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1、7.4 基于单片机的函数波形发 生器设计n7.4.1 设计（实习）任务n7.4.2 基于AT89S52的函数信号发生器设 计与仿真n7.4.3 电路PCB的设计与制作n7.4.4 单片机函数信号发生器的程序下载 和测试7.4.1 设计（实习）任务n1. 设计（实习）目的通过一个单片机应用系统设计，熟悉利用Keil软件 编写编译C51源程序，会应用Proteus进行单片机系统 的仿真，熟悉使用Protel软件设计PCB电路。学习 实物电路的制作装配、调试技术。学习利用万用表、 示波器、信号源、电源等设备调试硬件、软件的方法 。培养学生在单元电路设计、系统电路分析、整机联 调、计算机辅助设计和信息
2、处理等方面的综合能力。 培养和提高学生的科研素质、工程意识和创新精神。7.4.1 设计（实习）任务n2. 设计（实习）要求以AT89S52单片机和DA转换器为核心，设计并制 作一个多种波形的低频函数信号发生器，要求频率可 调，可以产生方波、正弦波、三角波、锯齿波等多种 波形，通过按键指定波形种类和频率增减，在数码管 上显示频率值及波形种类。电路的原理框图如图7-38 所示：7.4.1 设计（实习）任务图7-38函数信号发生器原理框图7.4.1 设计（实习）任务n3. 设计（实习）步骤n（1）明确系统设计任务和要求对设计任务分析，了解性能、指标、内容及要求 ，充分理解题目的要求、每项指标的含义，
3、这是完成 综合设计的前提。n（2）制订方案与构建总体框图对同一个题目，实现的方案可能是多种，实现的 途径和技术路线也可能是多方面的。可以将不同的方 案与途径加以对比。从中选择一种方案来实现。选择 的原则一般是“容易实现，设计巧妙，性价比高”。7.4.1 设计（实习）任务一旦方案选定，就着手构建总体框图，将系统分 解成若干模块，明确每个模块的大体内容和任务、各 模块之间的连接关系以及信号在各模块之间的流向等 等。总体方案与框图十分重要，有了总体方案与框图 ，再将总体指标分配给各个模块，指挥与协调各模块 的工作，以达到总体项目的设计要求。n（3）查找资料、选取核心芯片、设计单元电路、计算 参数。7
4、.4.1 设计（实习）任务器件尽量选用常见的、通用性好、价格相对低廉 、手头有的或容易买到的。在元器件选用中，必须注 意以下方面：电源电压范围；是单电源供电还是双电 源供电；元器件的主要指标，不外乎是速度和精度两 方面；元器件之间的电平匹配等。（推荐主要器件：单片机AT89S52、DAC0832、LM324 、四位一体阳数码管、三极管9012）单元电路设计：要注意考虑前后级的关系。各元件参数计算：电路电压、电流、阻抗、功率和标 称值。注意：尽量采用典型电路和成熟方案不需要每个R 、C都自己算。 7.4.1 设计（实习）任务n（4）编写程序，利用KEIL C51编译程序，用Proteus 构建电
5、路，进行系统仿真及程序测试。n（5）用PROTEL设计PCBn用Protel画出原理图、设计PCB（也可以用Proteus导出 的网表导入Protel）、要布局合理、美观、整齐。n（6）制作PCB电路板n（7）装配及焊接，注意器件极性，引脚顺序。n（8）通电前先检查：先看连接是否错误，电源是否正 常。然后再通电检查，加入正常电压，观察电路有无 异常。如遇打火、冒烟、高热等异常情况应立即断电 检查。7.4.1 设计（实习）任务n（9）下载、调试按顺序调试显示模块、键盘模块、输入模块、输 出模块的功能。要充分利用电子仪器来观察波形，利 用信号源或其他实验仪器判断各单元电路的工作状态 ，测量数据，发
6、现问题，解决问题，以达到最终的目 的。在系统电路板上调试完整的程序，记录实验数据 。从最前端到末级进行统调，检查各级动态信号工作 情况，分析是否满足设计要求。7.4.1 设计（实习）任务故障诊断与排除方法：信号寻迹，逐级检查；分 割测试，切断电路间的相互联系，查找原因；对比测 试，相同电路对比；用已知正常的电路、器件代替怀 疑的电路；静态测试法，确定单一故障元件；动态测 试法，观察动态工作情况。n（10）验收设计作品演示各项指标，回答老师提问，评定实验（实习 ）成绩。7.4.1 设计（实习）任务n（11）撰写设计（实习）报告按（实习）报告模板整理设计文档：比较和选定设计的系统方案，画出系统方框
7、图； 单元电路设计、参数计算和器件选择；画出完整的电 路图，并说明工作原理；组装调试内容（主要调试仪 器、调试方法技巧、测试数据与分析、故障以及排除 方法）；总结方案优缺点，指出实用价值并提出改进 方案。附上所有测试数据和曲线等等；总结分析实验 中发生的现象，遇到的问题和解决方法。分析系统中 存在的不足和改进方法。7.4.2 基于AT89S52的函数信号 发生器设计与仿真n1. 模块电路的设计参照前面章节的内容，选取了实验室推荐主要器 件：单片机AT89S52、DAC0832、LM324、四位一体 共阳极数码管、三极管9012，进行系统模块电路的设 计。n（1）按键接口及电源指示电路如图7-3
8、9用三个按键实现波形的切换和控制：S1 实现波形的切换，S2实现频率的增加，S3实现频率的 减小。7.4.2 基于AT89S52的函数信号 发生器设计与仿真图 7-39 按键接口电路7.4.2 基于AT89S52的函数信号 发生器设计与仿真n（2）单片机最小系统及ISP下载接口电路AT89S52单片机支持ISP技术，要用到其P1.5、 P1.6、P1.7和复位端。 7.4.2 基于AT89S52的函数信号 发生器设计与仿真图7-40 单片机最小系统7.4.2 基于AT89S52的函数信号 发生器设计与仿真n（3）数码显示模块电路如图7-41所示，数码显示电路采用共阳极四 位一体数码管设计实现，
