基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、摘要隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，單片機(jī)在生活以及工業(yè)生產(chǎn)中擔(dān)任著越來(lái)越重要的角色，因而掌握好單片機(jī)的知識(shí)對(duì)我們信息專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)非常重要。本文介紹一種用at89c52單片機(jī)接一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的單片機(jī)波形發(fā)生器，可產(chǎn)生較清晰的方波、三角波、鋸齒波和正弦波4種波形信號(hào)，用示波器可以顯示輸出的波形，波形的周期可用程序改變，并可根據(jù)需要選擇單極性輸出或雙極性輸出，信號(hào)的周期則通過(guò)一個(gè)電位器可以調(diào)節(jié)，可以輸出集中頻率的波形，本設(shè)計(jì)電路具有線路簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)越等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞： 信號(hào)發(fā)生器at89c52單片機(jī) adc0808目 錄摘要i第1章 緒論1第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)22.1設(shè)計(jì)思路22.2設(shè)計(jì)功能2第

2、3章 過(guò)程論述33.1 硬件設(shè)計(jì)33.2 軟件設(shè)計(jì)5第4章 電路實(shí)現(xiàn)10第5章 波形仿真115.1正弦波的仿真115.2方波的仿真115.3鋸齒波的仿真125.4 三角波的仿真12第6章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)13參考文獻(xiàn)14附錄 源程序清單15第一章 緒論 隨著信息技術(shù)的飛鼠發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)分支，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制，智能儀器儀表，機(jī)電一體化產(chǎn)品，家用電器等各個(gè)領(lǐng)域。成為現(xiàn)代化電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。因而掌握一定的單片機(jī)技術(shù)對(duì)與工科類的學(xué)生來(lái)說(shuō)十分重要。信號(hào)發(fā)生器應(yīng)用廣泛，種類繁多，性能各異，分類也不盡一致。按照頻率范圍分類可以分為：超低頻信號(hào)發(fā)生器、低頻信號(hào)發(fā)生器、視頻信號(hào)

3、發(fā)生器、高頻波形發(fā)生器、甚高頻波形發(fā)生器和超高頻信號(hào)發(fā)生器。按照輸出波形分類可以分為：正弦信號(hào)發(fā)生器和非正弦信號(hào)發(fā)生器，非正弦信號(hào)發(fā)生器又包括：脈沖信號(hào)發(fā)生器，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、掃頻信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字序列波形發(fā)生器、圖形信號(hào)發(fā)生器、噪聲信號(hào)發(fā)生器等。按照信號(hào)發(fā)生器性能指標(biāo)可以分為一般信號(hào)發(fā)生器和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。前者指對(duì)輸出信號(hào)的頻率、幅度的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度以及波形失真等要求不高的一類信號(hào)發(fā)生器。后者是指其輸出信號(hào)的頻率、幅度、調(diào)制系數(shù)等在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并且讀數(shù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、屏蔽良好的中、高檔信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)發(fā)生器是一種常用的信號(hào)源，廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、生產(chǎn)實(shí)踐和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。特別是在通信系統(tǒng)的

4、科研實(shí)驗(yàn)中，常常需要用到多種不同頻率和相位的信號(hào)，如正弦波、三角波、方波和鋸齒波等，因此多功能信號(hào)發(fā)生器應(yīng)用十分廣泛。在數(shù)字化時(shí)代的今天，經(jīng)典的由模擬電路組成的信號(hào)發(fā)生器已經(jīng)漸漸遠(yuǎn)離了人們，取而代之的是電路簡(jiǎn)潔、功能多樣、功耗低的數(shù)字電路。在以后的時(shí)間里，將會(huì)有越來(lái)越多的數(shù)字化的信號(hào)發(fā)生器運(yùn)用在各種科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和工程實(shí)踐中，給人們的日常生活帶來(lái)更多的便利。本文是做基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，將采用編程的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)三角波、鋸齒波方波、正弦波的發(fā)生。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，對(duì)各種波形的頻率和幅度進(jìn)行程序的編寫(xiě)，并將所寫(xiě)程序裝入單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器中。在程序運(yùn)行中，當(dāng)接收到來(lái)自外界的命令，需要輸出某種波形時(shí)

