 輸入寄存器選擇信號(hào) /WR1： 輸入寄存器選擇信號(hào) /XFER：數(shù)據(jù)傳送信號(hào)
/WR2： DAC寄存器的寫通選擇信號(hào) Vref： 基準(zhǔn)電源輸入端 Rfb： 反饋信號(hào)輸入端 Iout1: 電流輸出1 Iout2: 電流輸出2 Vcc: 電源輸入端 AGND: 模擬地 DGND: 數(shù)字地 DAC0832結(jié)構(gòu)：
D0～D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時(shí)間應(yīng)大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò))；
ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效；
CS：片選信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；
WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產(chǎn)生LE1，當(dāng)LE1為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LE1的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存；
XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效；
WR2：DAC寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由WR1、XFER的邏輯組合產(chǎn)生LE2，當(dāng)LE2為高電平時(shí)，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入DAC寄存器并開始D/A轉(zhuǎn)換。
IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化；
IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數(shù)；
Rfb：反饋信號(hào)輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度；
Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V～+15V；
VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線，VREF的范圍為-10V～+10V； AGND：模擬信號(hào)地 DGND：數(shù)字信號(hào)地 DAC0832的工作方式：
根據(jù)對(duì)DAC0832的數(shù)據(jù)鎖存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。本設(shè)計(jì)選用直通方式。
DAC0832工作時(shí)序：
DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：
當(dāng)ILE為1時(shí)，只有當(dāng)/CS、/WR1都為0時(shí)輸入寄存器才允許輸入；當(dāng)/WR2、/XFER也都為0時(shí)，輸入寄存器里的信息才能寫入DAC寄存器。根據(jù)實(shí)際電路圖我們就可以得到DAC0832工作的時(shí)序的程序。如下：
P37=0;//P37=CS _nop_();//P36=WR P36=0;
P0=value;(數(shù)據(jù)端口信號(hào)數(shù)值0~255)P36=1;_nop_();P37=1;硬件電路：
P0口是數(shù)據(jù)端口，接上拉電阻（其他端口則不用）。電源質(zhì)量要好，質(zhì)量越好的電源，芯片工作就越穩(wěn)定。
從LM358運(yùn)放輸出的電壓最大峰峰值就是12V所以在二級(jí)運(yùn)放的放大倍數(shù)要注意跟基準(zhǔn)電壓想匹配，否則輸出信號(hào)會(huì)很容易失真。
正弦波的生成：
DAC0832產(chǎn)生信號(hào)的原理可以說是ADC0809AD轉(zhuǎn)換的逆過程，但DAC0832生成的信號(hào)是離散的。假設(shè)要生成一個(gè)Y=Asin(2*pi*f*t)的正弦波。adc0832數(shù)據(jù)端口給的數(shù)據(jù)的范圍是0~255一共256個(gè)。前0~127表示是X軸上方的電壓值（也可能是下方）。那么128~255是X軸下方的電壓值。那么我們可以得到數(shù)據(jù)端口的數(shù)值的具體量，即value=127sin(2*pi*f*t)+127；假設(shè)我在X軸上抽樣100個(gè)點(diǎn)（0~99），那么value=127sin(pi/50*t)+127;t：0~99.(這個(gè)100位的數(shù)組可以用MATALB生成)。也可以抽樣更多的點(diǎn)，抽樣的點(diǎn)越多，得到的信號(hào)越保真，但信號(hào)的頻率會(huì)有所下降。抽樣的點(diǎn)越少，失真越大，但頻率能成大幅度遞增。怎么選擇，具體情況具體分析。其他的波形也跟正弦波一樣。
程序如下：
#include
void getkey(void){ if(KEY1==0){ //按鍵按下后為電電平 RCAP2L+=10;//調(diào)節(jié)頻率 if(CY==1){ RCAP2H+=1;} } if(KEY2==0){ RCAP2L-=10;if(CY==1){ RCAP2H-=1;} } } void Timer2_Init(){ T2CON=0x00;TH2=(65536-300)/256;TL2=(65536-300)%256;RCAP2H=0XFE;RCAP2L=0XDA;//穩(wěn)定在50Hz左右 EA=1;ET2=1;TR2=1;} void T0_service()interrupt 1 { TH0=0XEC;TL0=0X77;keyflag=1;}
void Timer2_service()interrupt 5 { TF2=0;//清除中斷標(biāo)志位 dac_cs=0;dac_WR=0;P1=tab[i];dac_WR=1;i++;dac_cs=1;if(i==100)i=0;} void main(){ Timer2_Init();TMOD=0x01;TH0=0XEC;TL0=0X77;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1){ if(keyflag){ keyflag=0;getkey();} } } 本程序需注意：按鍵是低電平有效。定時(shí)器2中斷發(fā)送數(shù)據(jù)給DAC0832，0832在得到一個(gè)數(shù)據(jù)后生成相應(yīng)的電壓值。所以他的中斷時(shí)間決定信號(hào)的頻率，調(diào)節(jié)它的中斷時(shí)間就能調(diào)節(jié)信號(hào)的頻率。
其他波形的生成，其他的波形也跟正弦波一樣，但鋸齒波和三角波可以不用查表法，應(yīng)用加減計(jì)算得到就可以得到。下面介紹的是鋸齒波： #include
while(1){ DAC_0832();} } DAC0832有著致命的一個(gè)缺點(diǎn)就是輸出的波形里的含有的頻率比較雜亂，常常出現(xiàn)過激的現(xiàn)象。如果你需要精確的信號(hào)的話，那么你必須在信號(hào)輸出端就如濾波器。得到干凈的低頻函數(shù)信號(hào)。如果要作為信號(hào)源的話最好是能就上一級(jí)攻放。效果會(huì)好很多。雖然DAC0832不是非常專業(yè)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生芯片，但是它的輸出波形的范圍比較廣，常常能輸出一些，你意想不到得很有意思的信號(hào)曲線。
下面發(fā)幾張示波器觀察到得曲線：實(shí)驗(yàn)室里手機(jī)照的，不是太清晰但還能看。
第三篇：?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)——中低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)（范文模版）
