函數(shù)發(fā)生器論文

1、綏化學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）函數(shù)發(fā)生器學(xué)生姓名： 高慶國 學(xué) 號： 專 業(yè)： 電子信息工程系 年 級： 2008級 指導(dǎo)教師： 羅永輝 Suihua University Graduation Paper Function GeneratorStudent name Gao Qingguo Student number Major Electronic Information Engineering Supervising teacher Luo Yonghui Suihua University摘 要該函數(shù)發(fā)生器采用AT89S51 單片機作為控制核心，外圍采用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路（DAC083

2、2）、運放電路（LM324）、按鍵和LED顯示燈電路等。電路采用AT89S51單片機和一片DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成數(shù)字式低頻信號發(fā)生器。函數(shù)信號發(fā)生器，它具有價格低、性能高和在低頻范圍內(nèi)穩(wěn)定性好、操作方便、體積小、耗電少等特點。由于采用了LM324運算放大器，使其電路更加具有較高的穩(wěn)定性能且性價比高。出現(xiàn)故障容易查找錯誤，操作簡單、方便。通過按鍵控制可產(chǎn)生方波、鋸齒波、三角波、正弦波等，同時用LED顯示燈指示對應(yīng)的波形。所產(chǎn)生的波形在一定頻率范圍可調(diào)，波形準(zhǔn)確并且平滑。本系統(tǒng)設(shè)計簡單、性能優(yōu)良，具有一定的實用性。關(guān)鍵詞:AT89s51；低頻信號；發(fā)生器；運放器AbstractThe fun

3、ction generator using AT89S51 microcontroller as control core, the external analog / digital conversion circuit (of DAC0832), op-amp circuit (the LM324) button and the LED indicator circuit.Circuit of AT89S51 microcontroller and a DAC0832 DAC digital low-frequency signal generator. Function signal g

4、enerator, it has a low price, high performance and low frequency range, good stability, easy operation, small size, low power consumption. As a result of the LM324 op amp, so that the circuit has more high stability, performance is high. This circuit is a clear failure is easy to find the error, sim

5、ple and convenient operation.Button control can produce a square wave, saw tooth wave, triangle wave, sine wave and so on, and LED indicator lights to indicate the corresponding waveform. Waveform generated by a certain frequency range, adjustable, accurate and smooth waveform. The system is simple

6、in design, excellent performance, has a certain practicality. The practice of scientific research and production, such as industrial process control, biomedical, seismic modeling, mechanical vibration and other fields often use low-frequency signal source.Key words:AT89S51; low frequency signal; Pro

7、ducer; Player Win目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒論1第1節(jié) 信號發(fā)生器現(xiàn)狀1第2節(jié) 單片機在低頻信號發(fā)生器中的應(yīng)用1第2章 系統(tǒng)設(shè)計3第1節(jié) 系統(tǒng)方案的比較3第2節(jié) 芯片選擇模塊3第3章 硬件電路的設(shè)計4第1節(jié) 系統(tǒng)框圖如圖3-1所示:4第2節(jié) 資源分配4第3節(jié) 單片機的基本結(jié)構(gòu)4第4節(jié) 單片機最小系統(tǒng)6第5節(jié) 時鐘電路7第6節(jié) 復(fù)位電路8第4章 軟件設(shè)計10第1節(jié) 主程序流程10第2節(jié) 方波程序流程圖10第3節(jié) 三角波程序流程圖11致 謝12參考文獻(xiàn)13附件一：總體原理圖14第1章 緒論第1節(jié) 信號發(fā)生器現(xiàn)狀采用555振蕩電路發(fā)生正弦波、三角波和方波的電路便是可

8、取的路徑之一，不用依靠單片機。但是這種電路信號發(fā)生器作為一種常見的應(yīng)用電子儀器設(shè)備，傳統(tǒng)的可以完全由硬件電路搭接存在波形質(zhì)量差，控制難，可調(diào)范圍小，電路復(fù)雜和體積大等缺點。而由硬件電路構(gòu)成的低頻信號其性能難以令人滿意，而且由于低頻信號源所需的RC很大；大電阻，大電容在制作上有困難，參數(shù)的精度亦難以保證；體積大，漏電，損耗顯著更是其致命的弱點。一旦工作需求功能有增加，則電路復(fù)雜程度會大大增加。第2節(jié) 單片機在低頻信號發(fā)生器中的應(yīng)用1.2.1具有優(yōu)異的性能價格比單片機盡可能地把應(yīng)用所需的存儲器，各種功能的I/O 接口集成在一塊芯片內(nèi)，因而其性能很高，而價格卻相對較低廉，即性能價格比很高。1.2.2

