函數(shù)發(fā)生器 課程設(shè)計(jì)（Word）

1、黑龍江科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告項(xiàng) 目 名 稱： 函數(shù)發(fā)生器 所 屬 課 程： 智能儀器 設(shè) 計(jì) 日 期： 2012.12.32012.12.7 班 級(jí) 測(cè)控 班 學(xué) 號(hào) 號(hào) 姓 名 指導(dǎo)教師 成 績 電氣與信息工程學(xué)院1 / 13課程設(shè)計(jì)報(bào)告說明一、寫報(bào)告前，請(qǐng)認(rèn)真閱讀課程設(shè)計(jì)報(bào)告說明。二、打印裝訂要求1、一律用A4紙，雙面打印，并左側(cè)裝訂，一式1份，并同時(shí)上交電子版（電子版上傳郵箱123244441）。課程設(shè)計(jì)報(bào)告說明頁也打印。2、課程設(shè)計(jì)概述部分占一頁；課程設(shè)計(jì)內(nèi)容長度根據(jù)實(shí)際需要填寫；結(jié)論和指導(dǎo)教師評(píng)語及成績單獨(dú)占一頁。保證打印格式工整。三、報(bào)告內(nèi)容要求1、課程設(shè)計(jì)目的結(jié)合實(shí)際自己寫，不要雷

2、同2、課程設(shè)計(jì)要求按下發(fā)的設(shè)計(jì)題目寫3、課程設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)要說明所完成課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目所涉及的理論知識(shí)4、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 這是課程設(shè)計(jì)報(bào)告極其重要的內(nèi)容。概括整個(gè)課程設(shè)計(jì)過程。（最好在上述內(nèi)容基礎(chǔ)上畫出相應(yīng)的流程圖、設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)方法，再配以相應(yīng)的文字進(jìn)行說明。）一、課程設(shè)計(jì)概述1、課程設(shè)計(jì)目的 1).通過本次課程設(shè)計(jì)，復(fù)習(xí)以前的科目如：傳感器，運(yùn)算放大器，單片機(jī)等。 2).把這些學(xué)過的科目串聯(lián)起來，起到用匯貫通的作用。 3).為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。2、課程設(shè)計(jì)要求 1).功能要求：利用D/A轉(zhuǎn)換器，系統(tǒng)能輸出三角波、梯形波、鋸齒波信號(hào)，使用鍵盤或電位器來調(diào)整輸出頻率，并能在顯示器顯示設(shè)定值。使用按

3、鍵切換上述三種輸出波形。2).硬件要求：使用D/A、LED顯示器、按鍵或電位器等。LED顯示器、按鍵數(shù)目盡量少，但要說明顯示方式和操作步驟。3、課程設(shè)計(jì)原理采用單片機(jī)和數(shù)模/轉(zhuǎn)換DAC0832實(shí)現(xiàn)波形的產(chǎn)生。波形的產(chǎn)生是通過STC89C52執(zhí)行方波波形發(fā)生程序，向D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端按一定的規(guī)律發(fā)生數(shù)據(jù)，從而在D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出端得到相應(yīng)的電壓波形。在89C52的Pl口接5個(gè)按扭，通過軟件編程來選擇各種波形、幅值電壓和頻率，每種波形對(duì)應(yīng)一個(gè)按鈕。此方案的優(yōu)點(diǎn)是電路原理比較簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來比較容易。此方案地實(shí)現(xiàn)題目要求，三種波形的產(chǎn)生可由程序控制，并通過按鍵選擇波形輸出，在示波器上顯示波形。波形

4、的周期與頻率步進(jìn)也可以用程序改變。在本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，加上LCD顯示器，則可通過按鈕設(shè)定所需要的波形頻率，并在LCD上顯示頻率、幅值電壓。輸出波形穩(wěn)定，精度高，濾波好，抗干擾效果好，連接簡(jiǎn)單，性價(jià)比高。 二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1.引言函數(shù)發(fā)生器又稱為波形發(fā)生器，它是一種很常用的信號(hào)源.廣泛地應(yīng)用在各種電子領(lǐng)域。目前國內(nèi)生產(chǎn)的函數(shù)發(fā)生器大都自動(dòng)化程度很低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性和準(zhǔn)確度也比較差，不能滿足科研和生產(chǎn)的要求，隨著大規(guī)模集成電路和單片機(jī)應(yīng)用的迅速發(fā)展，為儀器更新?lián)Q代提供了可能性本文介紹一種由89C52單片機(jī)組成的多功能波形發(fā)生器，它可產(chǎn)生方波、正弦波、三角波、梯形波、鋸齒波和脈沖信號(hào)等多種波形。整機(jī)

