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1、智能仪器课程设计设计题目 ： 函数信号发生器设计学生姓名 ： 赵鑫、罗承波、江再农学院名称 ： 机械工程学院班级 ： 测控技术与仪器 062 班学号 ：200646000227、20064600222、20064600215指导教师 ： 袁锋伟、王玉林、蒋彦2009 年 6 月i设计任务：设计一个函数信号发生器，具体指标如下：1 采用 AT89S51 及 DAC0832 设计函数信号发生器；2 输出函数信号为正弦波或三角波或阶梯波；3 输出信号频率为 100Hz，幅度 0-10V 可调；4 必须具有信号输出及外接电源、公共地线接口ii低频函数信号发生器的设计摘要：信号发生器是一种常用的信号源，
2、广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。目前使用的信号发生器大部分是利用分立元件组成的体积大，可靠性差，准确度低。课程设计需要各个波形的基本输出，这些波形的实现的具体步骤：正弦波的实现是非常麻烦的。它的实现过程是通过定义一些数据，然后执行时直接输出定义的数据就可以了。而三角波，则每次累加 1，当达到初值时，每次累减 1，算出延时时间，也就达到要求了，阶梯波和三角波类似！该设计使用的是 AT89S51 单片机构成的发生器，可产生三角波、方波、正弦波等多种波形，波形的频率可用程序控制改变。在 单片机上加外围器件独立式开关，通 过开关控制波形的选择。在单片机的输出端口接 DAC0832
3、进行 DA 转换，再通过运放进行波形调整，最后输出波形接在示波器上显示。关键词：信号发生器；单片机；波形调整iiiThe design of low- frequency function signal-generatorAbstract ：Signal generator is a common signal source, widely used in electronic circuits, automatic control systems and experiments in areas such as teaching. Currently used by most of the
4、signal generator is composed of discrete components use bulky, poor reliability, low accuracy. Curriculum design of the basic needs of all the output waveform, the waveform of the specific steps to achieve: the realization of sine wave is very troublesome. It is through the implementation of the def
5、inition of some data, and then direct the output when the definition of the implementation of the data on it. The triangle wave, then add 1 each time, when the initial value to reach every tired by 1, calculate the delay time, they meet the requirement, the ladder-wave and triangular wave similar! T
6、he design is composed of single-chip AT89S51 generator can produce the triangular wave, square wave, sine wave, etc., waveform control can be used to change the frequency. Increase in single-chip peripheral devices on stand-alone switch, switch control through the choice of waveform. Output ports in
7、 the MCU access to DA converter DAC0832, and then through the operational amplifier to adjust the waveform, then the final output waveform in the oscilloscope display.Key words: signal generator；single-chip microcomputer；wave-form adjustmentiv目 录1、设计概述1.1、设计任务-11.2、设计思想-12、硬件资料2.1、芯片资料 -23、软件系统设计3.1
