基于51单片机的 正弦信号发生器的设计.docx

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基于51单片机的正弦信号发生器的设计

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。

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

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

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：

图（8）程序流程图 

1.6源程序

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG0100H

MAIN:

JNBP1.0,P10

JNBP1.1,P11

JNBP1.2,P12

JNBP1.3,P13

LJMPMAIN

P10:

MOVR7,#00H

LCALLSQU

LJMPMAIN

P11:

MOVR7,#01H

LCALLSAW

LJMPMAIN

P12:

MOVR7,#02H

LCALLTRI

LJMPMAIN

P13:

MOVR7,#03H

LCALLSIN

LJMPMAIN

SQU:

JNBP1.1,N1

JNBP1.2,N2

JNBP1.3,N3

LJMPSSQU

N1:

MOVR7,#01H

LJMPTC0

N2:

MOVR7,#02H

LJMPTC0

N3:

MOVR7,#03H

LJMPTC0

SSQU:

CJNER7,#00H,TC0

MOVR0,#00H

;MOVDPTR,#7FFFH

K00:

;MOVA,#0FFH

;MOVX@DPTR,A

MOVP0,#0FFH

MOVP2,#0FFH

MOVA,P2

CPLA

MOVR3,A

L00:

DECR3

CJNER3,#255,L00

INCR0

INCR0

CJNER0,#254,K00

MOVR0,#00H

K01:

;MOVA,#00H

;MOVX@DPTR,A

MOVP0,#00H

MOVP2,#0FFH

MOVA,P2

CPLA

MOVR3,A

L01:

DECR3

CJNER3,#255,L01

INCR0

INCR0

CJNER0,#254,K01

LJMPSQU

TC0:

RET

SAW:

JNBP1.0,N4

JNBP1.2,N5

JNBP1.3,N6

LJMPSSAW

N4:

MOVR7,#00H

LJMPTC1

N5:

MOVR7,#02H

LJMPTC1

N6:

MOVR7,#03H

LJMPTC1

SSAW:

CJNER7,#01H,TC1

MOVR0,#0FFH

;MOVDPTR,#7FFFH

K10:

;MOVA,R0

;MOVX@DPTR,A

MOVP0,R0

MOVP2,#0FFH

MOVA,P2

CPLA

MOVR3,A

L10:

DECR3

CJNER3,#255,L10

INCR0

CJNER0,#255,K10

LJMPSAW

TC1:

RET

TRI:

JNBP1.0,N7

JNBP1.1,N8

JNBP1.3,N9

LJMPTTRI

N7:

MOVR7,#00H

LJMPTC2

N8:

MOVR7,#01H

LJMPTC2

N9:

MOVR7,#03H

LJMPTC2

TTRI:

CJNER7,#02H,TC2

MOVR0,#00H

;MOVDPTR,#7FFFH

K20:

;MOVA,R0

;MOVX@DPTR,A

MOVP0,R0

MOVP2,#0FFH

MOVA,P2

CPLA

MOVR3,A

L20:

DECR3

CJNER3,#255,L20

INCR0

INCR0

CJNER0,#254,K20

K21:

;MOVA,R0

;MOVX@DPTR,A

MOVP0,R0

MOVP2,#0FFH

MOVA,P2

CPLA

MOVR3,A

L21:

DECR3

CJNER3,#255,L21

DECR0

DECR0

CJNER0,#0,K21

LJMPTRI

TC2:

RET

SIN:

JNBP1.0,N10

JNBP1.1,N11

JNBP1.2,N12

LJMPSSIN

N10:

MOVR7,#00H

LJMPTC3

N11:

MOVR7,#01H

LJMPTC3

N12:

MOVR7,#02H

LJMPTC3

SSIN:

CJNER7,#03H,TC3

MOVR0,#00H

;MOVDPTR,#7FFFH

K30:

MOVA,R0

MOVDPTR,#TAB

MOVCA,@A+DPTR

;MOVDPTR,#7FFFH

;MOVX@DPTR,A

MOVP0,A

INCR0

MOVP2,#0FFH

MOVA,P2

CPLA

MOVR3,A

L30:

DECR3

CJNER3,#255,L30

CJNER0,#255,K30

LJMPSIN

TC3:

RET

TAB:

DB80H,82H,84H,86H,88H,8AH,8CH,8EH,90H,92H,94H,96H,98H,9AH,9CH,9EH

DB0A0H,0A2H,0A4H,0A6H,0A8H,0AAH,0ABH,0ADH,0AFH,0B1H,0B2H,0B4H,0B6H,0B7H,0B9H,0BAH

DB0BCH,0BDH,0BFH,0C0H,0C1H,0C3H,0C4H,0C5H,0C6H,0C8H,0C9H,0CAH,0CBH,0CCH,0CDH,0CEH

DB0CEH,0CFH,0D0H,0D1H,0D1H,0D2H,0D2H,0D3H,0D3H,0D4H,0D4H,0D4H,0D4H,0D5H,0D5H,0D5H

DB0D5H,0D5H,0D5H,0D5H,0D4H,0D4H,0D4H,0D4H,0D3H,0D3H,0D2H,0D2H,0D1H,0D1H,0D0H,0CFH

DB0CEH,0CEH,0CDH,0CCH,0CBH,0CAH,0C9H,0C8H,0C6H,0C5H,0C4H,0C3H,0C1H,0C0H,0BFH,0BDH

DB0BCH,0BAH,0B9H,0B7H,0B6H,0B4H,0B2H,0B1H,0AFH,0ADH,0ABH,0AAH,0A8H,0A6H,0A4H,0A2H

DB0A0H,9EH,9CH,9AH,98H,96H,94H,92H,90H,8EH,8CH,8AH,88H,86H,84H,82H

DB80H,7DH,7BH,79H,77H,75H,73H,71H,6FH,6DH,6BH,69H,67H,65H,63H,61H

DB5FH,5DH,5BH,59H,57H,55H,54H,52H,50H,4EH,4DH,4BH,49H,48H,46H,45H

DB43H,42H,40H,3FH,3EH,3CH,3BH,3AH,39H,37H,36H,35H,34H,33H,32H,31H

DB31H,30H,2FH,2EH,2EH,2DH,2DH,2CH,2CH,2BH,2BH,2BH,2BH,2AH,2AH,2AH

DB2AH,2AH,2AH,2AH,2BH,2BH,2BH,2BH,2CH,2CH,2DH,2DH,2EH,2EH,2FH,30H

DB31H,31H,32H,33H,34H,35H,36H,37H,39H,3AH,3BH,3CH,3EH,3FH,40H,42H

DB43H,45H,46H,48H,49H,4BH,4DH,4EH,50H,52H,54H,55H,57H,59H,5BH,5DH

DB5FH,61H,63H,65H,67H,69H,6BH,6DH,6FH,71H,73H,75H,77H,79H,7BH,7DH

END

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

 图（10）方波图形 

图（11）三角波

图（12）锯齿波

2.3、测试结果 

    各项指标均达到要求。

测试数据