基于51单片机的正弦信号发生器的设计

西安文理学院课程设计报告第1页第一章系统设计经过考虑，我们确定方案如下：利用AT89S52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。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型2）、三种波形可通过键盘选择3）、波形频率可调4）、需显示波形的种类及其平率1.2方案设计与论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，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。1.3总体系统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西安文理学院课程设计报告第2页示的方案。将设计任务分解为按键电路、液晶显示电路等块。图（1）为系统的总体框图图（1）总体方块图1.4硬件实现及单元电路设计1.4.1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。西安文理学院课程设计报告第3页图（2）89C51单片机最小系统1.4.2波形产生模块设计由单片机采用编程方法产生三种波形、通过DA转换模块DAC0832在进过滤波放大之后输出。其电路图如下：图（3）DA转换西安文理学院课程设计报告第4页图（4）DAC0832的内部结构1.4.3显示模块的设计通过液晶1602显示输出的波形、频率，其电路图如下：图（5）液晶显示西安文理学院课程设计报告第5页图（6）八位二进制图（7）幅度调节如上图所示，1602的八位数据端接单片机的P1口，其三个使能端RS、RW、E分别接单片机的P3.2—P3.4。通过软件控制液晶屏可以显示波形的种类以及波形的频率。1.5软件设计流程本系统采用AT89S52单片机，用编程的方法来产生三种波形，并通过编程来切换三种波形以及波形频率的改变。具体功能有：（1）各个波形的切换；（2）各种参数的设定；（3）频率增减等。软件调通后，通过编程器下载到AT89S52芯片中，然后插到系统中即可独立完成所有的控制。软件的流程图如下：西安文理学院课程设计报告第6页图（8）程序流程图1.6源程序ORG0000HLJMPMAINORG0100HMAIN:JNBP1.0,P10JNBP1.1,P11JNBP1.2,P12JNBP1.3,P13LJMPMAINP10:MOVR7,#00HLCALLSQULJMPMAIN西安文理学院课程设计报告第7页P11:MOVR7,#01HLCALLSAWLJMPMAINP12:MOVR7,#02HLCALLTRILJMPMAINP13:MOVR7,#03HLCALLSINLJMPMAINSQU:JNBP1.1,N1JNBP1.2,N2JNBP1.3,N3LJMPSSQUN1:MOVR7,#01HLJMPTC0N2:MOVR7,#02HLJMPTC0N3:MOVR7,#03HLJMPTC0SSQU:CJNER7,#00H,TC0MOVR0,#00H;MOVDPTR,#7FFFHK00:;MOVA,#0FFH;MOVX@DPTR,AMOVP0,#0FFHMOVP2,#0FFH西安文理学院课程设计报告第8页MOVA,P2CPLAMOVR3,AL00:DECR3CJNER3,#255,L00INCR0INCR0CJNER0,#254,K00MOVR0,#00HK01:;MOVA,#00H;MOVX@DPTR,AMOVP0,#00HMOVP2,#0FFHMOVA,P2CPLAMOVR3,AL01:DECR3CJNER3,#255,L01INCR0INCR0CJNER0,#254,K01LJMPSQUTC0:RETSAW:JNBP1.0,N4JNBP1.2,N5JNBP1.3,N6西安文理学院课程设计报告第9页LJMPSSAWN4:MOVR7,#00HLJMPTC1N5:MOVR7,#02HLJMPTC1N6:MOVR7,#03HLJMPTC1SSAW:CJNER7,#01H,TC1MOVR0,#0FFH;MOVDPTR,#7FFFHK10:;MOVA,R0;MOVX@DPTR,AMOVP0,R0MOVP2,#0FFHMOVA,P2CPLAMOVR3,AL10:DECR3CJNER3,#255,L10INCR0CJNER0,#255,K10LJMPSAWTC1:RETTRI:JNBP1.0,N7JNBP1.1,N8JNBP1.3,N9西安文理学院课程设计报告第10页LJMPTTRIN7:MOVR7,#00HLJMPTC2N8:MOVR7,#01HLJMPTC2N9:MOVR7,#03HLJMPTC2TTRI:CJNER7,#02H,TC2MOVR0,#00H;MOVDPTR,#7FFFHK20:;MOVA,R0;MOVX@DPTR,AMOVP0,R0MOVP2,#0FFHMOVA,P2CPLAMOVR3,AL20:DECR3CJNER3,#255,L20INCR0INCR0CJNER0,#254,K20K21:;MOVA,R0;MOVX@DPTR,AMOVP0,R0MOVP2,#0FFHMOVA,P2西安文理学院课程设计报告第11页CPLAMOVR3,AL21:DECR3CJNER3,#255,L21DECR0DECR0CJNER0,#0,K21LJMPTRITC2:RETSIN:JNBP1.0,N10JNBP1.1,N11JNBP1.2,N12LJMPSSINN10:MOVR7,#00HLJMPTC3N11:MOVR7,#01HLJMPTC3N12:MOVR7,#02HLJMPTC3SSIN:CJNER7,#03H,TC3MOVR0,#00H;MOVDPTR,#7FFFHK30:MOVA,R0MOVDPTR,#TABMOVCA,@A+DPTR;MOVDPTR,#7FFFH西安文理学院课程设计报告第12页;MOVX@DPTR,AMOVP0,AINCR0MOVP2,#0FFHMOVA,P2CPLAMOVR3,AL30:DECR3CJNER3,#255,L30CJNER0,#255,K30LJMPSINTC3:RETTAB:DB80H,82H,84H,86H,88H,8AH,8CH,8EH,90H,92H,94H,96H,98H,9AH,9CH,9EHDB0A0H,0A2H,0A4H,0A6H,0A8H,0AAH,0ABH,0ADH,0AFH,0B1H,0B2H,0B4H,0B6H,0B7H,0B9H,0BAHDB0BCH,0BDH,0BFH,0C0H,0C1H,0C3H,0C4H,0C5H,0C6H,0C8H,0C9H,0CAH,0CBH,0CCH,0CDH,0CEHDB0CEH,0CFH,0D0H,0D1H,0D1H,0D2H,0D2H,0D3H,0D3H,0D4H,0D4H,0D4H,0D4H,0D5H,0D5H,0D5HDB0D5H,0D5H,0D5H,0D5H,0D4H,0D4H,0D4H,0D4H,0D3H,0D3H,0D2H,0D2H,0D1H,0D1H,0D0H,0CFHDB0CEH,0CEH,0CDH,0CCH,0CBH,0CAH,0C9H,0C8H,0C6H,0C5H,0C4H,0C3H,0C1H,0C0H,0BFH,0BDHDB0BCH,0BAH,0B9H,0B7H,0B6H,0B4H,0B2H,0B1H,0AFH,0ADH,0ABH,0AAH,0A8H,0A6H,0A4H,0A2HDB0A0H,9EH,9CH,9AH,98H,96H,94H,92H,90H,8EH,8CH,8AH,88H,86H,84H,82H西安文理学院课程设计报告第13页DB80H,7DH,7BH,79H,77H,75H,73H,71H,6FH,6DH,6BH,69H,67H,65H,63H,61HDB5FH,5DH,5BH,59H,57H,55H,54H,52H,50H,4EH,4DH,4BH,49H,48H,46H,45HDB43H,42H,40H,3FH,3EH,3CH,3BH,3AH,39H,37H,36H,35H,34H,33H,32H,31HDB31H,30H,2FH,2EH,2EH,2DH,2DH,2CH,2CH,2BH,2BH,2BH,2BH,2AH,2AH,2AHDB2AH,2AH,2AH,2AH,2BH,2BH,2BH,2BH,2CH,2CH,2DH,2DH,2EH,2EH,2FH,30HDB31H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H,39H,3AH,3BH,3CH,3EH,3FH,40H,42HDB43H,45H,46H,48H,49H,4BH,4DH,4EH,50H,52H,54H,55H,57H,59H,5BH,5DHDB5FH,61H,63H,65H,67H,69H,6BH,6DH,6FH,71H,73H,75H,77H,79H,7BH,7DHEND西安文理学院课程设计报告第14页第二章输出波形的种类与频率的测试2.1测量仪器及测试说明测量仪器：稳压电源、示波器、数字万用表。测量说明：正弦波、矩形波、三角波信号的输出，通过对独立键盘来实现其的不同波形的输出以及其频率的改变。2.2三种波形的仿真波形图如下:图（9）正弦波图形西安文理学院课程设计报告第15页图（10）方波图形图（11）三角波西安文理学院课程设计报告第16页图（12）锯齿波2.3、测试结果各项指标均达到要求。测试数据如下：1）、产生正弦波、方波、三角波、锯齿波基本实现2）、四种波形的频率都可调，但不能步进的调节，可调范围最广为10HZ—1KHZ3）、显示部分基本实现4）、键盘功能实现西安文理学院课程设计报告第17页第三章设计心的及体会通过这次毕业设计，使我深刻地认识到学好专业知识的重要性，也理解了理论联系实际的含义，并且检验了大学三年的学习成果，进一步加深了我对专业知识的了解和认识以及动手的能力。虽然在这次设计中对于所学知识的运用和衔接还不够熟练，作品完成的还不是很出色。但是我将在以后的工作和学习中继续努力、不断完善。这个设计是对我们过去所学知识的系统提高和扩充的过程，为今后的发展打下了良好的基础。致谢：这次作品能顺利完成，要感谢陈老师和杨老师的指导，还有杨浩辉同学的讲解与帮助。在此对老师表示衷心的感谢。西安文理学院课程设计报告第18页第四章附录4.1参考文献[1]戴仙金主编51单片机及其C语言汇编程序开发实例清华大学出版社，2008[2]高吉祥主编全国大学生电子设计竞赛培训系列教程电子工业出版社，2007[3]杨素行主编模拟电子技术基础简明教程高等教育出版社，2007[4]蒋辉平主编单片机原理与应用设计北京航空航天大学出版社20074.2附图图（12）总图