函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)報(bào)告課件

1、工程訓(xùn)練課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)課題：信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)姓名： 班級(jí)：設(shè)計(jì)時(shí)間：基于51單片機(jī)的多功能信號(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)生正弦波、脈沖波兩種波形，再通過(guò)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(lái)，能產(chǎn)1Hz5kHz的波形。通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)控制兩種波形的類(lèi)型選擇、頻率變化，幅度變化，并通過(guò)數(shù)碼管顯示其各自的類(lèi)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)換部分以及數(shù)碼管顯示部分三部分，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、DAC0832Abstract: this s

2、ystem 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, it can have the 1Hz-5KHz profile. In this system it can control wave form choosing, frequency, range,can have the sine wave, th

3、e 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 de

4、sign, the wave generator into wave form module and D/A conversion module are discussed in detail. key word: AT89S52, DAC0832.目錄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 幅度控制論證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 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì) 1.4.3 顯示模塊的設(shè)計(jì) 1.5 軟件設(shè)計(jì)流程1.6 源程序1.7. 輸出

5、波形的種類(lèi)與頻率的測(cè)試1.8 附錄 1.81 參考文獻(xiàn)1.82 總體設(shè)計(jì)圖1、 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 經(jīng)過(guò)考慮，我確定方案如下：利用AT89S52單片機(jī)采用程序設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生正弦波、脈沖波兩種波形，再通過(guò)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(lái)，通過(guò)另一塊DAC0832控制幅度的調(diào)節(jié)，通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)控制兩種波形的類(lèi)型選擇、頻率變化，幅度變化，最終輸出顯示其各自的類(lèi)型以及數(shù)值。1.1、設(shè)計(jì)要求1、 基本要求（1）正弦波信號(hào)源 信號(hào)頻率：步進(jìn)調(diào)整，步長(zhǎng)為； 頻率穩(wěn)定度：優(yōu)于； 非線(xiàn)性失真系數(shù)。 （2）脈沖波信號(hào)源 信號(hào)頻率：步進(jìn)調(diào)整，步長(zhǎng)為； 上升時(shí)間和下降時(shí)間： ； 平頂

6、斜降：； 脈沖占空比：步進(jìn)調(diào)整，步長(zhǎng)為。 （3）上述兩個(gè)信號(hào)源公共要求 信號(hào)頻率可預(yù)置； 在負(fù)載為時(shí)，輸出幅度為； 完成5位頻率的數(shù)字顯示。2、發(fā)揮部分（1）正弦波和脈沖波頻率步長(zhǎng)改為；（2）正弦波和脈沖波幅度可步進(jìn)調(diào)整，調(diào)整范圍為，步長(zhǎng)為；（3）正弦波和脈沖波頻率可自動(dòng)步進(jìn)，步長(zhǎng)為；（4）降低正弦波非線(xiàn)性失真系數(shù)。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(guò)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(guò)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

7、正弦波，再利用過(guò)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

8、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(jué)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(jué)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，占用時(shí)間較短。 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，但使用液晶顯示，需要較長(zhǎng)時(shí)間的軟

9、件延遲，影響產(chǎn)生波形的頻率。以上兩種方案綜合考慮，選擇方案一。1.2.4幅度控制方案論證：方案一：可以將送給DA的數(shù)字量乘以一個(gè)系數(shù)，這樣就可以改變DA輸出電流的幅度，從而改變輸出電壓；但是這樣做有很?chē)?yán)重的問(wèn)題，單片機(jī)在做乘法運(yùn)算時(shí)需要很長(zhǎng)的時(shí)間，這樣的話(huà)輸出波形的頻率就會(huì)很低，達(dá)不到至少500HZ的要求；并且該方案的輸出電壓做不到連續(xù)可調(diào)，當(dāng)DA的輸入數(shù)字量比較小時(shí)，輸出的波形失真就會(huì)比較嚴(yán)重。方案二：將輸出電壓通過(guò)一個(gè)運(yùn)算放大器的放大。這樣還有個(gè)優(yōu)點(diǎn)是幅度連續(xù)可調(diào)。方案三：用另外一片DA控制波形輸出DA的參考電壓值，以實(shí)現(xiàn)幅度控制。經(jīng)比較，方案三既可滿(mǎn)足課程設(shè)計(jì)的基本要求，并且電路也挺簡(jiǎn)單