中低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)
一、方案設(shè)計(jì)：
使用單片機(jī)控制DA芯片產(chǎn)生模擬波形是一種產(chǎn)生所需信號(hào)的簡(jiǎn)單方式，但由于受到普通DA芯片的設(shè)置時(shí)間以及單片機(jī)自身晶振頻率的限制，產(chǎn)生的波形頻率往往難以超過10khz，本設(shè)計(jì)不使用傳統(tǒng)DA芯片而使用模電知識(shí)設(shè)計(jì)頻率可變的波形發(fā)生器電路，額外添加一個(gè)乘法器實(shí)現(xiàn)AM調(diào)制功能，并使用單片機(jī)控制其頻率切換。
本設(shè)計(jì)從總體上可分為三個(gè)模塊：（1）單片機(jī)控制部分（2）波形發(fā)生模塊（3）AM調(diào)制模塊
由于大部分工作使用模電完成了，所以單片機(jī)部分就相對(duì)簡(jiǎn)單，只需最基本的用于維持單片機(jī)工作的分立元件，使用IO口控制模擬部分產(chǎn)生所需波形。
波形發(fā)生器模塊分為兩部分，一部分為正弦波、方波、三角波產(chǎn)生電路，另一部分設(shè)計(jì)為提供單片機(jī)控制上述波形發(fā)生電路中的振蕩回路中的RC值的接口，以實(shí)現(xiàn)對(duì)其的頻率進(jìn)行控制。
AM調(diào)制模塊使用市場(chǎng)上現(xiàn)有的乘法器芯片mc1496，使用該芯片文檔中的AM調(diào)制電路并適當(dāng)調(diào)節(jié)電路參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)AM調(diào)制功能。
二、方案仿真與實(shí)現(xiàn)：
（一）AM調(diào)制模塊
Mc1496芯片手冊(cè)中的AM調(diào)制電路：
該電路在仿真和實(shí)際電路中都無法實(shí)現(xiàn)所需功能，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)合網(wǎng)上的資源，得出了如下圖的電路，在仿真中該電路載波輸入小于100mv時(shí)可以輸出比較良好的AM調(diào)制波形（調(diào)制信號(hào)不能大于該幅值的1/2），在實(shí)際電路中載波輸入的峰峰值必須小于70mV。仿真電路：
0R51kΩJ1XFG1Key = A 11J209XFG2C3Key = A 10μF173C2100nF18R121kΩ0R9750ΩR85R10750ΩC4100nFR111kΩ1080VDD5VR1351Ω2IO2IO3IO8IO10IO1IO4IO6IO12R420kΩC110nFR15131kΩ14u26V112 V 0R620kΩR720kΩXSC1Ext Trig+164A+_+_B_IO14IO512mc1496_1R1414kΩ050kΩ6Key=A50%7V28 V 仿真結(jié)果：
（二）正弦波發(fā)生模塊
使用文氏橋式振蕩電路輸出正弦波，使用八路模擬開關(guān)CD4051實(shí)現(xiàn)振蕩回路頻率的調(diào)節(jié)，具體電路見下圖：
R2100kΩ50%V2Key=A5 V D11N4002GPR3120kΩD2112U1A11N4002GPXSC1Ext Trig+R533kΩ34LM324DR41kΩC2100nFV15 V C1100nFR11kΩ+_A_+B_ 仿真結(jié)果：
R2100kΩ50%V2Key=A5 V D11N4002GPR3120kΩD2112U1A11N4002GPR533kΩCD4051INPUT34CD4051OUTPUTXSC1Ext Trig+LM324DR41kΩC2100nFV15 V C1100nFR11kΩ+_A_+B_CD4051INPUTJ1AKey = A J2BKey = A J3CKey = A J4DKey = A J6FKey = A J7GKey = A J5EKey = A C3100nFR61kΩC4100nFR71kΩC5100nFR81kΩC6100nFR91kΩC7100nFR101kΩC8100nFR111kΩC9100nFR121kΩ1J8AKey = A J9BKey = A J10CKey = A J11DKey = A J13FKey = A J14GKey = A J12EKey = A C10100nFR131kΩC11100nFR141kΩC12100nFR151kΩC13100nFR161kΩC14100nFR171kΩC15100nFR181kΩC16100nFR191kΩ30
因?yàn)镃D4051在Mutisim仿真庫中沒有，只好使用開關(guān)表示CD4051的功能，使用單片機(jī)控制CD4051的A、B、C三個(gè)引腳選擇0~7八個(gè)開關(guān)閉合，使得RC振蕩回路的頻率可以被 當(dāng)輸出頻率較高時(shí)波形會(huì)產(chǎn)生比較明顯的失真，可以使用可編程濾波器改善波形，但考慮到成本因素，在本設(shè)計(jì)中沒有采用這種方案（以上電阻電容和實(shí)際電路中的值不同）。正弦波頻率的計(jì)算公式：
f?1/(2?RC)
方波和三角波產(chǎn)生電路：
R110kΩC124V25 V R250kΩ40%Key=AU1AR313XSC1Ext Trig+_A+_+B_50nFR410kΩ81kΩLM358ADR5V15 V 10kΩD11N5759A
方波和三角波頻率計(jì)算公式： f?1/(2*(R1?R2)*C1*ln(1?2*R4/R5))
正弦波電路中的頻率調(diào)節(jié)電路也可以適用于方波和三角波發(fā)生器上，實(shí)現(xiàn)利用單片機(jī)控制輸出頻率的目的。
（三）單片機(jī)控制模塊： 本設(shè)計(jì)側(cè)重于使用廉價(jià)的模擬電路代替高昂的DA芯片實(shí)現(xiàn)較高頻率波形發(fā)生器的功能，對(duì)于單片機(jī)的控制作用并不是十分依賴，使用單片機(jī)可以使得頻率的調(diào)節(jié)更加簡(jiǎn)單，也可以為進(jìn)一步開發(fā)提供幫助，單片機(jī)仿真電路：
C2U122pF19XTAL1P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RD*********617SINASINBSINCSININHSQU_TRI_ASQU_TRI_BSQU_TRI_CSQU_TRI_INHX1CRYSTAL18C122pFXTAL2C3910uFRSTR110k293031PSENALEEA12345678P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7AT89C51 SINA、SINB、SINC為正弦波發(fā)生電路中用到的CD4051的3位地址，用于選擇某一個(gè)RC回路作為振蕩回路，SININH為正弦波發(fā)生電路中用到的CD4051芯片的片選。
SQU_TRI_A、SQU_TRI_B、SQU_TRI_C為方波和三角波發(fā)生電路中用到的CD4051的3位地址，用于選擇某一個(gè)RC回路作為振蕩回路，SQU_TRI_INH為為方波和三角波發(fā)生電路中用到的CD4051芯片的片選。
用以上八個(gè)腳控制輸出的正弦波、方波、三角波的頻率。
P1.0~P1.3為用戶改變電路運(yùn)行狀態(tài)的按鍵，分別為：改變輸出波形類型、增大輸出頻率、降低輸出頻率、改變AM調(diào)制波形輸出信號(hào)的載波頻率。
三、課程設(shè)計(jì)感想
