低频信号发生器.docx

1、低频信号发生器课程设计报告课程名称： 电子测量与应用 设计题目： 低频信号发生器 系 别： 机电工程系 专业班级： 08级XXXXXXXXX班 学生姓名： 何衣儿 学 号： 0201308XXXX 指导老师： 真水无香 设计时间： 2010.12.26 河南质量工程职业学院目录引言11、工作原理22、硬件电路设计.32.1 AT89C52单片机简介.32.2 D/A转换器.42. 3与AT89C52单片机的接口42. 4键盘控制和显示电路53、软件设计. 53. 1初始化模块设计 .63. 2键盘扫描程序的设计.63. 3波形产生模块的设计.7致谢.9参考文献.10河南质量工程职业学院机电工程

2、系课程设计任务书专业班级XXXXX学号 0201308XXX学生姓名何衣儿指导教师真水无香设计题目低频信号发生器主要设计内容一、设计任务和要求：设计可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波及其他任意波形的信号发生器二、设计内容：低频信号发生器三、设计的作用、目的：波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变主要技术指标单片机控制D/A转换器产生各类信号的硬件电路和软件编程、DAC0832 D/A转换器的原理和使用方法、AT89C52以及与设计电路工 作计划及安排12月8号12月10号 查找资料12月13号12月17号 初步拟定方案12月21号12月26号 设计整理成稿主要参考资料及文献电子测量及应用

3、单片微型机原理,应用与实验单片机基础引 言波形发生器亦称函数信号发生器,作为实验用信号源,是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。目前,市场上常见的波形发生器多为纯硬件搭接而成,且波形种类有限,多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。如555振荡电路便是产生正弦波、三角波和方波可取的途径之一。但是这种电路存在波形质量差、控制难、可调范围小、电路复杂和体积大等缺点。利用单片机通过程序设计方法来产生低频信号,其频率底线很低,具有线路相对简单、结构紧凑、体积小、价格低廉、频率稳定度高、抗干扰能力强、用途广泛等优点。现介绍利用AT89C52单片机和2片DAC0832 D/A转换器组成的数字式

4、低频信号发生器,可输出任意波形。波形信号频率范围为1Hz10 kHz,信号电压范围为-5V+5 V,并且输出电压幅值可以在0 V5 V范围内调节。输出信号非线性失真低于0. 1%,频率稳定度达0. 1% /h。1.工作原理任意波形函数发生器采用直接数字合成技术,可以提供各种常用波形,其输出波形是通过单片机系统建立的。工作过程为:在一个单片机的存储器中存入波形数据,当要产生波形输出时,所存信息经D/A转换器形成模拟量,波形再通过一个放大器来调整驱动和传输能力。由于该信号发生器以模拟量形式输出的波形是在单片机内部存储的数字信号的控制下形成的,所以在构建波形时,具有时域、频域和视觉上的灵活性1。任意

5、波形函数发生器是依据存储器中的数值来构建波形的,在存储器的数据中定义的一个波形的起始点与结束点之间的采样点数决定了波形的频率。输出波形频率f0由下式决定: f0=fs（n1-n2）式中n1、n2为所要构建波形的第一个和最后一个采样点,在存储器中的对应位置序号fs为采样频率。通过改变或重新设置这个参数即可得到不同频率的输出波形。现以正弦波为例,设要产生的正弦波为U(t) =Umsin 2ft,周期T=1/f,我们把每个周期平均分成P个区间。每个区间间隔为T=T /P,在T区间内, U(t)的值为常数。即认为:0t T时,U(t) =U(0);Tt 2T时,U(t) =Umsin(2fT);2Tt

6、 3T时,U(t) =Umsin(2f2T);即:U(t) =Umsin(2fiT)(iTt 65 536时,CPU将T0和T1串联起来使用。T0/T1被调用后开始计数,总定时时间到,输出一个点,反复循环,从而在一个周期内输出完整波形。设计中软件分为初始化模块、显示模块、键盘扫描模块、键值处理模块和波形产生模块。3. 1初始化模块设计初始化模块的作用是将用户需要的内存单元清零,清除系统原始数据对系统的影响。之后在显示电路中显示全0,对观察以后的数据输入情况有很大帮助。设计中主要用到了30H到40H的内存空间。因此,这里主要对这部分单元清零,并且将数据存储指针初始化。具体程序如下:FIRSTA:

7、 MOV R0, #30H /初始化MOV R1, #10H /30H40H循环清零(R1为个数指针)CLLOOP: MOV R0, #00HINC R0DJNZ R1, CLLOOPRET3. 2键盘扫描程序的设计键盘扫描程序的作用是从键盘获取按键信息,根据按键信息来执行命令操作。这部分是用户对系统进行操作的唯一途径。这部分程序的正确编写是确保人机正常对话的前提保证。键盘工作原理为:行线通过电阻接+5 V,当键盘上没有键闭合时所有的行线和列线都断开,行线呈高电平。当键盘上某一个键闭合时,则该键对应的行线和列线被短路,此时,行线的状态由列线决定。通过给列线置0(低电平),判断行线的状态,可以判

8、断出是哪个键闭合6。键盘扫描程序流程图如图3所示。图3：键盘扫描程序流程3. 3波形产生模块的设计波形产生模块是设计的关键,其精度如何,关键在于波形产生模块设计的合理性。系统设计中采用的是用单片机产生信号,而单片机只能产生数字信号,无论是信号频率还是信号幅度都是离散的点,这些点的产生是根据不同波形情况采用不同的方法由计算机来完成的。其中方波的产生方法比较简单,只要定时地向外输出0FFH和00H即可。正弦波的产生是通过对标准正弦波进行采样输出而得到的,采样间隔越小,正弦波的输出精度就越高,失真度越小。对于三角波,就是实现2次循环,通过由最小值到最大值和由最大值到最小值的循环来实现三角波的输出。

9、STR1: MOV R2,#00H /通过上升和下降来产生三角波STR2: MOV A,R1 /电压随时间上升MOV P1,AINC R1CJNE R1,#0FFH, STR2STR3: DEC R2 /电压随时间下降MOV A,R2MOV P1,ACJNE R2,#00H, STR3SJMP STR1 /循环三角波产生的程序致谢：光阴似箭，日月如梭，三年的大学生活即将过去。在漫长的人生旅程中，三年时间并不算长，但对我而言，是磨砺青春、挥洒书生意气的三年，也是承受师恩、增长才干、提高学识的三年。我即将投入到火热的工作和事业中。在此，谨对培育我的母校、教导我的老师、帮助我的同学们致予最诚挚的谢意

10、和敬意。 在河南质量工程职业学院学习的三年里，我亲身体会到各位老师和前辈们严谨求实的治学态度、渊博卓著的学识才华和传道授业、以身作则、高尚无私的敬业精神，已经超脱了知识传授和文化交流的范畴，形成独立自主、兼容并包的治学氛围和积极进取、紧贴实际、关心家国的人文情怀。我为能在河南质量工程职业学院学习而感到荣幸和自豪，相信这将是我人生当中最重要最难忘的一段经历。 在此，我特别要感谢我的课程设计指导老师真水无香老师，我还要感谢给予我很多关心和帮助的同学们，三年学习生活使我们结下深厚的友谊。参考文献【1】刘国林,殷贯西.电子测量M.北京:机械工业出版社, 2003【2】张友德,赵志英,涂时亮.单片微型机原理,应用与实验 M.上海:复旦大学出版社, 2007声明：本课程设计，由学生上网下载整理，如有雷同在所难免，仅供参考