信号发生器.docx
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信号发生器
课题设计（论文）
题目名称基于单片机的波形发生器设计
课程名称单片机原理
学生姓名
学号
系、专业
指导教师
2010年6月28日
邵阳学院课程设计（论文）任务书
年级专业
学生姓名
学号
题目名称
基于单片机的简易波形发生器
设计时间
2010年5月31日—2010年6月30日
课程名称
单片机原理及在电气测控学科中的应用
课程编号
121200105
设计地点
数字控制与PLC实验室（305）
一、课程设计（论文）目的
课程设计是在校学生素质教育的重要环节，是理论与实践相结合的桥梁和纽带。
单片机课程设计，要求学生更多的完成软硬结合的动手实践方案，解决目前学生课程设计过程中普遍存在的缺乏动手能力的现象.《单片机课程设计》是继《电子技术》、和《单片机原理与应用》课程之后开出的实践环节课程，其目的和任务是训练学生综合运用已学课程“电子技术基础”、“单片机原理及应用”的基本知识，独立进行单片机应用技术和开发工作,掌握单片机程序设计、调试和应用电路设计、分析及调试检测。
二、已知技术参数和条件
设计要求掌握单片机的基本原理；掌握具有一定功能电路的设计；掌握程序设计的方法。
1、D/A转换芯片，如DAC0832；按键开关。
2、89C51系列单片机；
3、KEIL软件；Wave软件
4、THKSCM-1型单片机实验系统。
三、任务和要求
设计简易波形发生器，要求如下：
1、设计三个按键，分别控制不同类型波形输出。
2、按键1闭合时，系统输出方波信号
3、按键2闭合时，系统输出三角波信号
4、按键3闭合时，系统输出锯齿波信号
可在以上基础上任意发挥。
注：
1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；
2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。
四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）
1、李华.MCS-51系列单片机实用接口技术（第2版）.北京航空航天大学出版社,2001
2、单片机实验与实践教程，北京航空航天大学出版社，何立民等2004年7月
3、求是科技.单片机典型模块设计实例导航（第2版）.人民邮电出版社,2008
4、THKSCM-1型单片机实验系统实验指导书、KEIL软件，WAVE软件
5、数字控制与PLC实验室”THKSCM-1型单片机实验系统”。
5、进度安排
2010年6月1日-7日：
收集和课程设计有关的资料，熟悉课题任务何要求
2010年6月8日-12日：
总体方案设计
2010年6月13日-18日日：
硬件电路设计
2010年6月19日-23日：
软件设计
2010年6月24日-25日：
系统调试改进
2010年6月26日-28日：
整理书写设计说明书
2010年6月29-30日：
答辩并考核
六、教研室审批意见
教研室主任（签字）：
年月日
七|、主管教学主任意见
主管主任（签字）：
年月日
八、备注
指导教师（签字）：
学生（签字）：
邵阳学院课程设计（论文）评阅表
学生姓名学号
系专业班级
题目名称基于单片机的波形发生器课程名称单片机
一、学生自我总结
通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。
既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。
我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，查找资料的能力便会使我们受益非浅。
在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。
有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。
自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。
为以后的工作积累了经验，增强了信心。
学生签名：
年月日
二、指导教师评定
评分项目
平时成绩
论文
答辩
综合成绩
权重
30
40
30
单项成绩
指导教师评语：
指导教师（签名）：
年月日
注：
1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；
2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。
摘要
本系统是基于89C51单片机的数字式低频信号发生器。
采用89C51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）、按键和8位数码管等。
通过按键控制可产生方波、三角波、正弦波等，同时用数码管指示其对应的频率。
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89C51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，89C51的基础理论，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。
信号频率幅度也按要求可调。
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：
89C51；DAC0832；LM324；8位数码管显示
目录