9、在公共端增加三极管构成反 相驱动电路。7.4.2 基于AT89S52的函数信号 发生器设计与仿真图7-41 数码显示电路7.4.2 基于AT89S52的函数信号 发生器设计与仿真n（4）D/A转换及信号放大电路D/A转换电路采用DAC0832直通连接方式实现，运 放采用LM324，后级构成电压跟随器，C3和C6构成滤 波电路。7.4.2 基于AT89S52的函数信号 发生器设计与仿真图7-42 DA 转换及信号放大电路7.4.2 基于AT89S52的函数信号 发生器设计与仿真7.4.2 基于AT89S52的函数信号 发生器设计与仿真n2. 函数波形发生器的软件设计与Proteus仿真n（1）软
10、件设计主要思路：通过三个按键来完成波形的切换和频率的调整， 按键1完成波形的切换，按键2完成频率的增加，按键3 完成频率的减少。对方波主要采用交替输出0和255给DAC0832来实 现；对锯齿波和三角波采用加减计数（0-255）输出 给DAC0832来实现；7.4.2 基于AT89S52的函数信号 发生器设计与仿真对正弦波采用查表输出的方式，存储一个四分之 一周期，64点的正弦表查表输出实现。n（2）应用Proteus完成函数波形发生电路的设计如图7 -43所示：7.4.2 基于AT89S52的函数信号 发生器设计与仿真图7-43 函数信号发生器仿真电路7.4.2 基于AT89S52的函数信号
11、 发生器设计与仿真n（3）在Keil C下编写程序代码如下，用Keil编译并生成 Hex文件后，把Hex文件导入单片机中进行仿真。7.4.2 基于AT89S52的函数信号 发生器设计与仿真n#include /包含常用头文件n#includen#includen#includen#define uchar unsigned char /定义常用数据类型nvoid scan_key(void);nvoid treat_with_key(void);nvoid fun0(void);nvoid fun1(void);nvoid fun2(void);nvoid delay(int t);nvoid
12、 unit(void);nvoid give_led_data(void);7.4.2 基于AT89S52的函数信号 发生器设计与仿真nchar data seg3=0x7F,0xBF,0xDF;nchar data dis10=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90;n / 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9nunsigned char code sine_data128=0x80,0x86,0x8D,0x93,0x99,0x9F,0xA5,0xAB,n 0xB1,0xB7,0xBC,0xC2,0xC7,0xCC,0xD1,0x
13、D6,n 0xDA,0xDF,0xE3,0xE7,0xEA,0xEE,0xF1,0xF4,n 0xF6,0xF8,0xFA,0xFC,0xFD,0xFF,0xFF,0xFF,n 0xFF,0xFF,0xFF,0xFE,0xFD,0xFB,0xF9,0xF7,n 0xF5,0xF2,0xEF,0xEC,0xE9,0xE5,0xE1,0xDD,n 0xD8,0xD4,0xCF,0xCA,0xC5,0xBF,0xBA,0xB4,n 0xAE,0xA8,0xA2,0x9C,0x96,0x90,0x89,0x83,n 0x80,0x79,0x72,0x6C,0x66,0x60,0x5A,0x55,n 0
14、x4E,0x48,0x43,0x3D,0x38,0x33,0x2E,0x29,n 0x25,0x20,0x1C,0x18,0x15,0x11,0x0E,0x0B, 7.4.2 基于AT89S52的函数信号 发生器设计与仿真n 0x09,0x07,0x05,0x03,0x02,0x00,0x00,0x00, n 0x00,0x00,0x00,0x01,0x02,0x04,0x06,0x08,n 0x0A,0x0D,0x10,0x13,0x16,0x1A,0x1E,0x22,n 0x27,0x2B,0x30,0x35,0x3A,0x40,0x45,0x4C,n 0x51,0x57,0x5D,0x6
15、3,0x69,0x6F,0x76,0x7C;nuchar key=0,wave_way=0,add_dec=1,nj=0,n=0,m=0,k=0,l=0,led_data0,led_data1,led_data2;nint i=0;7.4.2 基于AT89S52的函数信号 发生器设计与仿真nmain()nn unit();n give_led_data();n while(1)nn scan_key();n if(key!=0)nn treat_with_key();n n n7.4.2 基于AT89S52的函数信号 发生器设计与仿真nvoid unit(void)nIP=0xc2;nET0=0;nTR0=0
