基于单片机技术波形发生器.docx
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基于单片机技术波形发生器
北京联合大学信息学院
《电子系统设计》
——单片机波形发生器
姓 名：
李冬冬
学 号：
2010080303114
系别：
电子工程系
专业：
电子信息工程
组员：
王健民
2013年6月25日
目录
1设计任务2
1.1总体设计方案2
1.11硬件电路设计2
1.12数模转换电路：
3
1.13放大电路：
4
1.14单片机最小系统：
4
1.2软件设计5
1.21软件流程图：
5
1.3设计功能验证：
5
1.31仿真电路：
5
1.32矩形波：
6
1.33锯齿波：
6
1.34三角波：
7
1.35正弦波：
7
1.4硬件实物功能验证（下载）：
8
1.41三角波：
8
1.42正弦波：
8
1.43方波：
9
1.44三角波：
9
1.45实物电路连接：
10
2设计总结11
3附录12
3.1硬件电路元器件清单：
12
3.2程序代码：
12
1设计任务
利用单片机设计一个波形发生器，基本要求：
（1）具有产生正弦波周期性波形的功能；
（2）具有产生方波周期性波形的功能；
（3）具有产生三角波或锯齿波周期性波形的功能；
（4）具有波形存储功能；
（5）输出波形频率范围100Hz~1kHz；
（6）输出波形幅度范围为﹣5V~5V。
（7）自拟。
1.1总体设计方案
图1.1总体设计图
方案设计说明：
按键控制部分共有三个按键，一个用于选择波形，一个用于选择频率，
一个用于调节步长。
1.11硬件电路设计
设计思路：
整体的硬件设计分为三个部分，依次为单片机最小系统、数模转换部分和放大电路。
总体设计电路原理图（以AT89C52设计为例）
图1.2总体设计电路原理图
1.12数模转换电路：
图1.3数模转换电路
功能分析：
DAC0832是常用的8位电流输出型并行低速数模转换芯片，通过下一级的运算放大电路，将输出的电流信号转换为最后输出的电压信号。
1.13放大电路：
图1.4放大电路
功能分析：
将上一级DAC0832的电流输出信号转化为电压输出信号，并通过放大器，将电压的工作范围从0—5V转化为-5—+5V。
1.14单片机最小系统：
图1.5单片机最小系统
功能分析：
执行载入的指令程序，使其能够实现生成正弦波、三角波、方波的功能，并且通过按键输入，可以调节波形频率和进行波形之间的切换。
1.2软件设计
1.21软件流程图：
图1.6软件流程图
1.3设计功能验证：
1.31仿真电路：
图1.7仿真电路
仿真结果：
1.32矩形波：
图1.8矩形波
1.33锯齿波：
图1.9锯齿波
1.34三角波：
图1.20三角波
1.35正弦波：
图1.21正弦波
1.4硬件实物功能验证（下载）：
1.41三角波：
图1.22三角波
1.42正弦波：
图1.23正弦波
1.43方波：
图1.24方波
1.44三角波：
图1.25三角波
1.45实物电路连接：
图1.26实物连接图
2设计总结
这次的单片机波形发生器设计实验，也是在原来的FPGA设计波形发生器的基础上，不仅把将课堂上学到的理论知识与实际应用结了起来，而且使我对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识有了更进一步加深认识，同时在软件编程、排版调试、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高.