正如方案設(shè)計(jì)中所述，這個(gè)課程設(shè)計(jì)的目的是為了克服普通DA+單片機(jī)構(gòu)成的波形發(fā)生器電路只能輸出低頻信號(hào)的障礙，在實(shí)驗(yàn)中，我發(fā)現(xiàn)使用文氏振蕩器產(chǎn)生正弦波可以輸出頻率100khz以上的信號(hào)，可以滿足本設(shè)計(jì)要求，但當(dāng)其輸出頻率較高時(shí)會(huì)出現(xiàn)比較明顯的失真，這個(gè)問題可以使用可編程濾波器濾出所需頻率來解決，也可以自建中心頻率可變的帶通濾波器濾出所需頻率，雖然最后由于時(shí)間和成本的限制沒能夠設(shè)計(jì)出一個(gè)符合要求的濾波器，但我找到了一款非常人性化的濾波器設(shè)計(jì)軟件FWP3232，使用該軟件可以方便的設(shè)計(jì)有源濾波器，但要實(shí)現(xiàn)中心頻率可變需要的模擬開關(guān)數(shù)目太多（我目前只想到這種使用模擬開關(guān)的解決辦法），只好放棄這個(gè)想法。單片機(jī)的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，只要在主程序中不斷查詢幾個(gè)按鍵，根據(jù)用戶的按鍵操作改變控制模擬開關(guān)的管腳電平實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出波形頻率、類型的控制即可。最麻煩的是乘法器的制作，因?yàn)槲易铋_始不知道使用mc1496構(gòu)成的乘法器用于實(shí)現(xiàn)AM調(diào)制時(shí)載波的峰峰值不能大于70mv，連續(xù)兩天都看不到AM調(diào)制波形還十分匪夷所思的看到類似載波和調(diào)制信號(hào)疊加的波形；另外，我最開始不知道m(xù)c1496的輸出幅值和那些參數(shù)有關(guān)，只是單純的使用了pdf中的電路，結(jié)果怎么也看不到，后來在網(wǎng)上搜集了一些資料才知道我放置在管腳5上的電阻太大了，導(dǎo)致mc1496芯片中的三極管射級(jí)輸出電流太小，乘法器無法起到相乘的作用，自然無法實(shí)現(xiàn)調(diào)制。本次課程設(shè)計(jì)最大的收獲在于深化了我對(duì)單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的作用的理解，單片機(jī)不一定要承擔(dān)所有的功能（輸出波形、提供菜單、控制外圍器件），使用輔助的外圍模塊實(shí)現(xiàn)主要功能，使用單片機(jī)提供操作接口，則更可以滿足性能需求又可以提供實(shí)時(shí)高效的服務(wù)。
第四篇：基于51單片機(jī)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì).
摘 要: 本系統(tǒng)利用單片機(jī)AT89S52采用程序設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生鋸齒波、正弦波、矩形波三種波形，再通過D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，濾波放大，最終由示波器顯示出來，能產(chǎn)1Hz—3kHz的波形。通過鍵盤來控制三種波形的類型選擇、頻率變化，并通過液晶屏1602顯示其各自的類型以及數(shù)值，系統(tǒng)大致包括信號(hào)發(fā)生部分、數(shù)/模轉(zhuǎn)換部分以及液晶顯示部分三部分，其中尤其對(duì)數(shù)/模轉(zhuǎn)換部分和波形產(chǎn)生和變化部分進(jìn)行詳細(xì)論述。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89S52、DAC0832、液晶1602 Abstract: this system capitalize on AT89s52，it makes use of central processor to generate three kinds of waves, they are triangle wave, and use D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of 1602, it can have the 1Hz-3KHz profile.In this system it can control wave form choosing, frequency, range,can have the sine wave, the square-wave, the triangular wave.Simultaneously may also take the frequency measurement frequency,and displays them through liquid crystal display of 1602.this design includes three modules.They are D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of LED module.In this design, the wave generator into wave form module and D/A conversion module are discussed in detail.key word: AT89S52, DAC0832, liquid crystal 1602.目錄
1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1 設(shè)計(jì)要求
1.2方案設(shè)計(jì)與論證
1.2.1 信號(hào)發(fā)生電路方案論證 1.2.2 單片機(jī)的選擇論證 1.2.3 顯示方案論證 1.2.4 鍵盤方案論證 1.3 總體系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.4 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì) 1.4.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1.4.2 波形產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì) 1.4.3 顯示模塊的設(shè)計(jì) 1.4.4 鍵盤模塊的設(shè)計(jì)
1.5 軟件設(shè)計(jì)流程 1.6 源程序
2.輸出波形的種類與頻率的測(cè)試
2.1 測(cè)試儀器及測(cè)試說明
2.2 測(cè)試結(jié)果 3.設(shè)計(jì)心的及體會(huì) 4.附錄 4.1 參考文獻(xiàn) 4.2 附圖
1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
經(jīng)過考慮，我們確定方案如下：利用AT89S52單片機(jī)采用程序設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生鋸齒波、正弦波、矩形波三種波形，再通過D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，濾波放大，最終由示波器顯示出來，通過鍵盤來控制三種波形的類型選擇、頻率變化，最終輸出顯示其各自的類型以及數(shù)值。
1.1、設(shè)計(jì)要求
1、利用單片機(jī)采用軟件設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生三種波形 2）、三種波形可通過鍵盤選擇 3）、波形頻率可調(diào)
4）、需顯示波形的種類及其平率
1.2方案設(shè)計(jì)與論證
1.2.1 信號(hào)發(fā)生電路方案論證
方案一：通過單片機(jī)控制D/A，輸出三種波形。此方案輸出的波形不夠穩(wěn)定，抗干擾能力弱，不易調(diào)節(jié)。但此方案電路簡(jiǎn)單、成本低。
方案二：使用傳統(tǒng)的鎖相頻率合成方法。通過芯片IC145152，壓控振蕩器搭接的鎖相環(huán)電路輸出穩(wěn)定性極好的正弦波，再利用過零比較器轉(zhuǎn)換成方波，積分電路轉(zhuǎn)換成三角波。此方案，電路復(fù)雜，干擾因素多，不易實(shí)現(xiàn)。
方案三：利用MAX038芯片組成的電路輸出波形。MAX038是精密高頻波形產(chǎn)生電路，能夠產(chǎn)生準(zhǔn)確的三角波、方波和正弦波三種周期性波形。但此方案成本高，程序復(fù)雜度高。
以上三種方案綜合考慮，選擇方案一。
1.2.2 單片機(jī)的選擇論證
方案一：AT89S52單片機(jī)是一種高性能8位單片微型計(jì)算機(jī)。它把構(gòu)成計(jì)算機(jī)的中央處理器CPU、存儲(chǔ)器、寄存器、I/O接口制作在一塊集成電路芯片中，從而構(gòu)成較為完整的計(jì)算機(jī)、而且其價(jià)格便宜。