5、具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便和性價(jià)比高等特點(diǎn)，是一臺(tái)價(jià)格低廉、功能多樣的智能儀器。2.總體方案根據(jù)題目要求，經(jīng)過仔細(xì)考慮，充分考慮各種因素，制定了整體設(shè)計(jì)方案:以STC89C52單片機(jī)為控制核心，P0口接DAC0832信號(hào)輸入并數(shù)模轉(zhuǎn)換，程序控制產(chǎn)生三種波形，通P1口接5個(gè)按鍵，控制頻率、幅值和占空比，由按鍵選擇三種波形的輸出。由uA741運(yùn)放實(shí)現(xiàn)DAC0832輸出電流到電壓的轉(zhuǎn)換，在LED上實(shí)時(shí)顯示頻率與幅值，波形在示波器上顯示。 3.硬件電路3.1 單片機(jī)電路3.1.1 功能與基本原理功能:形成掃描碼，鍵值識(shí)別、鍵處理、參數(shù)設(shè)置；形成顯示段碼；產(chǎn)生定時(shí)中斷；形成波形的數(shù)字編碼，并輸出D/A接口電

6、路和顯示驅(qū)動(dòng)電路。AT89S51外接12M晶振作為時(shí)鐘頻率，并采用電源復(fù)位設(shè)計(jì)。復(fù)位電路采用上電復(fù)位，它的工作原理是，通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于短路，于是RST引腳上為高電平，然后電源通過對(duì)電容充電。RST端電壓慢慢下降，降到一定程序，即為低電平，單片機(jī)開始工作。產(chǎn)生方波程序思路:根據(jù)定時(shí)器溢出的時(shí)間，將頻率值換算為定時(shí)器溢出的次數(shù)(T1over-num)。使用變量(T1-cnt)暫存定時(shí)器Tl的溢出次數(shù)，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的次數(shù)(Tl-over-num)肘，將輸出管腳的狀態(tài)取反達(dá)到方波的產(chǎn)生。另外，采用查詢的方式實(shí)現(xiàn)按鍵的掃描和LCD液晶的顯示，中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)方波的產(chǎn)生和連續(xù)按鍵的計(jì)時(shí)功能。3.1.2

7、資源分配軟、硬件設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中不可缺少的，為了滿足功能和指標(biāo)的要求，資源分自己為:單片機(jī)用12M晶振，P0口與DAC0832相連;P1口接六個(gè)按鍵，實(shí)現(xiàn)頻率、幅度、占空比的調(diào)節(jié)，以及波形選擇;P2口接LED液晶顯示器，實(shí)時(shí)顯示頻率與幅值。3.2 波形轉(zhuǎn)換(D/A)電路功能:將波形樣值的編碼轉(zhuǎn)換成模擬值，完成的波形輸出。由一片0832和uA741運(yùn)放組成。DAC0832是一個(gè)具有兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)寄存器的8位DAC。目前生產(chǎn)的DAC芯片分為兩類，一類芯片內(nèi)部設(shè)置有數(shù)據(jù)寄存器，不需要外加電路就可以直接與微型計(jì)算機(jī)接口。另一類芯片內(nèi)部沒有數(shù)據(jù)寄存器，輸出信號(hào)隨數(shù)據(jù)輸入線的狀態(tài)變化而變化，因此不能直接與微型計(jì)