9、控制功能強單片機體積雖小，但“五臟俱全”，它非常適用于專門的控制用途。為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中有極豐富的轉(zhuǎn)移指令，I/O口的邏輯操作指令以及位操作指令。其邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。1.2.3集成度高、體積小、可靠性高單片機把各種功能部件集成在一塊芯片上，因而集成度高，均為大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路。又內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了芯片之間的連線，這大大提高了單片機的可靠性與抗干擾能力。同時，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合于在惡劣環(huán)境下工作。1.2.4低電壓、低功耗單片機大量用于攜帶式產(chǎn)品和家用消費類產(chǎn)品，低電壓和低功耗尤為重要。目前，許多單片機已可

10、在2.2V電壓下運行，有的已能在1.2V或0.9V下工作，功耗降至A級，一粒鈕扣電池就可長期使用。這里介紹一種采用AT89S51單片機和一片DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器做成的數(shù)字式低頻信號發(fā)生器，它的特點是價格低、性能高，在低頻范圍穩(wěn)定性好、操作方便、體積小、耗電少等。信號發(fā)生器與其它相比還具有如下優(yōu)點：較分立元件信號發(fā)生器而言，具有頻率高，工作穩(wěn)定，容易調(diào)試等特性；較專用DDS芯片的信號發(fā)生器而言，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低等特性。第2章 系統(tǒng)設(shè)計第1節(jié) 系統(tǒng)方案的比較2.1.1選題論證制作低頻信號發(fā)生器可以用一片DAC0832來實現(xiàn)，它可以分為單極性和雙極性。而本項目選擇了單片雙極性。之所以選單片雙

11、極性是因為其精度高，濾波好，抗干擾效果好。2.1.2方案AT89S51芯片中只有一路模擬輸出或幾路模擬信號非同步輸出，這種情況下CPU對DAC0832 執(zhí)行一次寫操作，則把一個數(shù)據(jù)直接寫入DAC寄存器，DAC0832的輸出模擬信號隨之對應(yīng)變化。輸出波形穩(wěn)定，精度高，濾波好，抗干擾效果好，連接簡單，性價比高。第2節(jié) 芯片選擇模塊AT89S51單片機是一種高性能8位單片微型計算機。它把構(gòu)成計算機的中央處理器CPU、存儲器、寄存器、I/O接口制作在一塊集成電路芯片中，從而構(gòu)成較為完整的計算機。第3章 硬件電路的設(shè)計第1節(jié) 系統(tǒng)框圖如圖3-1所示:波形指示鍵盤AT89S51電源A/D轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓電流/

12、電壓轉(zhuǎn)換輸出圖3-1 低頻信號發(fā)生器系統(tǒng)框圖低頻信號發(fā)生器系統(tǒng)主要由CPU、D/A轉(zhuǎn)換電路、基準(zhǔn)電壓電路、電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、按鍵和波形指示電路、電源等電路組成。第2節(jié) 資源分配軟、硬件設(shè)計是設(shè)計中不可缺少的，為了滿足功能和指標(biāo)的要求，資源分配如下1晶振采用12MHZ；2內(nèi)存分配第3節(jié) 單片機的基本結(jié)構(gòu)AT89S52單片機是一款低功耗、低電壓、高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含8KB（可經(jīng)受1000次擦寫周期）的FLASH可編程可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（EPROM）。AT89S52具有以下主要性能：1. 8KB可改編程序FLASH存儲器；2. 全表態(tài)工作 ：024HZ；3. 256X8字節(jié)內(nèi)部

13、RAM；4. 32個外部雙向輸入，輸出（I、O）口；引腳說明如圖2-2。圖3-2 AT89S51引腳說明在訪問外部數(shù)據(jù)儲存器或程序儲存器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。FLASH編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。P3除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，具體功能說明如表2-1所示。表2-1 P3口的第二功能表端口引腳第二功能P3.0RXD(穿行輸出口)P3.1TXD(穿行輸入口)P3.2INT0（外部中斷0）P3.3INT1（外部中斷1）P3.4T0(定時/計數(shù)器0)P3.5T1(

14、定時/計數(shù)器0)P3.6WR(外部數(shù)據(jù)寫選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)讀選通)第4節(jié) 單片機最小系統(tǒng)單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的原件組成的單片機可以工作的系統(tǒng)。對51系列單片機來說，最小系統(tǒng)應(yīng)包括單片機、晶振電路、復(fù)位電路。下面介紹51單片機的最小系統(tǒng)電路圖。圖3-3 單片機最小系統(tǒng)第5節(jié) 時鐘電路圖3-4 時鐘電路XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz-24MHz內(nèi)選擇。電容取30PF左右。