方案二：C8051F005單片機(jī)是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片，具有與8051兼容的微控制器內(nèi)核，與MCS-51指令集完全兼容。除了具有標(biāo)準(zhǔn)8052的數(shù)字外設(shè)部件，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其他數(shù)字外設(shè)及功能部件，而且執(zhí)行速度快。但其價(jià)格較貴
以上兩種方案綜合考慮，選擇方案一
1.2.3 顯示方案論證
方案一：采用LED數(shù)碼管。LED數(shù)碼管由8個(gè)發(fā)光二極管組成，每只數(shù)碼管輪流顯示各自的字符。由于人眼具有視覺暫留特性，當(dāng)每只數(shù)碼管顯示的時(shí)間間隔小于1/16s時(shí)人眼感覺不到閃動(dòng)，看到的是每只數(shù)碼管常亮。使用數(shù)碼管顯示編程較易，但要顯示內(nèi)容多，而且數(shù)碼管不能顯示字母。
方案二：采用LCD液晶顯示器1602。其功率小，效果明顯，顯示編程容易控制，可以顯示字母。
以上兩種方案綜合考慮，選擇方案二。
1.2.4 鍵盤方案論證
方案一：矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤的按鍵觸點(diǎn)接于由行、列母線構(gòu)成的矩陣電路的交叉處。當(dāng)鍵盤上沒有鍵閉合時(shí)，所有的行和列線都斷開，行線都呈高電平。當(dāng)某一個(gè)鍵閉合時(shí)，該鍵所對(duì)應(yīng)的行線和列線被短路。
方案二：編碼式鍵盤。編碼式鍵盤的按鍵觸點(diǎn)接于74LS148芯片。當(dāng)鍵盤上沒有閉合時(shí)，所有鍵都斷開，當(dāng)某一鍵閉合時(shí)，該鍵對(duì)應(yīng)的編碼由74LS148輸出。
以上兩種方案綜合考慮，選擇方案一。
1.3總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)采用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理及控制核心，由單片機(jī)完成人機(jī)界面、系統(tǒng)控制、信號(hào)的采集分析以及信號(hào)的處理和變換，采用按鍵輸入，利用液晶顯示電路輸出數(shù)字顯示的方案。將設(shè)計(jì)任務(wù)分解為按鍵電路、液晶顯示電路等模塊。圖（1）為系統(tǒng)的總體框圖
圖（1）總體方框圖
1.4硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)
1.4.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
89C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單﹑可靠。用80C51單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖（2）89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)所示。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點(diǎn)：
(1 有可供用戶使用的大量I/O口線。(2 內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。(3 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。
圖（2）89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)
1.4.2 波形產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì)
由單片機(jī)采用編程方法產(chǎn)生三種波形、通過DA轉(zhuǎn)換模塊DAC0832在進(jìn)過濾波放大之后輸出。其電路圖如下：
圖（3）波形產(chǎn)生電路
如上圖所示，單片機(jī)的P0口連接DAC0832的八位數(shù)據(jù)輸入端，DAC0832的輸出端接放大器，經(jīng)過放大后輸出所要的波形。DAC0832的為八位數(shù)據(jù)并行輸入的，其結(jié)構(gòu)圖如下：
圖（4）DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
1.4.3 顯示模塊的設(shè)計(jì)
通過液晶1602顯示輸出的波形、頻率，其電路圖如下：
圖（5）液晶顯示
如上圖所示，1602的八位數(shù)據(jù)端接單片機(jī)的P1口，其三個(gè)使能端RS、RW、E分別接單片機(jī)的P3.2—P3.4。通過軟件控制液晶屏可以顯示波形的種類以及波形的頻率。
1.4.4 鍵盤顯示模塊的設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)采用獨(dú)立鍵盤，其連接電路圖如下：
圖（6）鍵盤
圖中鍵盤獨(dú)立鍵盤引出的八跟線分別接單片機(jī)的P2口，只用其第四列，因此在程序初始化時(shí)P2.7腳給低電平。如圖開關(guān)3用來切換輸出波形、開關(guān)7和8用
來調(diào)節(jié)頻率的加減。當(dāng)按開關(guān)7時(shí)輸出波形的頻率增加，按開關(guān)8時(shí)輸出波形的頻率減小。
1.5 軟件設(shè)計(jì)流程
本系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)，用編程的方法來產(chǎn)生三種波形，并通過編程 來切換三種波形以及波形頻率的改變。
具體功能有：（1）各個(gè)波形的切換；（2）各種參數(shù)的設(shè)定；（3）頻率增減等。
軟件調(diào)通后，通過編程器下載到AT89S52芯片中，然后插到系統(tǒng)中即可獨(dú)立完成所有的控制。
軟件的流程圖如下：
圖（7）程序流程圖
1.6源程序
#include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int
sbit lcdrw=P3^3;sbit lcdrs=P3^2;sbit lcde=P3^4;sbit d=P2^7;sbit s1=P2^0;sbit s2=P2^1;sbit s3=P2^2;sbit cs=P3^5;sbit wr=P3^6;uchar s1num,a,ys,j;uint fre;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 };/*正弦波碼 */ void delay(uint z //延時(shí)子程序 { uchar i,j;for(i=z;i>0;i--for(j=110;j>0;j--;} void delay1(uint y { uint i;for(i=y;i>0;i--;} void write_com(uchar com //1602寫指令
{ lcdrs=0;P1=com;delay(5;lcde=1;delay(5;lcde=0;} void write_data(uchar date //1602數(shù)據(jù) { lcdrs=1;P1=date;delay(5;lcde=1;delay(5;lcde=0;} void init(//初始化 { lcdrw=0;lcde=0;wr=0;cs=0;
write_com(0x38;write_com(0x0c;write_com(0x06;write_com(0x01;write_com(0x80+0x00;write_data(0x77;//寫wave: write_data(0x61;write_data(0x76;write_data(0x65;write_data(0x3a;write_com(0x80+0x40;//寫 f： write_data(0x66;write_data(0x3a;} void write_f(uint date //寫頻率 { uchar qian,bai,shi,ge;qian=date/1000;bai=date/100%10;shi=date/10%10;ge=date%10;write_com(0x80+0x42;write_data(0x30+qian;
