毕业设计（论文）-波形发生器设计

1、 四川信息职业技术学院毕业设计说明书目 录摘要1绪论2第章 方案设计31.1方案论述31.2方案论证3第2章 硬件设计42.1 总体设计功能说明42.2 DAC0832芯片52.3 硬件放大电路6第3章 软件设计73.1程序流程图73.2主要程序代码93.3调试12设计总结14参考文献15I摘要本系统是基于AT89C51单片机的数字式低频信号发生器。采用AT89C51单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）、运放电路（LM324）、按键。通过按键控制可产生方波、三角波、正弦波等。其设计简单、性能优好，可用于多种需要低频信号的场所，具有一定的实用性。各种各样的信号是通信领域的重要组成部分，其中正弦波、三角波和方波等是较为常见的信号。在科学研究及教学实验中常常需要这几种信号的发生装置。为了实验、研究方便，研制一种灵活适用、功能齐全、使用方便的信号源是十分必要的。本文介绍的是利用AT89C51单片机和数模转换器件DAC0832产生所需不同信号的低频信号源，其信号幅度和频率都是可以按要求控制的。文中简要介绍了DAC0832数模转换器的结构原理和使用方法，AT89C51的

2、基础理论，以及与设计电路有关的各种芯片。文中着重介绍了如何利用单片机控制D/A转换器产生上述信号的硬件电路和软件编程。本次关于产生不同低频信号的信号源的设计方案，不仅在理论和实践上都能满足实验的要求，而且具有很强的可行性。该信号源的特点是：体积小、价格低廉、性能稳定、实现方便、功能齐全。关键词波形发生器；三角波；正弦波；方波全套设计加扣 3346389411或3012250582绪论波形发生器也称函数发生器，作为实验信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿波，正弦波，方波，三角波等波形。信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路经之一，不用依靠单片机。但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的RC很大；大

3、电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证；体积大，漏电，损耗显著更是致命的弱点。一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。第章方案设计1.1方案论述从科学所设计的不同范围以及器件的不同选择来构思，可以实现的方案有很多，现提出两个可行的方案并分别论述其工作原理及可行性。方案一：方案一方框图如下图1.1.1所示。采用AT89C51芯片，数模芯片采用DAC0831芯片，构成基本的波形发生电路，设置多个按键用来控制波形输出记忆调整信号频率的大小。此电路设计输出波形稳定，精度高。图1-1方案一电路流程图方案二：本方案的基本原理是在PC机上按下鼠标左键创建一个周期的波形，再将各点值传送给单片机系统，产生实际的模拟信号。模拟信号通过D/A转换器的转换，得到所需要的波形型号。图1-2方案二电路流程图1.2方案论证单片机控制超低频任意信号波形发生器（方案一）与现有采用微处理器和数模转换器组成的数字式低频信号发生器（方案二）相比，由于采用直接数字波形合成技术，频率准确度和稳定度较高。方案二中微处理器对信号的现实和处理非常方便，只是需要同时编辑单片机语言和微处理器所需要的高级语言，工作量大而

4、且较为复杂。因此我选择了方案一。第2章硬件设计2.1总体设计功能说明键盘输入部分主要用于选择波形。键盘共设3个键，用于选择三角波、矩形波、正弦波3种不同的波形。89C51单片机用来执行某一波形发生程序，向DA转换器的输入端发送数据，将其转化成模拟量，并通过运算放大器调节波形的幅值，从而在输出端得到所需的波形。可由硬件设计好后，再根据要求进行具体编写。程序的主要功能是：首先程序在开始后，先判断P1.0，P1.1 ，P1.2相应的波形,然后根据选择的波形输出相应的波形.程序将根据要求进行调节波形。 图2-1总电路图 第 2 页2.2DAC0832芯片 图2-2DAC0832引脚图DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。1：DAC0832的主要特性参数如下：分辨率为8位；电流稳定时间1us；可单缓冲、双缓冲或直接数字输入；只需在满量程下调整其线性度；单一电源供电（+5V+15V）；低功耗，20