15、系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。AT89單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22F。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電

16、容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。第6節(jié) 復(fù)位電路在振蕩器運行時，有兩個機器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時，將使單片機復(fù)位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后P0P3口均置1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器SFR全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為ROM的00H處開始運行程序。復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路。當(dāng)

17、時鐘頻率選用6MHz時，C取22F，Rs約為200，Rk約為1K。復(fù)位操作不會對內(nèi)部RAM有所影響。常用的復(fù)位電路如下圖所示： 圖3-5 復(fù)位電路圖第4章 軟件設(shè)計三角波模塊、鋸齒波模塊、正弦波模塊、軟件設(shè)計上，根據(jù)功能分了幾個模塊編程。模塊主要有：主程序模塊、方波模塊、延時子程序模塊等。顯示波形模塊是利用DAC0832的8位特點，把波形的數(shù)據(jù)以8位數(shù)據(jù)的形勢送進CPU中，只要一按鍵就能顯示波形。第1節(jié) 主程序流程 本軟件設(shè)計過程中主要實現(xiàn)利用按鍵來控制不同波形的輸出，當(dāng)按鍵KEY1按下1次時，函數(shù)發(fā)生器就輸出方波；當(dāng)按鍵KEY1按下2次時，函數(shù)發(fā)生器就輸出三角波；當(dāng)按鍵KEY1按下3次時，函

18、數(shù)發(fā)生器就輸出鋸齒波；當(dāng)按鍵KEY1按下4次時，函數(shù)發(fā)生器就輸出正弦波。按鍵KEY2按下時復(fù)位。第2節(jié) 方波程序流程圖圖4-1 方波程序流程圖方波產(chǎn)生首先將DAC0832口地址至為4000H，當(dāng)A中的內(nèi)容為0時，輸出對應(yīng)模擬量，然后延時，當(dāng)A中的內(nèi)容為0FFH時，同樣輸出對應(yīng)模擬量，再延時，從而得到方波。第3節(jié) 三角波程序流程圖圖4-2 三角波程序流程圖三角波產(chǎn)生首先將DAC0832口地址至為4000H，通過A中數(shù)值的加一遞升，當(dāng)A中的內(nèi)容為0時，與0FFH相比，相等時A中的內(nèi)容減一遞減，從而循環(huán)產(chǎn)生三角波。致 謝經(jīng)過近半年的鍛煉和學(xué)習(xí)，我學(xué)到了許多書本上沒有的知識，從方案的論證、課題的選擇、

19、電路原理，到電路上元器件的焊接、電路的調(diào)試，程序的編寫，調(diào)試下載，一步步，我受益匪淺。在設(shè)計中，我力求硬件電路簡單，充分發(fā)揮軟件靈活方面的特點，滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。這中間，我也遇到了許多困難，在老師和同學(xué)的悉心的幫助下，我終于收獲了最后的成功。 首先要感謝學(xué)校給我提提供了做這個系統(tǒng)的機會，感謝學(xué)校的各位領(lǐng)導(dǎo)和老師一直以來對我的教導(dǎo)和幫助。感謝學(xué)校其他老師和同學(xué)給予的幫助和支持。經(jīng)過近半年的鍛煉和學(xué)習(xí)，我學(xué)到了許多書本上沒有的知識，從方案的論證、課題的選擇、電路原理，到電路上元器件的焊接、電路的調(diào)試，程序的編寫，調(diào)試下載，一步步，我收獲很大。在設(shè)計中，我力求硬件電路簡單，充分發(fā)揮軟件靈活方面的特點

20、，滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。這中間，我遇到了許多困難，在老師的幫助下，一個個也都戰(zhàn)勝了。參考文獻(xiàn)1 穆 蘭，單片微型機計算機原理及接口技術(shù) M，北京：機械工業(yè)出版社，（2001）：123-1252 楊葉珍，單片機與單片機入門(一) J，電子制作，2005，23(10)：25-263 蔣智勇等，單片微型計算機原理及應(yīng)用 M，沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，（1998）：145-1564 王自力，S波段頻率合成源的研制 J，安徽大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2004，(03)：56-585 李朝青，單片機原理及接口技術(shù) M，北京:北京航空航天大學(xué)出版社，（2006）：245-2566 王自力，S波段頻率合成源的研制