write_data(0x30+bai;write_data(0x30+shi;write_data(0x30+ge;write_data(0x48;write_data(0x5a;} void xsf(//顯示頻率 { if(s1num==1 { fre=(1000/(9+3*ys;write_f(fre;} if(s1num==2 { fre=(100000/(3*ys;write_f(fre;} if(s1num==3 { fre=(1000/(15+3*ys;write_f(fre;}
} void keyscanf({ d=0;if(s1==0 { delay(5;if(s1==0 { while(!s1;s1num++;if(s1num==1 { ys=0;write_com(0x80+0x05;write_data(0x73;//寫sine: write_data(0x69;write_data(0x6e;write_data(0x65;write_data(0x20;write_data(0x20;} if(s1num==2
{ ys=10;write_com(0x80+0x05;write_data(0x73;//寫squrae write_data(0x71;write_data(0x75;write_data(0x61;write_data(0x72;write_data(0x65;} if(s1num==3 { ys=0;write_com(0x80+0x05;//train write_data(0x74;write_data(0x72;write_data(0x61;write_data(0x69;write_data(0x6e;write_data(0x20;} if(s1num==4 {
s1num=0;P1=0;write_com(0x80+0x05;write_data(0x20;write_data(0x20;write_data(0x20;write_data(0x20;write_data(0x20;write_data(0x20;write_com(0x80+0x42;write_data(0x20;write_data(0x20;write_data(0x20;write_data(0x20;write_data(0x20;write_data(0x20;} } } if(s2==0 { delay(5;if(s2==0
{ while(!s2;ys++;} } if(s3==0 { delay(5;if(s3==0 { while(!s3;ys--;} } } void main({ init(;while(1 { keyscanf(;if(s1num==1 //正弦波// {
for(j=0;j<255;j++ { P0=tosin[j];delay1(ys;} } if(s1num==2 //方波// { P0=0xff;delay1(ys;P0=0;delay1(ys;} if(s1num==3 //三角波// { if(a<128 { P0=a;delay1(ys;} else { P0=255-a;
delay1(ys;} a++;}
if(!(s1&s2&s3 { xsf(;} } }
2、輸出波形的種類與頻率的測(cè)試
2.1、測(cè)量?jī)x器及測(cè)試說明
測(cè)量?jī)x器：穩(wěn)壓電源、示波器、數(shù)字萬用表。
測(cè)量說明：正弦波、矩形波、三角波信號(hào)的輸出，通過對(duì)獨(dú)立鍵盤來實(shí)現(xiàn)其的不同波形的輸出以及其頻率的改變。
2.2測(cè)試過程
當(dāng)程序下進(jìn)去時(shí)經(jīng)過初始化，液晶屏的上只顯示“wave：”和“f：“，當(dāng)開關(guān)三按一下是此時(shí)輸出波形為正弦波，按兩下時(shí)輸出為方波，按三下時(shí)輸出為三角波。另外兩個(gè)開關(guān)可以調(diào)節(jié)頻率，三種波形的頻率可調(diào)范圍不同，分別如下： 正弦波：1—180HZ 方 波：1——3.3KHZ 三角波：1——180HZ
根據(jù)示波器的波形頻率的顯示計(jì)算出三種波形的頻率計(jì)算公式如下： 正弦波：f=(1000/(9+3*ys 方 波：f=(100000/(3*ys 三角波：f=(1000/(15+3*ys 其中ys為延時(shí)的變量。三種波形的仿真波形圖如下：
圖（8）正弦波圖形
圖（9）方波圖形
圖（10）三角波圖行
2.3、測(cè)試結(jié)果
各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求。
測(cè)試數(shù)據(jù)如下：
1）、產(chǎn)生正弦波、方波、三角波基本實(shí)現(xiàn)
2）、三種波形的頻率都可調(diào)，但不能步進(jìn)的調(diào)節(jié)，其中方波的可調(diào)范圍最廣為1—3.3KHZ，其他兩種波形的頻率范圍不大1—180HZ 3）、顯示部分基本實(shí)現(xiàn) 4）、鍵盤功能實(shí)現(xiàn)
3、設(shè)計(jì)心的及體會(huì)
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深刻地認(rèn)識(shí)到學(xué)好專業(yè)知識(shí)的重要性，也理解了理論聯(lián)系實(shí)際的含義，并且檢驗(yàn)了大學(xué)三年的學(xué)習(xí)成果，進(jìn)一步加深了我對(duì)專業(yè)知識(shí)的了解和認(rèn)識(shí)以及動(dòng)手的能力。雖然在這次設(shè)計(jì)中對(duì)于所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用和銜接還不夠熟練，作品完成的還不是很出色。但是我將在以后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力、不斷完善。這個(gè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們過去所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。
4、附錄
4.1 參考文獻(xiàn)
[1] 戴仙金主編 51單片機(jī)及其C語言匯編程序開發(fā)實(shí)例 清華大學(xué)出版社，2008 [2] 高吉祥主編 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)系列教程 電子工業(yè)出版社，2007 [3] 楊素行主編 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程 高等教育出版社，2007 [4] 蔣輝平主編 單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì) 北京航空航天大學(xué)出版社 2007 4.2 附圖
圖（11）總體原理設(shè)計(jì)圖
第五篇：基于51單片機(jī)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)
湘南學(xué)院
電子工程設(shè)計(jì)
題 目： 基于51單片機(jī)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)
學(xué)院（系）： 電子信息與電氣工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 2013級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 號(hào)： 201314110144，201314110106 學(xué)生姓名： 周 慧 程迅 指導(dǎo)教師： 王 龍
2016年 4 月 1 日
課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
學(xué)生姓名：程迅 周慧
專業(yè)班級(jí)：電子信息科學(xué)與技術(shù)