8、、正弦波设计流程图-43.2、三角波设计流程图-53.3、阶梯波设计流程图-74、系统的组装与调试4.1、protel 原理图- -84.2、protues 原理图- -85、函数发生器程序-9v6、操作说明-117、总结及心得体会-128、问题解答-12参考文献-121第 一 页，共 12 页函数信号发生器设计1、设计概述1.1、设计任务：设计一个函数信号发生器，具体指标如下：1 采用 AT89S51 及 DAC0832 设计函数信号发生器；2 输出函数信号为正弦波或三角波或阶梯波；3 输出信号频率为 100Hz，幅度 0-10V 可调；4 必须具有信号输出及外接电源、公共地线接口1.2、主
9、要设计思想从此题的要求我的设计思路分以下几步：（一） 、课设需要各个波形的基本输出。如输出三角波、梯形波、正弦波。这些波形的实现的具体步骤：正弦波的实现是非常麻烦的。它的实现过程是通过定义一些数据，然后执行时直接输出定义的数据就可以了。然而为了实现 100HZ 的频率，终于发现，将总时间除了总步数，根据每步执行时间，算出延时时间，最终达到要求，然后建一个表通过查表来进行输出，这样主要工作任务就落到了建表的过程中。这样做的好处在于，查表所耗费的时钟周期相同，这样输出的点与点之间的距离就相等了，输出的波形行将更趋于完美，当然更让我们感到的高兴的是它输出波形的频率将近达到了 100 赫兹，能够满足我
10、们设计的扩展要求了。而三角波，则每次累加 1，当达到初值时，每次累减1，算出延时时间，也就达到要求了，阶梯波和三角波类似。（二） 、这次做的三种波形可以相互转换，这个实现起来找了很多人最终发现，在每次循环之初进行扫描，而在每个中断入口处，对中断优先级进行设定，最终达到设计目的。如下图所示正弦波函数信号发生器三角波100HZ阶梯波100HZ中断1中断0扫描中断返回 中断返回图 1.1第 二 页，共 12 页2、硬件资料21、芯片功能介绍（1） 、DAC0832 芯片介绍：DAC0832 为一个 8 位 D/A 转换器,单电源供电,在+5+15V 范围内均可正常工作。基准电压的范围为10V,电流建
11、立时间为 1s,CMOS 工艺,低功耗 20mW。DAC0832 的内部结构框图如下图所示。DAC0832 的外部引脚及功能介绍图如下：（2） 、DAC0832 的应用：DAC0832 一是用作单极性电压输出，二是用作双极性电压输出，最后是用作程控放大器。（3） 、DAC0832 与 8031 的连接方式：DAC0832 的与单片机的连接方式有三种方式：一、单缓冲二、双缓冲、三是直通方式。本程序采用的是方式一即单缓冲方式，ILE 为高电平,CS、WR1、WR2、XFER 为低电平。第 三 页，共 12 页.I/O 口引脚： P0、P1、P2、P3 为 4 个 8 位 I/O 口的外部引脚.RS
12、T/VPD（9 脚）RST:单片刚接上电源时，其内部各寄存器处于随机状态，在此脚输入 24 个时钟周期宽度以上的高电平将使单片机复位。单片机正常工作时，此脚应为0.5V 低电平。VPD:备用电源输入端。当 Vcc 下降到低于规定的值，而 VPD 在其规定的电压范围内（50.5V）时，VPD 就向内部 RAM 提供备用电源以保持内部 RAM 的数据。ALE/PROG（30 引脚）ALE 引脚输出为地址锁存允许信号,当单片机上电工作 后,ALE引脚不断输出正脉冲信号. 当访问片外存储器时，ALE(地址锁存允许信号)输出脉冲的负跳沿用于 16 位地址的低 8 位锁存信号。不访问片外存储器，ALE 端
13、以时钟振荡器频率的 1/6 固定输出正脉冲。在访问外部数据存储器时（执行 MOVX 指令） ，ALE 会丢失一个ALE 脉冲。MCS-51 单片机的片外总线结构MCS-51 系列单片机片外引脚可以构成如上图所示的三总线结构：地址总线（AB） 数据总线（DB） 控制总线（CB）8031 各个口的功能定义3、软件系统设计第 四 页，共 12 页3.1、正弦波设计流程图及思想正弦波的实现则相对比较复杂，因为正弦波的实现是输出各个点的值就行了，可是各个点值则要通过正弦函数来求出，不过这些值直接去网上下载下来使用就可以了。输出的数据刚好是 256 个数据，这样则可以直接相加就行了。3.2、三角波的实现过
14、程三角波的实现是设置一个初值，然后进行加数，同样是加到某个数之后再进行减数，减到初值之后就再返回到先前的操作，这个操作跟锯齿波的实现是相似的。此程序输入的 VREF 的电压是 5V，因此该波形输出的最大频率是初值为 00H 和最终值为 0FFH，且步数为 1，这样输出的波形是最大的。题目要求输出频率 100HZ，算出程序每步应该延续多少微秒，5ms/256 即为循环一次所需时间开 始MOV R3，#00HMOV DPTR,#SETTABMOVC A,A+DPTRMOV DPTR,#2FFFHHMOVX DPTR,AINC R3MOV A,#R3延时 23us第 五 页，共 12 页给 A 设置
15、初值MOV DPTR，#2FFFHMOVX DPTR，AINC A,延时 9us判断 A 是否已满？否DEC A判断是否等于初值？是中断 1判断 P3.2 是否为 0是否，阶梯波MOVX DPTR，A延时 9us否中断返回第 六 页，共 12 页3.3、阶梯波的实现过程及实验仿真波形图阶梯波的实现是设置一个初值 00H，然后进行加数 16，同样是加到某个数之后再进行减数，减到初值之后就再返回到先前的操作，在每个加数与减数时延时，达到频率 100HZ的要求。这个操作跟三角波的实现是相似的。为了实现阶梯波，编程的时间最多，每次总是出现锯齿状的阶梯波，其中还曾经用过定时控制，可是只能实现一个延时，其余的都
