数字信号发生器毕业设计Word格式.docx

1、通过按键控制切换产生正弦波，锯齿波，三角波，方波，各类型信号的频率统一为100HZ，而幅值在-5V+5V范围内可调。本设计电路原理简单，性能较好，具有一定的实用性和参考价值。【关键词】单片机 ,波形发生器 ，D/A电路 DIGITAL SIGNAL GENERATOR DESIGN BASED ON AT89S51【ABSTRACT】The emergence of intelligent machines, which greatly expanded the scope of application of traditional instruments. Intelligent instr

2、ument, with its small size, powerful, low-power advantages of home appliances quickly, research institutes and industrial enterprises has been widely used.The system is a digital waveform generator based on single chip computer. AT89S51 is used as a control core. The system is composed by digital/an

3、alog conversion （DAC0832）,imply circuit （MC1458）,button ISP inferface and LED lights. It can generate square triangle and sine wave,with LED display . The frequency of various types of signal unity of 100HZ, but the amplitude in the-5V +5 V range adjustable. The circuit design is simple, better perf

4、ormance, has some practical and reference value.【KEY WORDS】the single chip computer , the signal generator , D/A conversion绪论91. 波形发生器现状92. 单片机在波形发生器中的运用9第一章 系统设计101. 系统要求112. 系统方案选择与论证11 3. 系统设计原理与思路11第二章 硬件电路的设计12 1. AT89S51的介绍12 2. 资源分配15 3. 最小单片机系统的设计15 4. 各模块电路的设计17 5. ISP接口23第三章 软件设计241. 主程序的设

5、计252. 锯齿波程序的设计253. 三角波程序的设计264. 正弦波程序的设计275. 方波程序的设计28第四章 测试仿真29 1. 软件仿真29 2. 仿真结论分析303. 硬件测试结论分析31绪论1.波形发生器现状 波形发生器作为一种常用的应用电子仪器设备，传统的波形发生器可以完全用硬件电路搭建，如应用555振荡电路可以产生正弦波，三角波，方波等波形，传统的波形发生器多采用这种方式设计，这种方式不应用单片机，但是这种方式存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点，在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟震动等领域往往需要低频信号源，而由硬件搭建的波形发生

6、器效果往往达不到好的效果，而且低频信号源所需要的RC很大，大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度也难以保证，而且体积大，漏电，体积大是该类波形发生器的显著缺点。2.单片机在波形发生器中的应用 随着电子技术的飞快发展，单片机的应用不断的深入，基于单片机的智能仪器的设计技术不断成熟。单片机构成的仪器具有高可靠性，高性价比，单片机技术在智能仪表和自动化等诸多领域有了极为广泛的应用，并应用到各种家庭电器，单片机技术的广泛应用推动了社会的进步。 一块单片机芯片就是一台计算机，单片机的这种特殊的结构形式，使得其在某些应用领域，它承担了大中型计算机和通用微机无法完成的一些工作。单片机有很多优点和特点，归纳

7、有以下几个方面：（1）具有优异的性价比单片机尽可能的把应用所需要的存储器，各种功能的I/O接口集成在一块芯片内，因而其性能优越，而价格性对低廉（2）集成度搞，体积小，可靠性高单片机把各种功能部件集成在一块芯片上，因而集成度高，为大规模集成电路或超大规模集成电路，又内部采用总线结构，因而大大减少了芯片内部之间的连线，这大大提高了单片机的可靠性和抗干扰能力，同时，体积小，对于强磁场环境易于采用屏蔽措施，适合于在恶劣环境下工作。（3）低电压和低功耗单片机大量用于携带式产品和家用消费类产品，低电压和低功耗尤为重要。目前，许多单片机已可在2.2V电压下运行,有的已能在1.2V或0.9V下工作，功耗降至A

8、级,一粒钮扣电池就可长期使用。利用单片机采用程序设计方法来产生低频信号，其下限频率很低。具有线路相对简单，结 构紧凑，价格低廉，频率稳定度高，抗干扰能力强，用途广泛等优点，并且能够对波形进行细微调整，改良波形，使其满足系统的要求。只要对电路稍加修改，调整程序，即可完成功能升级。这里介绍一种采用AT89S51单片机和一片DAC0832数模转换器做成的数字式低频信号发生器，它的特点是价格低、性能高，在低频范围稳定性好、操作方便、体积小、耗电少等。信号发生器与其它相比还具有如下优点：较分立元件信号发生器而言，具有频率高，工作稳定，容易调试等特性；较专用DDS芯片的信号发生器而言，具有结构简单，成本低

9、等特性。（4）控制功能强 单片机体积虽小，但“五脏俱全”，它非常适用于专门的控制用途。为了满足工业控制要求，一般单片机的指令系统中有极丰富的转移指令，I/O口的逻辑操作指令以及位操作指令。其逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。结论：利用单片机采用程序设计方法来产生波形，线路相对简单，结构紧凑，价格低廉，频率稳定度高，抗干扰能力强等优点，而且还能对波形进行细微的调整，改良波形，易于通过程序控制，只要对电路稍加修改，调整程序，就能实现功能的升级。一系统设计1.系统设计要求 （1） 采用AT89S51及DAC0832设计信号发生器（2） 输出信号为正弦波或三角波或阶梯波（3） 输出信号频率为

10、100Hz，幅度-5V+5V可调（4）必须具有信号输出及外接电源、公共地线接口，程序在线下载接口2.总体方案选择与论证 方案一：采用模拟分立元件或单片压控函数发生器（8038）可产生三角波，正弦波等。通过调整外部元件的参数实现频率，幅值，占空比的调整，但是由于元件太过分散，即使使用单片压控函数发生器，参数与外部条件有关。因而产生的波形稳定性差，精度低，抗干扰能力差，价格高，且灵活性差 方案二：采用单片机（AT89S51）和数模转换芯片（DAC0832）实现波形的产生，波形的产生由程序控制，向D/A的输入端按一定的规律发送数据，经过D/A和MC1458产生100HZ频率波形，通过查询键盘或中断控

11、制不同波形的产生。此方案通过编程简化了外部电路，原理简单，容易实现。方案选择：经比较，方案二明显更容易实现课程设计题目的要求。通过编程实现不同波型的产生，并且可以通过按键实现波形的切换。该方案线路简单，结构紧凑，系统稳定，易控制，容易调试等优点，综上分析，选择方案二实现课题要求3.系统设计基本原理和思路（1）系统原理框图如图1 图1波形发生器系统框图（2）原理框图分析：该波形发生器主要由单片机（AT89S51），数模转换电路（DAC0832）,电流/电压转换电路（MC1458），按键和波形指示灯电路，ISP接口等组成。其工作原理为当按下四个按键当中的任何一个按键，就会产生相对应的波形，并且四个

12、LED灯作为不同波形的指示。二硬件电路的设计 1AT89S51的介绍 （1） AT89S51的介绍AT89C51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4K的可编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片机芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。主要性能参数如下：与MCS-51产品指令系统完全兼容4K字节在系统编程（ISP）F

13、lash 闪速存储器1000次擦写周期4.0-5.5V的工作电压范围全静态工作模式：0HZ-33MHZ三级程序加密锁128*8字节内部RAM32个可编程I/O口线2个16位定时/计数器6个中断源全双工串行UART通道低功耗空闲和掉电模式中断可从空闲模式唤醒系统看门狗（WDT）及双数据指针掉电标示和快速编程特性灵活的在系统编程（ISP-字节或页写模式）（2）AT89S51的引脚图图2 AT89S51引 脚 图 实 物 图（3）主要管脚说明P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，