（一）班 指導(dǎo)教師：王 龍 工作單位：電子信息與電氣工程學(xué)院
題 目:
基于51單片機(jī)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì) 初始條件：
1.運(yùn)用所學(xué)的單片機(jī)原理與接口技術(shù)知識(shí)和數(shù)字電路知識(shí)； 2.51單片機(jī)最小系統(tǒng)； 3.PC機(jī)及相關(guān)應(yīng)用軟件。
要求完成的主要任務(wù): 系統(tǒng)大致包括信號(hào)發(fā)生部分、數(shù)/模轉(zhuǎn)換部分以及液晶顯示部分三部分，通過程序設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生鋸齒波、正弦波、三角波、矩形波四種波形，通過按鍵來控制四種波形的類型選擇、頻率變化，并通過液晶屏1602顯示其各自的類型以及頻率值。
1.完成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)和調(diào)試。
2.撰寫課程設(shè)計(jì)說明書，說明書使用A4打印紙計(jì)算機(jī)打印，用proteus等仿真軟件繪制電子線路圖紙。
基于51單片機(jī)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)
摘 要
本系統(tǒng)利用單片機(jī)STC89C52采用程序設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生鋸齒波、正弦波、三角波、矩形波四種波形，再通過D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，濾波放大，最終由示波器顯示出來，能產(chǎn)0Hz—535Hz的波形。通過按鍵來控制三種波形的類型選擇、頻率變化，并通過液晶屏1602顯示其各自的類型以及數(shù)值，系統(tǒng)大致包括信號(hào)發(fā)生部分、數(shù)/模轉(zhuǎn)換部分以及液晶顯示部分三部分，其中尤其對(duì)數(shù)/模轉(zhuǎn)換部分和波形產(chǎn)生和變化部分進(jìn)行詳細(xì)論述。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)STC89C52、DAC0832、液晶1602
目錄
前言..........................................................................1 第一章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)方案..................................................2
1.1 設(shè)計(jì)要求.................................................................2 1.2 方案設(shè)計(jì)與論證...........................................................2 1.2.1 信號(hào)發(fā)生電路方案論證...............................................2 1.2.2 單片機(jī)的選擇論證..................................................2 1.2.3 顯示方案論證.....................................................3 1.2.4 鍵盤方案論證......................................................3 1.3 系統(tǒng)主要功能.............................................................3 第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)..........................................................4 2.1 總體系統(tǒng)設(shè)計(jì).............................................................4 2.2 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)...................................................4 2.2.1 振蕩電路..........................................................4 2.2.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì).....................................................5 2.2.3 波形產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì)..................................................6 2.2.4顯示模塊的設(shè)計(jì).....................................................7 2.2.5 鍵盤顯示模塊的設(shè)計(jì).................................................7 2.3 軟件設(shè)計(jì)流程.............................................................8 第三章 proteus的簡(jiǎn)介..........................................................9 3.1 proteus介紹.............................................................9 3.1.1 keil調(diào)試.........................................................10 3.1.2 proteus仿真調(diào)試..................................................10 3.2 測(cè)試過程................................................................11 附錄一：總電路圖..............................................................12 附錄二：部分程序..............................................................12
前言
信號(hào)發(fā)生器是一種常用的信號(hào)源，廣泛應(yīng)用于電子電路、自動(dòng)控制系統(tǒng)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。信號(hào)的產(chǎn)生有模擬電路、專用硬件和軟件產(chǎn)生等方法。采用模擬電路搭建函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，可產(chǎn)生方波、三角波、正弦波、鋸齒波，但不能產(chǎn)生任意波形，存在波形質(zhì)量差、控制難、可調(diào)范圍小，電路復(fù)雜和體積大等缺點(diǎn)，且頻率調(diào)節(jié)不方便。專用硬件方法產(chǎn)生的信號(hào)頻率分辨率高、穩(wěn)定性好、在線調(diào)整方便，如目前在通訊系統(tǒng)中應(yīng) 用廣泛的直接數(shù)字頻率合成（DDS）技術(shù)，例如 AD9854是一種典型的信號(hào)產(chǎn)生方法，但是價(jià)格昂貴。
利用單片機(jī)通過程序設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生低頻信號(hào)，其頻率底線較低，具有線路簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低廉、頻率穩(wěn)定度高、抗干擾能力強(qiáng)、用途廣泛等優(yōu)點(diǎn)，且如需要產(chǎn)生新的波形時(shí)，只需對(duì)程序進(jìn)行修改即可。該系統(tǒng)利用單片機(jī)STC89C52和D /A 轉(zhuǎn)換器DAC0832 轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)為 0 ～ 5 V 模擬電壓信號(hào)，并在 LCD1602 顯示，通過示波器就能得知產(chǎn)生的信號(hào)波形。
第一章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)方案
1.1 設(shè)計(jì)要求
1)、利用單片機(jī)采用軟件設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生四種波形 2）、四種波形可通過按鍵選擇輸出 3）、波形頻率可調(diào) 4）、需顯示波形的頻率
1.2 方案設(shè)計(jì)與論證 1.2.1 信號(hào)發(fā)生電路方案論證
方案一：通過單片機(jī)控制D/A，輸出三種波形。此方案輸出的波形不夠穩(wěn)定，抗干擾能力弱，不易調(diào)節(jié)。但此方案電路簡(jiǎn)單、成本低。
方案二：使用傳統(tǒng)的鎖相頻率合成方法。通過芯片IC145152，壓控振蕩器搭接的鎖相環(huán)電路輸出穩(wěn)定性極好的正弦波，再利用過零比較器轉(zhuǎn)換成方波，積分電路轉(zhuǎn)換成三角波。此方案，電路復(fù)雜，干擾因素多，不易實(shí)現(xiàn)。
方案三：利用MAX038芯片組成的電路輸出波形。MAX038是精密高頻波形產(chǎn)生電路，能夠產(chǎn)生準(zhǔn)確的三角波、方波和正弦波三種周期性波形。但此方案成本高，程序復(fù)雜度高。
以上三種方案綜合考慮，選擇方案一。
1.2.2 單片機(jī)的選擇論證
方案一：STC89C52單片機(jī)是一種高性能8位單片微型計(jì)算機(jī)。它把構(gòu)成計(jì)算機(jī)的中央處理器CPU、存儲(chǔ)器、寄存器、I/O接口制作在一塊集成電路芯片中，從而構(gòu)成較為完整的計(jì)算機(jī)、而且其價(jià)格便宜。
方案二：C8051F005單片機(jī)是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片，具有與8051兼容的微控制器內(nèi)核，與MCS-51指令集完全兼容。除了具有標(biāo)準(zhǔn)8052的數(shù)字外設(shè)部件，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其他數(shù)字外設(shè)及功能部件，而且執(zhí)行速度快。但其價(jià)格較貴。
以上兩種方案綜合考慮，選擇方案一
1.2.3 顯示方案論證
方案一：采用LED數(shù)碼管。LED數(shù)碼管由8個(gè)發(fā)光二極管組成，每只數(shù)碼管輪流顯示各自的字符。由于人眼具有視覺暫留特性，當(dāng)每只數(shù)碼管顯示的時(shí)間間隔小于1/16s時(shí)人眼感覺不到閃動(dòng)，看到的是每只數(shù)碼管常亮。使用數(shù)碼管顯示編程較易，但要顯示內(nèi)容多，而且數(shù)碼管不能顯示字母。
方案二：采用LCD液晶顯示器1602。其功率小，效果明顯，顯示編程容易控制，可以顯示字母。
以上兩種方案綜合考慮，選擇方案二。
1.2.4 鍵盤方案論證
方案一：矩陣式鍵盤。矩陣式鍵盤的按鍵觸點(diǎn)接于由行、列母線構(gòu)成的矩陣電路的交叉處。當(dāng)鍵盤上沒有鍵閉合時(shí)，所有的行和列線都斷開，行線都呈高電平。當(dāng)某一個(gè)鍵閉合時(shí)，該鍵所對(duì)應(yīng)的行線和列線被短路。
方案二：獨(dú)立點(diǎn)觸按鍵。點(diǎn)觸按鍵體積小，安裝方便，成本低。以上兩種方案綜合考慮，選擇方案二。
1.3 系統(tǒng)主要功能
經(jīng)過考慮，我們確定方案如下：利用STC89C52單片機(jī)采用程序設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生鋸齒波、正弦波、矩形波鋸齒波四種波形，再通過D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，濾波放大，最終由示波器顯示出來，通過按鍵來控制四種波形的類型選擇、頻率變化，最終輸出顯示其各自的類型以及數(shù)值。
第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
2.1 總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)采用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理及控制核心，由單片機(jī)完成人機(jī)界面、系統(tǒng)控制、信號(hào)的采集分析以及信號(hào)的處理和變換，采用按鍵輸入，利用液晶顯示電路輸出數(shù)字顯示的方案。將設(shè)計(jì)任務(wù)分解為按鍵電路、液晶顯示電路等模塊。下
圖2.1為系統(tǒng)的總體框圖
圖2.1 總體方框圖
2.2 硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì)
2.2.1 振蕩電路
單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益、反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2。通過這兩個(gè)引腳在芯片外并接石英晶體振蕩器和兩只電容振蕩電路脈沖經(jīng)過二分頻后作為系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)，再在二分頻的基礎(chǔ)上三分頻產(chǎn)
4（電容和一般取30pF）。這樣就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。
生ALE信號(hào)，此時(shí)得到的信號(hào)時(shí)機(jī)器周期信號(hào)。
振蕩電路如圖2.2.1所示：
圖2.2.1 振蕩電路
2.2.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)
復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是按鍵復(fù)位。按鍵復(fù)位具有上電復(fù)位功能外，若要復(fù)位，只要按圖中的RESET鍵，電源VCC經(jīng)電阻R1、R2分壓，在RESET端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平。上電復(fù)位電路要求接通電源后，通過外部電容充電來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位操作。上電瞬間RESET引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RERST引腳的高電平將逐漸下降。RERST引腳的高電平只要能保持足夠的時(shí)間（2個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。按鍵復(fù)位電路圖如圖2.2.2所示。
圖2.2.2 復(fù)位電路
2.2.3 波形產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì)
由單片機(jī)采用編程方法產(chǎn)生四種波形、通過DA轉(zhuǎn)換模塊DAC0832在進(jìn)過濾波放大之后輸出。
其電路圖如下圖2.2.3(1)：
圖2.2.3(1)波形產(chǎn)生電路