10、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 主 控 芯 片D/A轉(zhuǎn)換濾波放大輸出按鍵控制顯示模塊幅度控制 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

11、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(hù)使用的大量I/O口線(xiàn)。(2) 內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。(3) 應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)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(guò)DA轉(zhuǎn)換模塊DAC0832在進(jìn)過(guò)濾波放大之后輸出。其電路圖如下： 圖（3） 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊如上圖所示，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(guò)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)圖（5）數(shù)碼管

12、顯示模塊1.4.4 幅度控制模塊及濾波模塊設(shè)計(jì)圖（6）幅度控制模塊圖（6）濾波模塊模塊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(lái)產(chǎn)生三種波形，并通過(guò)編程來(lái)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(guò)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。1.6源程序#include#include#includesbit k1=P30;sbit k2=P31;sbit k3=P33;sbit k4=P34;sbit k5=P35;sbit k6=P37;bit led=1;/s

13、bit RS=P34; /sbit RW=P35; /sbit E=P37; /*sbit LED0=P30;sbit LED1=P31;sbit LED2=P33;sbit LED3=P34;sbit LED4=P35;sbit LED5=P37;*/unsigned char i=0,k,f=14,g=255,n=0,m=0;unsigned int j=200,num=800,num1;unsigned char code sin16=135,176,218,245,254,243,213,170,121,72,24,3,2,20,55,102; unsigned char code m

14、ai2=255,0; unsigned char code du=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;unsigned char code we=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20;init()EA=1;EX0=1;IT0=1;EA=1;ET0=1;TMOD=0x01;TH0=(65536-1)/256;TL0=(65536-1)%256;TR0=1; main()init();XBYTE0xbfff=255;while(1)/num=16+j*1

15、6;if(k5=0&g0)g-;XBYTE0xbfff=g;if(k6=0&g255)g+; XBYTE0xbfff=g;if(k1=0&j0)j-=30;if(led=1)XBYTE0x7fff=sin0;for(i=0;ij;i+);XBYTE0x7fff=sin1;for(i=0;ij;i+);XBYTE0x7fff=sin2;for(i=0;ij;i+);XBYTE0x7fff=sin3;for(i=0;ij;i+);XBYTE0x7fff=sin4; for(i=0;ij;i+);XBYTE0x7fff=sin5;for(i=0;ij;i+);XBYTE0x7fff=sin6;for

16、(i=0;ij;i+);XBYTE0x7fff=sin7;for(i=0;ij;i+);XBYTE0x7fff=sin8;for(i=0;ij;i+);XBYTE0x7fff=sin9;for(i=0;ij;i+);XBYTE0x7fff=sin10;for(i=0;ij;i+);XBYTE0x7fff=sin11;for(i=0;ij;i+);XBYTE0x7fff=sin12;for(i=0;ij;i+);XBYTE0x7fff=sin13;for(i=0;ij;i+);XBYTE0x7fff=sin14; for(i=0;ij;i+);XBYTE0x7fff=sin15; for(i=0;ij;i+);if(led=0) if(k4=0&f0)f-;for(k=0;kf;k+)XBYTE0x7fff=mai0;for(i=0;ij;i+);for(k=0;k(15-f);k+)XBYTE0x7fff=mai1; for(i=0;ij;i+); void int0() interrupt 0led=led;void jsq() interrupt 1TH0=(65536-1)/256;TL0=(65536-1)%256;P2=P2&0xc0;P2=P2|we5-n;if(n6)m=num1%1