设计基于单片机的函数信号反生器

基于单片机的函数信号发生器三峡大学成人教育学院电子信息工程专业毕业论文设计学生：肖武应指导老师：王军三峡大学（成教学院）[选取日期]Keven[在此处键入文档摘要。摘要通常为文档内容的简短概括。在此处键入文档摘要。摘要通常为文档内容的简短概括。]基于单片机的函数信号发生器-1-目录1设计概述.......................................................................................................-2-1.1设计要求........................................................................................................-3-1.2方案设计与论证............................................................................................-3-1.2.1信号发生电路方案论证.........................................................................-3-1.2.2单片机的选择论证..................................................................................-3-1.2.3显示方案论证.........................................................................................-4-1.2.4键盘方案论证.........................................................................................-4-2系统硬件设计................................................................................................-4-2.1单片机最小系统的设计.................................................................................-5-2.2波形产生模块设计........................................................................................-7-2.3显示模块的设计.............................................................................................-9-2.4键盘显示模块的设计....................................................................................-9-3软件设计.....................................................................................................-10-3.1软件设计流程...............................................................................................-10-3.2源程序............................................................................................................-10-4输出波形的种类与频率的测试....................................................................-18-4.1测量仪器及测试说明...................................................................................-18-4.2测试过程.......................................................................................................-18-设计心得及体会..............................................................................................-22-参考文献.........................................................................................................-24-附图................................................................................................................-25-基于单片机的函数信号发生器-2-函数信号发生器的设计学生：肖武应指导老师：王军（三峡大学成教学院）摘要:本系统利用单片机AT89C52采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波三种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，能产1Hz—3kHz的波形。通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值，系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分，其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。关键词：单片机AT89C51、DAC0832、液晶1602Abstract:thissystemcapitalizeonAT89C51,itmakesuseofcentralprocessortogeneratethreekindsofwaves,theyaretrianglewave,anduseD/Aconversionmodule,wavegeneratemoduleandliquidcrystaldisplayof1602,itcanhavethe1Hz-3KHzprofile.Inthissystemitcancontrolwaveformchoosing,frequency,range,canhavethesinewave,thesquare-wave,thetriangularwave.Simultaneouslymayalsotakethefrequencymeasurementfrequency,anddisplaysthemthroughliquidcrystaldisplayof1602.thisdesignincludesthreemodules.TheyareD/Aconversionmodule,wavegeneratemoduleandliquidcrystaldisplayofLEDmodule.Inthisdesign,thewavegeneratorintowaveformmoduleandD/Aconversionmodulearediscussedindetail.keyword:AT89C51,DAC0832,liquidcrystal1602.1设计概述经过考虑，我们确定方案如下：利用AT89C51单片机采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波三种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，最终输出显示其各自的类型以及数值。基于单片机的函数信号发生器-3-1.1设计要求1）、利用单片机采用软件设计方法产生三种波形。2）、三种波形可通过键盘选择。3）、波形频率可调。4）、需显示波形的种类机器频率。1.2方案设计与论证1.2.1信号发生电路方案论证方案一：通过单片机控制D/A，输出三种波形。此方案输出的波形不够稳定，抗干扰能力弱，不易调节。但此方案电路简单、成本低。方案二：使用传统的锁相频率合成方法。通过芯片IC145152，压控振荡器搭接的锁相环电路输出稳定性极好的正弦波，再利用过零比较器转换成方波，积分电路转换成三角波。此方案，电路复杂，干扰因素多，不易实现。方案三：利用MAX038芯片组成的电路输出波形。MAX038是精密高频波形产生电路，能够产生准确的三角波、方波和正弦波三种周期性波形。但此方案成本高，程序复杂度高。以上三种方案综合考虑，选择方案一。1.2.2单片机的选择论证方案一：AT89S51单片机是一种高性能8位单片微型计算机。它把构成计算机的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为完整的计算机、而且其价格便宜。方案二：C8051F005单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051兼容的微控制器内核，与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准8052的数字外设部件，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件，而且执行速度快。但其价格较贵以上两种方案综合考虑，选择方案一基于单片机的函数信号发生器-4-1.2.3显示方案论证方案一：采用LED数码管。LED数码管由8个发光二极管组成，每只数码管轮流显示各自的字符。由于人眼具有视觉暂留特性，当每只数码管显示的时间间隔小于1/16s时人眼感觉不到闪动，看到的是每只数码管常亮。使用数码管显示编程较易，但要显示内容多，而且数码管不能显示字母。方案二：采用LCD液晶显示器1602。其功率小，效果明显，显示编程容易控制，可以显示字母。以上两种方案综合考虑，选择方案二。1.2.4键盘方案论证方案一：矩阵式键盘。矩阵式键盘的按键触点接于由行、列母线构成的矩阵电路的交叉处。当键盘上没有键闭合时，所有的行和列线都断开，行线都呈高电平。当某一个键闭合时，该键所对应的行线和列线被短路。方案二：编码式键盘。编码式键盘的按键触点接于74LS148芯片。当键盘上没有闭合时，所有键都断开，当某一键闭合时，该键对应的编码由74LS148输出。以上两种方案综合考虑，选择方案一。2硬件设计该系统采用单片机作为数据处理及控制核心，由单片机完成人机界面、系统控制、信号的采集分析以及信号的处理和变换，采用按键输入，利用液晶显示电路输出数字显示的方案。将设计任务分解为按键电路、液晶显示电路等模块。图（1）总体方框图主控芯片AT9C51DAC0832放大输出键盘显示基于单片机的函数信号发生器-5-2.1单片机最小系统的设计89C51是片内有ROM/EPROM的单片机，因此这种芯片构成的最小系统简单﹑可靠。用80C51单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图（2）89C51单片机最小系统所示。由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点：（1）有可供用户使用的大量I/O口线。（2）内部存储器容量有限。（3）应用系统开发具有特殊性。89C52是一种高性能低功耗的采用CMOS工艺制造的8位微控制器，它提供下列标准特征：4K字节的程序存储器，128字节的RAM,32条I/O线，2个16位定时器/计数器,一个5中断源两个优先级的中断结构，一个双工的串行口,片上震荡器和时钟电路。AT89C51引脚说明：*Vcc：电源电压*Vss:地*P