5、再調(diào)用相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序和波形發(fā)生程序，經(jīng)電路的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器處理后，從信號(hào)發(fā)生器的輸出端口輸出第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)思路數(shù)字信號(hào)可以通過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，因此可通過(guò)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)再轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的方法來(lái)獲得所需要的波形。at89c52單片機(jī)本身就是一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)，具有組成微型計(jì)算機(jī)的各部分部件：中央處理器cpu、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器ram、只讀存儲(chǔ)器rom、i/o接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及串行通訊接口等，只要將at89c52再配置鍵盤及其接口、數(shù)模轉(zhuǎn)換及波形輸出、指示燈及其接口等三部分，即可構(gòu)成所需的波形發(fā)生器，其信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成原理框圖如圖所示。2圖2.1 原理圖2

6、.2設(shè)計(jì)功能（1）本方案利用4個(gè)獨(dú)立式按鍵。其中“k0”號(hào)鍵代表方波輸出，“k1”號(hào)鍵代表鋸齒波輸出，“k2”號(hào)鍵代表三角波輸出，“k3” 號(hào)鍵代表正弦波輸出。（2）利用dac0808接變阻器可對(duì)信號(hào)源幅度的調(diào)節(jié)，（3）頻率范圍：101000hz。第3章 過(guò)程論述3.1 硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)由單片機(jī)、顯示接口電路，波形轉(zhuǎn)換（d/a）電路和電源等四部分構(gòu)成。硬件原理方框圖如圖所示。圖3.1 硬件原理方框圖3.1.1 按鍵接口電路圖4.1.1為鍵盤接口電路的原理圖，圖中“k1”號(hào)鍵控制方波輸出，“k2”號(hào)鍵控制鋸齒波輸出。 “k3”號(hào)鍵控制三角波輸出，“k4”號(hào)鍵控制正弦波輸出。圖3.2 按鍵接口圖3.

7、1.2 d/a轉(zhuǎn)換電路由于單片機(jī)產(chǎn)生的是數(shù)字信號(hào)，要想得到所需要的波形，就要把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，所以該文選用價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易并具有8位分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器dac0808。dac0832主要由8位輸入寄存器、8位dac寄存器、8位d/a轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成。dac0808輸出的電量也不是真正能連續(xù)可調(diào)，而是以其絕對(duì)分辨率為單位增減，是準(zhǔn)模擬量的輸出。dac0808是電流型輸出，在應(yīng)用時(shí)外接運(yùn)放使之成為電壓型輸出。如圖3.1.2所示圖3.3 d/a轉(zhuǎn)換圖3.1.3 單片機(jī)控制電路如圖4.1.3所示，at89c52從p3口接收來(lái)自按鍵信號(hào)，并通過(guò)p0口輸出一些控制信號(hào)

8、，將其輸入到dac0808輸出特定的信號(hào)。圖3.4 單片機(jī)控制電路圖3.2 軟件設(shè)計(jì)3.2.1主程序流程圖圖3.5 主程序流程圖3.2.2 子程序流程圖（1）方波程序流程圖圖3.6 方波程序流程圖（2） 鋸齒波程序流程圖圖3.7 鋸齒波程序流程圖（3）三角波程序流程圖圖3.8 三角波程序流程圖（4）正弦波程序流程圖圖3.9 正弦波程序流程圖第4章 電路實(shí)現(xiàn)如圖4.1 為本設(shè)計(jì)的電路圖圖4.1 總電路圖第5章 波形仿真5.1正弦波的仿真如圖6.1所示，為正弦波的仿真圖，由于電路上的某些缺陷導(dǎo)致信號(hào)幅度有時(shí)有些跳變。1圖5.1 正弦波仿真圖5.2方波的仿真如圖6.2為方波的仿真圖，可以看出，方波的

9、仿真效果較好圖5.2 方波仿真圖5.3鋸齒波的仿真圖5.3 鋸齒波仿真圖5.4 三角波的仿真圖5.4 三角波仿真圖第6章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)課程設(shè)計(jì)鍛煉同學(xué)們獨(dú)立動(dòng)手能力，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于同學(xué)們能力的提高具有很大的作用。一方面他能幫助同學(xué)們鞏固學(xué)過(guò)的知識(shí)，另一方面又能幫助我們學(xué)到一些新的知識(shí)。因此，它是非常有意義的。 在剛拿到這個(gè)題目的時(shí)候，腦袋里還是一塌糊涂，根本還不知道到底該如何動(dòng)手，但在老師的精心指導(dǎo)下。發(fā)現(xiàn)他并不是之前想象的那么難。很多大的問(wèn)題把它化解成小問(wèn)題，再把小問(wèn)題逐個(gè)解決后，大的問(wèn)題也就沒(méi)有了。其中還發(fā)現(xiàn)一個(gè)很大的問(wèn)題：就是很難將書(shū)本上的東西靈活地運(yùn)用到這里面來(lái)，自