1前言………………………………………………………………………6
2系统总体设计……………………………………………………………7
3硬件设计…………………………………………………………………8
3.1自制稳压电源模块设计…………………………………………………8
3.2单片机最小系统………………………………………………………9
3.3D/A转换器…………………………………………………………11
4系统软件设计……………………………………………………………13
4.1波形数据表的生成……………………………………………………13
4.2软件设计……………………………………………………………14
5系统调试分析……………………………………………………………22
5.1硬件调试………………………………………………………………22
5.2软件调试………………………………………………………………22
5.3整机调试………………………………………………………………22
6PROTEUS仿真电路图及结果……………………………………………23
7课程设计的总结与体会…………………………………………………24
附录A…………………………………………………………………………
附录B…………………………………………………………………………
参考文献……………………………………………………………………25
致谢…………………………………………………………………………25
1.前言
单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
波形发生器是一种数据信号发生器，在调试硬件时，常常需要加入一些信号，以观察电路工作是否正常。
用一般的信号发生器，不但笨重，而且只发一些简单的波形，不能满足需要。
例如用户要调试串口通信程序时，就要在计算机上写好一段程序，再用线连接计算机和用户实验板，如果不正常，不知道是通讯线有问题还是程序有问题。
用E2000/L的波形发生器功能，就可以定义串口数据。
通过逻辑探勾输出，调试起来简单快捷。
基于单片机的简易波形发生器是一种常用的信号源,它广泛地应用在电子技术实验、自动控制系统和其他科研领域。
目前,简易波形发生器的构成方法有很多,例如采用DDS（Direct2DigitalSynthesis）型的任意波发生器、采用专用的信号发生芯片MAX038以及传统的AWG。
本设计源于2007年全国大学生电子制做大赛,通过分析比较后采用传统的方法来实现多功能波形发生器。
借助高性能单片机运算速度高,系统集成度强的优势,设计的这种信号发生器,比以前的数字式信号发生器具有硬件简单,理解及实现起来较容易,该方案的设计思路较为清晰,且容易对频率和幅值进行控制等优点。
2.系统总体设计
根据系统设计的要求，我们得出系统整体组成结构如图2.1所示。
系统的控制核心采用89C51单片机，该单片机具有加密性强、超强抗干扰、超低功耗和在系统可编程等特点,因此满足了本系统开发的需要。
单片机负责控制信号发生单元的工作状况，根据外部的输入改变程序运行的状态，使信号发生发生单元能产生所需的波形，经转换和放大后输出。
按钮开关
单片机控制单元
信号输出
放
大
电
路
D/A
脉冲
图2.1系统设计总框图
3.硬件设计
本部分详细介绍了基于单片机89C51的信号发生器的硬件设计。
硬件系统所需要完成的功能是将按键信息通过P1口输送到单片机内部进行波形的选择，再经过D/A转换和放大电路得到所需的波形。
本系统硬件设计主要由单片机、D/A转换、放大器、按钮开关、脉冲信号五部分组成。
其硬件设计框图如图3.1所示。
图3.1系统硬件框图
3.1自制稳压电源模块设计
根据系统设计的需要,首先要解决系统的稳定电源的来源问题。
在此,我们设计并制作了一种稳压电源,依系统需要提供±12V和+5V三种直流电源。
在此,我们引入交流220V电源,通过变压器的电压变换和隔离、桥式全波整流、电容滤波,再通过三端稳压器稳压后把电源提供给各个电路模块。
为使单片机最小系统正常、稳定的工作,采用稳定度高的78、79系列三端固定集成稳压器,根据实验室现有条件,该系统电源选择了7812,7912,7805三种型号的三端稳压器。
其中，+5V直流电源电路图如图3.2所示。
图3.2+5V稳压电源电路
3.2单片机最小系统
MCS-51是INTEL公司在成功推广的MCS-48单片机基础上加以改进而成的8位单片机。
这种单片机大约是上世纪70年代末推出的，内部程序可重写的为8751，外扩程序的是8031，一次性生产，不可改变程序的是8051。
外形一般为DIP40封装。
不久又推出了增强型的8052，其资源更加丰富。
以后又采用CHMOS技术推出了89C51,耗电大大降低。
标准的51为4K程序空间，128字节的RAM，32条端口，5个中断，2个定时/计数器，12个时钟周期执行一条基本指令，最长的除法为48个周期。
52为8K程序空间，256字节的RAM，32条端口，6个中断，3个定时/计数器。
89C51单片机的基本结构框图如图3.3所示。
图3.389C51单片机结构框图
89C51芯片内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。
反相放大器的输入端为XTAL1,输出端为XTAL2,两端跨接石英晶体及两个电容就可以构成稳定的自激振荡器。
电容器C1和C2通常取30uF左右，可稳定频率并对振荡频率有微调作用。
振荡脉冲频率范围为0至24MHZ.
晶体振荡器的频率为f，振荡信号从XTAL2输入到片内的时钟发
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