从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习工作中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。
此次的温度计设计给我奠定了一个实践基础，我会在以后的学习、生活中磨练自己，使自己适应于以后的竞争。
李冬冬
3附录
3.1硬件电路元器件清单：
电路元器件清单
序号
元器件型号和规格
数量
1
DAC0832数模转换器
1
2
LM324运算放大器
2
3
ATMEL单片机AT89C52
1
4
独立电容30pF/50V
2
5
通用焊接板（单面，3连通孔）
1
6
IC插座DIP40
1
7
晶振12M
1
8
铝电解电容10μF/50V
2
9
1/8W碳膜电阻（5%）8.2kΩ
1
10
轻触按钮开关
1
11
1/8W碳膜电阻（5%）300Ω
1
12
5×2针接插座（CONNSCOKET5×2）
1
13
IC插座DIP20
1
14
IC插座DIP14
1
15
1/8W碳膜电阻（5%）7.5kΩ
1
16
1/8W碳膜电阻（5%）15kΩ
2
17
1/8W碳膜电阻（5%）100Ω
1
18
电容0.1μF/16V
1
19
8针单排插件
2
20
数据端口插接线
8（根）
21
电源端口插接线
4（根）
3.2程序代码：
#include
sbitkey2=P1^2;//步长设置按钮
sbitkey1=P1^1;//定时器控制频率按钮
sbitkey0=P1^0;//波形选择按钮
charflag;//波型输出标置变量
bittime;
unsignedchari;
intnum;
voiddelay（intz）//延时z毫秒
{
intx,y;
for（x=z;x>0;x--）
for（y=124;y>0;y--）;
}
unsignedcharsin（unsignedcharx）//正弦波
{
unsignedcharcodesin_tab[]={0x80,0x83,0x86,0x89,0x8c,0x8f,0x92,0x95,0x98,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,//上半周
0xb0,0xb3,0xb6,0xb9,0xbc,0xbf,0xc1,0xc4,0xc7,0xc9,0xcc,0xce,0xd1,0xd3,0xd5,0xd8,
0xda,0xdc,0xde,0xe0,0xe2,0xe4,0xe6,0xe8,0xea,0xec,0xed,0xef,0xf0,0xf2,0xf3,0xf4,
0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,
0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfe,0xfd,0xfd,0xfc,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,
0xf6,0xf4,0xf3,0xf2,0xf0,0xef,0xed,0xec,0xea,0xe8,0xe6,0xe4,0xe2,0xe0,0xde,0xdc,
0xda,0xd8,0xd5,0xd3,0xd1,0xce,0xcc,0xc9,0xc7,0xc4,0xc1,0xbf,0xbc,0xb9,0xb6,0xb3,
0xb0,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99,0x96,0x92,0x8f,0x8c,0x89,0x86,0x83,0x80,
0x80,0x7d,0x7a,0x76,0x73,0x70,0x6d,0x6a,0x67,0x64,0x61,0x5e,0x5b,0x58,0x55,0x52,//下半周期
0x4f,0x4c,0x49,0x46,0x43,0x41,0x3e,0x3b,0x39,0x36,0x33,0x31,0x2e,0x2c,0x2a,0x27,
0x25,0x23,0x21,0x1f,0x1d,0x1b,0x19,0x17,0x15,0x14,0x12,0x10,0x0f,0x0d,0x0c,0x0b,
0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x03,0x02,0x02,0x01,0x01,0x00,0x00,0x00,
0x00,0x01,0x01,0x02,0x02,0x03,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0b,0x0c,0x0d,
0x0f,0x10,0x12,0x13,0x15,0x17,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x23,0x25,0x27,0x2a,0x2c,
0x2e,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3b,0x3d,0x3e,0x40,0x43,0x46,0x48,0x4b,0x4e,0x51,0x54,
0x57,0x5a,0x5d,0x5f,0x60,0x63,0x66,0x69,0x6b,0x6d,0x6f,0x72,0x74,0x76,0x78,0x7a,0x7e,0x80};
returnsin_tab[x];
}
voidDAC0832（unsignedcharx）
{
P2=x;
}
voidtime0（）interrupt1
{
TH0=256-num;
TL0=256-num;
time=1;
}
voidfrequency（）
{
if（key0==0）////key0控制flag，波形选择
{
delay（5）;
if（key0==0）//再次检测
{
while（!
key0）;//等待按键释放
flag++;//按一下加1
if（flag==4）//大于2返回0
flag=0;
}
}
if（key1==0）//检测P21是否按下,定时器控制频率
{
delay（5）;
if（key1==0）//再次检测
{
while（!
key1）;
num=num+1;//按一下减10
if（num==25）//小于5，返回5
num=10;
}
}
}
voidmain（）
{
chard;
d=1;
TMOD=0X02;
num=10;
TH0=256-num;//num用来控制采样一个点所用的时间
TL0=256-num;
ET0=1;//定时器0中断的相关设置
EA=1;
TR0=1;
flag=2;//开始时有输出
i=0;
while
（1）
{if（key2==0）//按一下key2，d自加1，用于设置步长，可改变频率
{
delay（5）;
if（key2==0）
{
while（!
key2）;
d++;
if（d==21）//当d=21，d变为1
{d=1;}
}
}
frequency（）;
if（time==1）
{
time=0;
if（i>255）
i=0;
else
i=i+d;//设置后的步长
switch（flag）
{
case0:
DAC0832（i）;break;//当flag=0时，锯齿波
case1:
if（i>127）//当flag=1时，三角波
DAC0832（255-2*i）;
else
DAC0832（2*i）;
break;
case2:
DAC0832（sin（i））;//当flag=2时，正弦波
break;
case3:
if（i>127）//当falg=3时，方波
DAC0832（0）;
else
DAC0832（255）;
break;
default:
break;
}
}
}
}
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