10、己的動(dòng)手能力還有待提高。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題，這在平時(shí)的學(xué)習(xí)當(dāng)中是沒(méi)有法相的，比如數(shù)模轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用以及它的附加電路，平時(shí)就沒(méi)有和足以到。這次的課程設(shè)計(jì)業(yè)相當(dāng)于對(duì)自己學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行了一次比較全面的總結(jié)于檢查，他涉及到很多方面的知識(shí)，如：電路，匯編語(yǔ)言，單片機(jī)等，對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力要求比較高。最后我要對(duì)在這次課程設(shè)計(jì)中的指導(dǎo)老師表示感謝同時(shí)也對(duì)所有幫助過(guò)我的同學(xué)們表示衷心的感謝！參考文獻(xiàn)1 李泉溪，單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)例仿真,北京，北京航空航天大學(xué)出版社，20092 江世明，基于protues的單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，北京，電子工業(yè)出版社，20093 張克農(nóng)，數(shù)字電子技術(shù)，高等教

11、育出版社，北京，2009附錄 源程序清單squ_k bit p3.4saw_k bit p3.5tri_k bit p3.6sin_k bit p3.7squ_l bit p1.0saw_l bit p1.1tri_l bit p1.2sin_l bit p1.3 org 00hstart: mov p1,#0ffh ;將p1初始化為0ffh mov p2,#0ffh mov p3,#0ffh mov dptr,#sin_tab ;將dptr指向正弦數(shù)據(jù)表頭 main: mov p0,#00h ;將p0初始化為00h jnb squ_k,s1 ;檢測(cè)方波選擇端squ_k，若squ_k=0,程序

12、轉(zhuǎn)向s1 setb squ_l ;將squ_l置1 jnb saw_k,s2 setb saw_l jnb tri_k,s3 setb tri_l jnb sin_k,s4 setb sin_l sjmp main s1: clr squ_l ;清除squ_l lcall square ;調(diào)方波子程序 sjmp main s2: clr saw_l lcall sawtooth ;調(diào)鋸齒波子程序 sjmp main s3: clr tri_l lcall triang sjmp main ;調(diào)三角波子程序 s4: clr sin_l lcall sinwave ;調(diào)正弦波子程序square:

13、mov r0,#00h j11: mov p0,#0ffh ;p0口輸出0ffh mov p2,#0ffh mov a,p2 ;讀p2口狀態(tài) cpl a ;取反 mov r3,a l11: dec r3 cjne r3,#255,l11 ;比較若r3不等于255，轉(zhuǎn)向l11 inc r0 cjne r0,#254,j11 ;比較若r3不等于254，轉(zhuǎn)向j11 mov r0,#00h ;r0清0 j12: mov p0,#00h ;p0口輸出00h mov p2,#0ffh mov a,p2 cpl a mov r3,a l12: dec r3 cjne r3,#255,l12 ;比較若r3不等

14、于255，轉(zhuǎn)向l12 inc r0 cjne r0,#254,j12 ;比較若r0不等于254，轉(zhuǎn)向j12 mov r0,#00h ret sawtooth: clr a mov r7,a j21: mov p0,r7 ;p0口輸出00h mov p2,#0ffh mov a,p2 cpl a mov r3,a l21: dec r3 cjne r3,#255,l21 inc r7 cjne r7,#255,j21 ret triang: mov r7,#00h j31: mov p0,r7 mov p2,#0ffh mov a,p2 cpl a mov r3,a l31: dec r3 cj

15、ne r3,#255,l31 inc r7 cjne r7,#255,j31 j32: mov p0,r7 mov p2,#0ffh mov a,p2 cpl a mov r3,a l32: dec r3 cjne r3,#255,l32 dec r7 dec r7 cjne r7,#00,j32 ret sinwave: mov r0,#00h ;r0指向正弦數(shù)據(jù)表頭 k41: mov a,r0 movc a,a+dptr ;查表 mov p0,a ;輸出數(shù)據(jù) inc r0 mov p2,#0ffh mov a,p2 cpl a mov r3,a l41: dec r3 cjne r3,#255,l41 cjne r0,#92,k41 k42: dec r0 mov a,r0 movc a,a+dptr mov p0,a mov p2,#0ffh mov a,p2 cpl a mov r3,a l42: dec r3 cjne r3,#255,l42 cjne r0,#0,k42 ret sin_tab: db 0,0,0,0,1,1,2,3,4,5,6,8,9,11 db 13,15,17,19,22,24,27,30,33,36,39 db 42,46,49,53,56,60,64