基于單片機(jī)的函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

1、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，三角波，左鋸齒，右鋸齒波,方波五種波形，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)1Hz400Hz的波形。通過鍵盤來控制三種波形的波形選擇、頻率變化，并通過液晶屏顯示頻率，系統(tǒng)大致包括信號(hào)發(fā)生、數(shù)/模轉(zhuǎn)換部分以及按鍵控制部分三部分，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 system capitalize on AT89s52，it makes use of central proce

2、ssor 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 tri

3、angular 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 generat

4、or 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) HYPERLINK l _Toc75493200 設(shè)計(jì)要求 HYPERLINK l _Toc75493202 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 總體系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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

5、.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 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 附圖系統(tǒng)設(shè)計(jì) 經(jīng)過考慮，我們確定方案如下：利用AT89C52單片機(jī)采用程序設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生正弦波，三角波，左鋸齒，右鋸齒波,方波五種波形，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，最終輸出顯示其頻率。、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)生五種波形 2）、五種波形可通過鍵盤選擇 3）、波形頻率可

6、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，輸出五種波形。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

7、案一。1.2.2 單片機(jī)的選擇論證 方案一：AT89C52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

8、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。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

9、。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。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、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 1.4.1單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)89C52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80C52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） 89C52單片機(jī)最

10、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)：有可供用戶使用的大量I/O口線。內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。圖（2） 89C52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)生五種波形、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)顯示輸出的頻率，其電路圖

11、如下：圖（5）液晶顯示如上圖所示，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1.5 軟件設(shè)計(jì)流程本系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)，用編程的方法來產(chǎn)生五種波形，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AT89C52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）程序流程圖源程序#include #include #include unsigned char data dis_LE

12、D4=0,0,1,0;/顯示緩沖區(qū)bit bdata flag=0;/輸出頻率翻倍標(biāo)志，低頻輸出90格每個(gè)正弦，高頻輸出45格每個(gè)正弦bit bdata tri_flag=0;/三角波上升下降標(biāo)志unsigned int data T0_reload=0;/定義T0重裝載值存放空間unsigned char data wave=0;/輸出波形標(biāo)識(shí)：0正弦，1三角，2左鋸齒，3右鋸齒,4方波/*-*/void display(void)/輸出顯示到數(shù)碼管static unsigned char data cnt;unsigned char code TAB10=0 x3F,0 x06,0 x5B

13、,0 x4F,0 x66,0 x6D,0 x7D,0 x07,0 x7F,0 x6F;/09顯示字碼表/顯示頻率 0000P3_0=0;P3_1=0;if (cnt & 0 x01)/第一 第三個(gè)數(shù)碼管顯示P1=TABdis_LED0;P2=TABdis_LED2 | 0 x80;P3_0=1;else/第二 第四個(gè)數(shù)碼管顯示P1=TABdis_LED1;P2=TABdis_LED3;P3_1=1;cnt+;/計(jì)數(shù)器加一/*-*/void inti_all(void)/設(shè)置初始化輸出P0=0 x80;/0 x80=0V 小于為負(fù)電壓 大于為正電壓/設(shè)置INTx邊沿中斷使能EX0=EX1=1;/

14、允許INT中斷IT0=IT1=1;/下降沿INT中斷/設(shè)置T0定時(shí)輸出ET0=1;PT0=1;/定時(shí)器優(yōu)先中斷TMOD=0 x01;/16bit 計(jì)數(shù)T0_reload=-15626+12;/TH0=0;TR0=1;flag=0;TR1=1;ET1=1;/打開總中斷開關(guān)EA=1;/*-*/void main(void)inti_all();/初始化輸出和參數(shù)while(1)/display();/顯示頻率數(shù)值/*-*/void int0_svr(void) interrupt 0/調(diào)節(jié)波形unsigned char data tmp;tmp=P3 & 0 x30;if(tmp=0 x10)/波