5、0mW。2：DAC0832结构： D0D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR1、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V+15V；VREF：基准电压输入线，V

6、REF的范围为-10V+10V；AGND：模拟信号地DGND：数字信号地3：DAC0832的工作方式：根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式2.3信号放大电路图2-3信号放大电路图第3章软件设计3.1程序流程图图3-1主流程图图3-2三角波流程图图3-3方波流程图图3-4正弦波流程图3.2主要程序代码MOV A,#0FFHCLR P1.5MOV P1,AJNB P1.0,SANJIAO ;P1.0控制三角波的输出 JNB P1.1,JUXING ;P1.1控制矩形波的输出JNB P1.2,ZX;P1.2控制正弦波的输出RET;*三角波* SANJIAO:MAI: MOV DPTR,#7FFFH;置DAC0832入口地址MOV A,#00H ;置初始值LOOP1:MOVX DPTR,A ;送数字电压值INC A ;加1NOPCJNE A,#0FFH,LOOP1;不等于0FFH转回去，生成三角波从低到高的这部分，否者向下LOOP2:DEC A 减1MOVX DPTR,A ;送数字电压值CJNE A,#0

7、0H,LOOP2;不等于00H转回去，生成三角波从高到低的这部分，否者向下INC A;为了不让第二个周期产生于前一个周期的00H的数字电压重复NOPLJMP LOOP1 ;必须加1后在返回到LOOP1RET;*矩形波* JUXING: START:MOVDPTR,#7FFFHLOOP:MOV A,#00H ;设置初值MOVXDPTR,A;设置上限电平为LCALLDELAY;形成方波宽度MOVA,#0xFF MOVxDPTR,ALCALLDELAY LJMPLOOP;完成一个周期循环后，再次进行循环DELAY:MOV R2,#100DJNZ R2,$RET ;*正弦波*ZX:DA01 :MOV R7,#0FFHMOV DPTR ,#TABDA02 :MOV A , #0HMOVC A , A+DPTRMOV R0,DPLMOV R1,DPHMOV DPTR,#7FFFH MOVX DPTR, AMOV DPL,R0MOV DPH,R1INC DPTRDJNZ R7,DA02LJMP DA01 TAB : DB 80H,83H,86H,89H,8DH,90H,93H,96HDB 99H,9

8、CH,9FH,0A2H,0A5H,0A8H,0ABH,0AEHDB 0B1H,0B4H,0B7H,0BAH,0BCH,0BFH,0C2H,0C5H DB 0C7H,0CAH,0CCH,0CFH,0D1H, 0D4H,0D6H,0D8HDB 0DAH,0DDH,0DFH,0E1H,0E3H, 0E5H,0E7H,0E9H DB 0EAH,0ECH,0EEH,0EFH,0F1H, 0F2H,0F4H,0F5HDB 0F6H,0F7H,0F8H,0F9H,0FAH, 0FBH,0FCH,0FDHDB 0FDH,0FEH,0FFH,0FFH,0FFH, 0FFH,0FFH,0FFHDB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH, 0FFH,0FEH,0FDHDB 0FDH,0FCH,0FBH,0FAH,0F9H, 0F8H,0F7H,0F6HDB 0F5H,0F4H,0F2H,0F1H,0EFH, 0EEH,0ECH,0EAHDB 0E9H,0E7H,0E5H,0E3H,0E1H, 0DEH,0DDH,0DAHDB 0D8H,0D6H,0D4H,0D1H,0CFH, 0CCH,0CAH,0C7H DB 0C5H,0C2H,0BFH,0BCH,0BAH, 0B7H,0B4H,0B1H DB 0AEH,0ABH,0A8H,0A5H,0A2H, 9FH, 9CH, 99HDB 96H, 93H, 90H, 8DH, 89H, 86H, 83H, 80H DB 80H, 7CH, 79H, 78H, 72H, 6FH, 6CH, 69H DB 66H, 63H, 60H, 5DH, 5AH, 57H, 55H, 51H DB 4EH, 4CH, 48H, 45H, 43H, 40H, 3DH, 3AH DB 38H, 35H, 33H, 3

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