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1、1 基于单片机的信号发生器基于单片机的信号发生器 摘摘 要要 信号发生器是当今各种电子电路实验中必不可少的仪器设备之一。传统信号发生器 通常只有二种主要的控制，可变频率与幅度。这种电路存在波形质失真大、控制难、调 节范围小、电路不简单和体积大等缺点。 随着计算机的普及和单片机的应用广泛，二者带动了信号发生器日新月异的变化。 单片机产生的信号比传统信号发生器精度更高、频率变换更容易、波形失真度更小。信 号发生器是各式各样测试和实验过程中必不可少的仪器，在通信、测量、雷达、控制、 教学等领域都有重要应用。不论是在生产、科研还是教学上，信号发生器都是电子工程 师信号仿真实验的最佳工具，而且，随着技术
2、的进步，信号发生器的设计方法越来越多， 设计技术也越来越先进。比较和研究信号发生器的设计方法，克服传统方法的缺点，设 计出更精确，功能更完善的信号发生器是必要的。 本文介绍的是一种用AT89S52单片机构成的信号发生器，可产生方波、三角波、正弦 波、锯齿波，波形的频率与幅度可调。具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。文 章给出了源代码，通过仿真测试，其性能指标达到了设计要求。单片机小系统负责用户 的交互和系统控制，键盘用于频率的输入与波形的选择。LCD显示当前所选信号的频率调 整情况，而末级放大电路则对生成的信号进行适当的放大，以提高信号的振幅和强度。 关键词关键词 单片机，DAC，信号发生
3、器 ,频率调节，幅度调节 2 Abstract In recent years, with the computer in the social sector penetration and MCU application is continuously, while driving to the deepening traditional function signal generator on new PE updates. SCM can produce high precision, fast transform the frequency, the output waveform d
4、istortion of preferred selection technology. Function signal generator is all sorts of test and experiment process the essential tool, in communication, measuring, radar, control, teaching fields used widely. Both in production and scientific research or teaching, signal generator are electronic eng
5、ineer signal simulation experiment, and the best tool, signal generator design method, design technology is becoming more and more advanced. Research function signal generator design methods, overcome shortcomings of traditional methods, in order to better designed complex FM, attenuation function s
6、ignal generator. This thesis introduces a AT89C2 single-chip computers.the waveform generator, can produce square-wave, triangle wave, sine wave, sawtooth wave etc. Various waveform, waveform cycle available program change, and can choose according to need single polarity output or dual polarity out
7、put, has the line is simple, compact structure, superior performance characteristics. The article presented the source code, through the simulation test, the performance indexes meet the design requirements. : singlechip processor system is responsible for the user interaction and system control, th
8、e keyboard for frequency of input and waveform choice. LCD display the current selected the signal frequency adjustment. Has the interface hint function, and final amplifier circuit is generated signal proper amplifier, in order to improve the signal amplitude and strength. Keywords microcontroller,
9、 DAC, signal generator, microcontroller, frequency adjustment, interface hints. 3 目目 录录 1 概述概述.1 1.1 单片机概述2 1.1.1 特殊功能寄存器.3 1.1.2 数据存储器.4 1.1.3 自动重装载方式.5 1.1.4 波特率发生器.6 1.1.5 可编程时钟输出.7 1.1.6 时钟振荡器.7 1.1.7 FLASH存储器的编程8 1.3 信号发生器的分类9 1.3.1 正弦信号发生器9 1.3.2 低频信号发生器10 1.3.3 频率合成式信号发生器10 1.3.4 函数发生器11 1.3.
10、5 脉冲信号发生器11 1.3.6 噪声信号发生器11 1.4 信号发生器的应用 .12 1.5 研究内容 .12 2 方案的设计与选择方案的设计与选择.13 2.1 方案的比较13 2.2 设计原理13 2.3 设计思想14 2.4 设计功能15 3 硬件设计硬件设计 16 3.1 硬件原理框图16 3.2 主控电路16 3.3 数/模转换电路.17 3.4 按键接口电路18 3.5 时钟电路18 3.6 显示电路19 4 软件设计软件设计 20 4.1 程序流程图20 4.2 源程序的调试22 4.3 波形产生与控制25 5 总原理图及元器件清单总原理图及元器件清单 27 5.1 总电路图
11、27 5.2 元器件清单28 6 总结与展望总结与展望 28 致致 谢谢.29 参考文献参考文献30 4 1 1 概述概述 随着大规模集成电路技术的发展，中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读 存储器(ROM)、(I/O)接口、定时器/计数器和串行通信接口，以及其他一些计算机外围电 路等均可集成在一块芯片上构成单片微型计算机，简称为单片机。单片机具有体积小、 成本低，性能稳定、使用寿命长等特点。其最明显的优势就是可以嵌入到各种仪器、设 备中，这是其他计算机和网络都无法做到的。 1.11.1 单片机概述单片机概述 AT89S52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有
12、8K 在系统可编程 AT89S52 引脚图 DIP 封装 Flash 存储器。使用 Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和 引脚完 全兼容。片上 Flash 允许程序存储器在系统可编程，亦适于 常规编程器。在单芯片上， 拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统 可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 具有以下标准功能： 8k 字节 Flash，256 字节 RAM， 32 位 I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指针，三个 16 位 定时器/计数器，一个 6 向量 2 级中断结构
13、，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至 0Hz 静 态逻 辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定 时器/计数器、串口、中断继续工 作。掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 P0 口口：P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I/O 口。作为输出口，每位能驱动8 个 TTL 逻 辑电平。对 P0 端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时， P0 口 也被作为低 8 位地址/数据复用。在这种模式下， P0 不具有内部上拉电阻。 在
14、 flash 编程时， P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验 时，需要外部上拉电阻。 P1 口口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向 I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL） 。 此外，P1.0 和 P1.1 分别作定时器 /计数器 2 的外部计数输入（ P1.0/T2）和定时器 /计数器 5 2 的触发输入（ P1.1/T2EX） 。 在 flash 编程和校验时，P1 口接收低 8 位
15、地址字节。 引脚号第二功能： P1.0 T2（定时器/计数器 T2 的外部计数输入），时钟输出 P1.1 T2EX（定时器/计数器 T2 的捕捉/重载触发信号和方向控制） P1.5 MOSI（在系统编程用） P1.6 MISO（在系统编程用） P1.7 SCK（在系统编程用） P2 口口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向 I/O 口，P2 输出缓冲器能驱动 AT89S52 引脚图 PLCC 封装 4 个 TTL 逻辑电平。对 P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL） 。 在 访问外
16、部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR） 时，P 2 口送出高八位地址。在这种应用中， P2 口使用很强的内部上拉发送 1。在使用 8 位地址（ 如 MOVX RI）访问外部数据存储器时， P2 口输出 P2 锁存器的内容。 在 flash 编程和校验 时，P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。 P3 口口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向 I/O 口，p3 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。对 P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入 口使用。作为 输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL） 。 P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在 flash 编程和校验时， P3 口也接收一 些控制信号。 端口引脚 第二功能： P3.0 RXD(串行输入口 ) P3.1 TXD(串行输出口 ) P3.2 INTO(外中断 0) P3.3 INT1(外中断 1) P3.4 TO(定时/计数器 0) P3.5