如上圖2.2.3(1)所示，單片機(jī)的P0口連接DAC0832的八位數(shù)據(jù)輸入端，DAC0832的輸出端接放大器，經(jīng)過放大后輸出所要的波形。DAC0832的為八位數(shù)據(jù)并行輸入的，其結(jié)構(gòu)圖如下圖2.2.3(2)：
圖2.2.3(2)DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
2.2.4顯示模塊的設(shè)計(jì)
通過液晶1602顯示輸出的波形、頻率。1602的八位數(shù)據(jù)端接單片機(jī)的P0口，其使能端RS、E分別接單片機(jī)的P3.5、P3.4。通過軟件控制液晶屏可以顯示波形的種類以及波形的頻率。
其電路圖如下圖2.2.4：
圖2.2.4 液晶顯示
2.2.5 鍵盤顯示模塊的設(shè)計(jì)
其連接電路圖如下圖2.2.5：
圖2.2.5 鍵盤
圖中鍵盤引出的5跟線分別接單片機(jī)的P1口，其中P1.0連接按鍵1用于切換波形,P1.1、P1.2連接按鍵2、3用于調(diào)節(jié)波形的頻率的增減，P1.3連接的按鍵用于占空比的升高。
2.3 軟件設(shè)計(jì)流程
本系統(tǒng)采用STC89C52單片機(jī)，用編程的方法來產(chǎn)生四種波形，并通過編程 來切換四種波形以及波形頻率的改變。
具體功能有：（1）各個(gè)波形的切換；（2）各種參數(shù)的設(shè)定；（3）頻率增減等。
軟件調(diào)通后，通過編程器下載到STC89C52芯片中，然后插到系統(tǒng)中即可獨(dú)立完成所有的控制。
軟件的流程圖如下圖2.3：
圖2.3 程序流程圖
第三章 proteus的簡(jiǎn)介
3.1 proteus介紹
Proteus軟件是來自英國(guó)Labcenter electronics公司的EDA工具軟件，它組合了高級(jí)原理布圖、混合模式SPICE仿真,PCB設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。此系統(tǒng)受益于15年來的持續(xù)開發(fā),被《電子世界》在其對(duì)PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)的比較文章中評(píng)為最好產(chǎn)品—“The Route to PCB CAD”。Proteus 產(chǎn)品系列也包含了我們革命性的VSM技術(shù),用戶可以對(duì)基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。
其功能模塊:—個(gè)易用而又功能強(qiáng)大的ISIS原理布圖工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真；ARES PCB設(shè)計(jì)。PROSPICE 仿真器的一個(gè)擴(kuò)展PROTEUS VSM:便于包括所有相關(guān)的器件的基于微處理器設(shè)計(jì)的協(xié)同仿真。此外，還可以結(jié)合微控制器軟件使用動(dòng)態(tài)的鍵盤，開關(guān)，按鈕，LEDs甚至LCD顯示CPU模型。支持許多通用的微控制器,如PIC，AVR，HC11以及8051。最新支持ARM。交互的裝置模型包括：LED和LCD顯示，RS232終端，通用鍵盤，I2C，SPI器件。強(qiáng)大的調(diào)試工具，包括寄存器和存儲(chǔ)器，斷點(diǎn)和單步模式。IAR C-SPY 和Keil uVision2等開發(fā)工具的源層調(diào)試。應(yīng)用特殊模型的DLL界面-提供有關(guān)元件庫的全部文件。
在完成了函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)以后，便進(jìn)入系統(tǒng)的調(diào)試階段。系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法基本上是相同的，但具體細(xì)節(jié)和所采用的開發(fā)系統(tǒng)以及用戶系統(tǒng)選用的單片機(jī)型號(hào)有關(guān)，我們選用的是Keil軟件進(jìn)行軟件調(diào)試，用Proteus軟件完成硬件調(diào)試。
3.1.1 keil調(diào)試
3.1.2 proteus仿真調(diào)試
3.2 測(cè)試過程
1）、當(dāng)程序下進(jìn)去時(shí)經(jīng)過初始化，液晶屏的上只顯示“Frequency:”和“0050Hz”，默認(rèn)狀態(tài)輸出波形為正弦波，按一下按鍵1時(shí)輸出為方波，按按鍵1兩下時(shí)輸出為鋸齒波，按按鍵1三下時(shí)輸出三角波。按鍵2、3可以調(diào)節(jié)頻率，三種波形的頻率可調(diào)范圍，分別如下： 正弦波：0—535Hz 方 波：0——535Hz 三角波：0——535Hz 鋸齒波：0——535Hz 根據(jù)示波器的波形頻率的顯示計(jì)算出三種波形的頻率計(jì)算公式如下：
正弦波：f= 65536-10^6//(512*FREQ)方 波：f= 65336-10^6/(256*FREQ)三角波：f= 65336-10^6/(256*FREQ)鋸齒波：f= 100(+-)n*2Hz.2）、四種種波形的仿真波形圖如下：
圖3.2(1)方波圖形
圖3.2(2)正弦波圖形
圖3.2(3)三角波圖形 圖3.2(4)鋸齒波圖形
附錄一：總電路圖
附錄二：部分程序
//調(diào)節(jié)部分——頻率 void freq_ud(void){ unsigned int temp;if(freq_d==0){ FREQ--;
} else if(freq_u==0){ FREQ++;} if(cho==1|cho==3)//鋸齒波256次中斷一周期，否則他的頻率是100(+-)n*2Hz.{temp=0xffff-3906/FREQ;//默認(rèn)為100hz,切換后頻率為50HZ65336-10^6/(256*FREQ)TIME0_H=temp/256;TIME0_L=temp%256;} else if(cho==0|cho==3)//正弦波 三角波默認(rèn)周期50hz 65536-10^6//(512*FREQ){temp=0xffff-1953/FREQ;TIME0_H=temp/256;TIME0_L=temp%256;}}
//調(diào)節(jié)部分——方波的占空比
void duty_ud(void)//方波也采用512次中斷構(gòu)成一個(gè)周期。{ if(duty_d==0&sqar_num>0)sqar_num--;else if(duty_u==0&sqar_num<255)} //波形發(fā)生函數(shù) void sint(void){ if(!flag){ cs=0;P2=sin_num[num++];cs=1;if(num==0){num=255;flag=1;} sqar_num++;} else if(flag){
} void square(void){ if(i++ cs=0;P2=num++;cs=1;} void stw(void){ if(~flag){ cs=0;P2=num++;cs=1;if(num==0){num=255;flag=1;} } else if(flag){ } void main(){ TMOD=0X01;TH0=0xff;TL0=0xd9;IT0=1;//設(shè)置中斷觸發(fā)方式，下降沿 EA=1;EX0=1;ET0=1;IP=0X01;//鍵盤中斷級(jí)別高 init_1602();//初始化lcd write_command(0x80);//液晶顯示位置 delay(5); for(i=0;i { } write_data(value1[i]);delay(5);TR0=1;while(1){ show_frequency();} } //按鍵中斷處理程序。void it0()interrupt 0 { if(chg==0){FREQ=50;if(++cho==4){cho=0;num=0;}}//num=0;所有數(shù)據(jù)從新開始，保證波形的完整性 else if(freq_u==0|freq_d==0){freq_ud();} else if(cho==1&(duty_d==0|duty_u==0)){duty_ud();} else;}
點(diǎn)擊咨詢 