8、算機(jī)接口，必須通過并行接口與微型計(jì)算機(jī)接口。DAC0832是具有20條引線的雙列直插式CMOS器件，它內(nèi)部具有兩級(jí)數(shù)據(jù)寄存器，完成8位電流D/A轉(zhuǎn)換，故不需要外加電路。0832是電流輸出型，示波器上顯示波形，通常需要電壓信號(hào)，電流信號(hào)到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換可以由運(yùn)算放大器uA741實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)向0832發(fā)送數(shù)字編碼，產(chǎn)生不同的輸出。利用采樣定理對(duì)各波形進(jìn)行抽樣，然后把各采樣值進(jìn)行編碼，收到的數(shù)字量存入各個(gè)波形表，執(zhí)行程序時(shí)通過查表方法依次取出，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后輸出就可以得到波形。假如N個(gè)點(diǎn)構(gòu)成波形的一個(gè)周期，則0832輸出N個(gè)樣值點(diǎn)后，樣值點(diǎn)形成運(yùn)動(dòng)軌跡，即一個(gè)周期。重復(fù)輸出N個(gè)點(diǎn)，成為第二個(gè)周期。

9、利用單片機(jī)的晶振控制輸出周期的速度，也就是控制了輸出的波形的頻率。這樣就控制了輸出的波形及其幅值和頻率。3.3 顯示接口電路七段數(shù)碼管根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同，可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管兩種。根據(jù)管腳資料，您可以判斷使用的是何總接口類型.  LED 數(shù)碼管中各段發(fā)光二極管的伏安特性和普通二極管類似，只是正向壓降較大，正向電阻也較大。在一定范圍內(nèi)，其正向電流與發(fā)光亮度成正比。由于常規(guī)的數(shù)碼管起輝電流只有12 mA，最大極限電流也只有1030 mA，所以它的輸入端在5 V電源或高于TTL高電平(3.5 V)的電路信號(hào)相接時(shí)，一定要串加限流電阻，以免損壞器件。 使用電流：靜態(tài)：總電

10、流 80mA（每段 10mA）；動(dòng)態(tài)：平均電流 4-5mA 峰值電流 100mA3.4 鍵盤接口電路本題中的5個(gè)按鍵，分別實(shí)現(xiàn)波形的選擇，以及幅值頻率的加減。還可在輸出其他波形，如方波時(shí)，可增加兩個(gè)按鍵用于改變占空比的大小。4.系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)主程序和子程序都放在89S52單片機(jī)中。主程序的功能是:開機(jī)以后負(fù)責(zé)查鍵，即做鍵盤掃描及顯示工作，然后根據(jù)用戶所按的鍵轉(zhuǎn)到相應(yīng)的子程序進(jìn)行處理。子程序的功能有:延肘子程序程序、中斷子程序、調(diào)|帽子程序、調(diào)頻子程序、顯示等。4.1 主程序流程圖 4.2 幅值頻率設(shè)定子程序流程圖 4.3 顯示子程序流程圖本題中的顯示部分可以顯示兩行信息，分別為電壓和頻率，電

11、壓可顯示兩位，頻率可顯示四位數(shù)。 4.4中斷子程序流程圖從入口進(jìn)入子程序后，根據(jù)choice變量值選擇輸出波的類型，之后根據(jù)按鍵設(shè)定幅值頻率。 參考文獻(xiàn)：1.STC89C52系列單片機(jī)數(shù)據(jù)手冊(cè)2. 張洪潤主編.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程(第二版)北京:清華大學(xué)出版社3. 丁元杰. 單片微機(jī)原理及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社4. 萬福君主編.單片機(jī)微機(jī)原理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用.合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社三、結(jié)論 通過本次課程設(shè)計(jì)，我復(fù)習(xí)了很多東西。明白了許多以前不會(huì)的和已經(jīng)遺忘的。本次課程設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為處理器，通過鍵盤輸入所要的波形及特性，單片機(jī)產(chǎn)生數(shù)字量，經(jīng)過DAC0832轉(zhuǎn)化成所需波形。通過LED顯示當(dāng)前頻率及幅值。在本次課程設(shè)計(jì)里面發(fā)現(xiàn)對(duì)電腦軟件過于陌生，時(shí)間是別人花費(fèi)的多倍，效率太低。特別是畫電路圖，我用的是CAD，沒有元件，只能每個(gè)都是自己畫，用其他軟件，可以得到元件的電路模型，速度自然提升?？磥硎窃摱紝W(xué)幾個(gè)好點(diǎn)的學(xué)習(xí)用的軟件。四、指導(dǎo)教師評(píng)語及成績學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)一下幾個(gè)方面綜合評(píng)定：設(shè)計(jì)目的及要求： 明確【】 不明確【