21、J，安徽大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2004，23(03)：12-14附錄一：總體原理圖綏化學(xué)院本科畢業(yè)論文創(chuàng)作聲明本人鄭重聲明：此處所提交的畢業(yè)論文函數(shù)發(fā)生器，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，在綏化學(xué)院學(xué)習(xí)期間獨立進行研究工作所取得的成果。據(jù)本人所知，論文中除已注明的部分外不包含他人已發(fā)表或撰寫的研究成果。對本文的研究工作做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式注明。本聲明的法律結(jié)果將完全由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：年月日綏化學(xué)院本科畢業(yè)論文使用授權(quán)書函數(shù)發(fā)生器系本人在綏化學(xué)院學(xué)習(xí)期間在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的本科畢業(yè)論文。本論文的研究成果歸綏化學(xué)院所有，本論文的研究內(nèi)容不得以其它單位的名義發(fā)表。 本人完全

22、了解綏化學(xué)院關(guān)于保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)院保留并向有關(guān)部門送交論文的復(fù)印件和電子版本，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)綏化學(xué)院, 可以采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文，可以公布論文的全部或部分內(nèi)容。作者簽名： 日期：年月日導(dǎo)師簽名： 日期：年月日本科畢業(yè)論文指導(dǎo)教師意見學(xué)生姓名高慶國學(xué)號教學(xué)單位電子工程系專業(yè)電子信息工程年級2008級指導(dǎo)教師姓名羅永輝學(xué)位碩士職稱助教論文題目函數(shù)發(fā)生器字?jǐn)?shù)5633指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師意見：指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日指導(dǎo)教師評價表（實驗類）學(xué)生姓名： 高慶國 總分： 指導(dǎo)教師： 評價項目分值具 體 要 求得 分ABCDE文獻(xiàn)調(diào)研10能獨立查閱文獻(xiàn)和從

23、事其他調(diào)查研究；108642有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。外語水平5外語摘要書寫規(guī)范、準(zhǔn)確、流暢。54321能夠閱讀外文文獻(xiàn)。實驗方案10能周密、合理地設(shè)計實驗方案。109876實驗?zāi)芰?0有較強的實際動手能力和計算機應(yīng)用能力。109876工作態(tài)度10按期完成規(guī)定的任務(wù)；108642遵守紀(jì)律，嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實，未出現(xiàn)任何事故；撰寫質(zhì)量20結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯性強，論述清晰；2018161412文字通順，無錯別字，技術(shù)用語準(zhǔn)確；數(shù)據(jù)、圖表規(guī)范，論文格式符合撰寫規(guī)范。綜合能力20能運用所學(xué)知識和技能解決實際問題；2018161412能對課題進行理論分析，得出正確結(jié)論；能正確處理實驗數(shù)據(jù)。學(xué)術(shù)創(chuàng)新5有創(chuàng)

24、新意識，對前人工作有改進或突破。54321成果價值10成果突出，有一定的理論或應(yīng)用價值。109876畢業(yè)設(shè)計答辯評分表（實驗類）學(xué)生姓名： 高慶國 答辯成績： 評價內(nèi)容分值 具 體 要 求評 分ABCDE背景闡述10問題的產(chǎn)生、意義、研究狀況等闡述清晰；108642文獻(xiàn)內(nèi)容、作者、年代等引用準(zhǔn)確。結(jié)論闡述10前提、結(jié)論表述清晰，語言準(zhǔn)確。108642研究內(nèi)容10符合題目設(shè)定的要求，文題相符。108642實驗方法10實驗設(shè)計周密、合理；109876采用了新的方法、技術(shù)，簡化了實驗條件。研究結(jié)果10研究結(jié)果達(dá)到或超出預(yù)期目標(biāo)；109876具有應(yīng)用價值或理論價值。問題回答20有理論根據(jù)，基本概念清楚

25、；20161284全面、準(zhǔn)確、有深度；掌握了專業(yè)基礎(chǔ)理論和基本知識；有較強的分析問題和解決問題的能力。撰寫質(zhì)量20寫作格式符合學(xué)院的規(guī)范；20161284文字通順，圖表和技術(shù)用語標(biāo)準(zhǔn)；設(shè)計中的圖紙制作規(guī)范，符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)術(shù)創(chuàng)新10對前人工作有改進或突破，有獨特見解。109876答辯小組成員簽名： 本科畢業(yè)設(shè)計學(xué)位委員會意見學(xué)生姓名高慶國學(xué)號教學(xué)單位電子工程系專業(yè)電子信息工程年級2008級指導(dǎo)教師姓名羅永輝學(xué)位碩士職稱助教論文題目函數(shù)發(fā)生器字?jǐn)?shù)5633論文（設(shè)計）最終成績： 學(xué)位分委員會意見：分委員會主席簽字：年 月 日學(xué)位委員會意見： 委員會主席簽字： 年 月 日tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGtgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1