15、形+if(wave0)/wave-;IE0=0;/*-*/void tmr0_svr(void) interrupt 1/在24MHz晶振下輸出一組數(shù)據(jù)耗時(shí) 43usunsigned char code sin_tab128=/一個(gè)正弦波切割成128格0 x80,0 x86,0 x8C,0 x93,0 x99,0 x9F,0 xA5,0 xAB,0 xB1,0 xB6,0 xBC,0 xC1,0 xC7,0 xCC,0 xD1,0 xD5,0 xDA,0 xDE,0 xE2,0 xE6,0 xEA,0 xED,0 xF0,0 xF3,0 xF5,0 xF8,0 xFA,0 xFB,0 xFD,

16、0 xFE,0 xFE,0 xFF,0 xFF,0 xFF,0 xFE,0 xFE,0 xFD,0 xFB,0 xFA,0 xF8,0 xF5,0 xF3,0 xF0,0 xED,0 xEA,0 xE6,0 xE2,0 xDE,0 xDA,0 xD5,0 xD1,0 xCC,0 xC7,0 xC1,0 xBC,0 xB6,0 xB1,0 xAB,0 xA5,0 x9F,0 x99,0 x93,0 x8C,0 x86,0 x80,0 x7A,0 x74,0 x6D,0 x67,0 x61,0 x5B,0 x55,0 x4F,0 x4A,0 x44,0 x3F,0 x39,0 x34,0 x2F,

17、0 x2B,0 x26,0 x22,0 x1E,0 x1A,0 x16,0 x13,0 x10,0 x0D,0 x0B,0 x08,0 x06,0 x05,0 x03,0 x02,0 x02,0 x01,0 x01,0 x01,0 x02,0 x02,0 x03,0 x05,0 x06,0 x08,0 x0B,0 x0D,0 x10,0 x13,0 x16,0 x1A,0 x1E,0 x22,0 x26,0 x2B,0 x2F,0 x34,0 x39,0 x3F,0 x44,0 x4A,0 x4F,0 x55,0 x5B,0 x61,0 x67,0 x6D,0 x74,0 x7A;static

18、 unsigned char ptr;/定義波形輸出計(jì)數(shù)器，0127計(jì)數(shù)unsigned char data step;/處理定時(shí)重裝載TL0 = T0_reload%256;TH0 = T0_reload/256;/處理波形數(shù)據(jù)if (wave=0)/正弦波P0=sin_tabptr;else if(wave=1)/三角波step=4*(1+(unsigned char)flag);if(tri_flag=1)if(P0 step-1) /波形下走P0=P0-step;elseP0=0; tri_flag=0;elseif(P0 =128) ptr=0;/*-*/void int1_svr(

19、void) interrupt 2/調(diào)節(jié)頻率/能輸出的7種頻率(10倍)unsigned int code freq_pv7=10,100,499,994,1976,2950,4008;/對(duì)應(yīng)頻率的重裝載值 unsigned int code freq_rd7=-15626,-1561,-311,-156,-76,-103,-75;/128點(diǎn)縮64點(diǎn),頻率翻倍flag=0000011static unsigned char data ptr=0;/波頻率選擇unsigned char data tmp;tmp=P3 & 0 xC0;if(tmp=0 x40)/頻率+if(ptr0 )ptr-;

20、if(ptr5)flag=0;/判斷輸出頻率是否需要翻倍elseflag=1;T0_reload=freq_rdptr+12;/進(jìn)入中斷有6-10us誤差，補(bǔ)償,數(shù)值在1225之間dis_LED0=freq_pvptr/1000%10;dis_LED1=freq_pvptr/100%10;dis_LED2=freq_pvptr/10%10;dis_LED3=freq_pvptr%10;IE1=0;/*-*/void tmr1_svr(void) interrupt 3display();/顯示頻率數(shù)值void uart_svr(void) interrupt 4 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。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1 HZ，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，