成都理工大学工程技术学院毕业论文基于单片机的信号产生电路的设计作者姓名： 专业名称：信息工程指导教师： 基于单片机的信号产生电路的设计摘要本系统是基于AT89S52单片机的数字式低频信号发生器采用AT89S52 单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DAC0832）、稳压电路（MC1403）、运放电路（LM324）、按键和LED显示灯电路等通过按键控制可产生方波、锯齿波、三角波、正弦波等，同时用LED显示灯指示对应的波形其设计简单、性能优良，可用于多种需要低频信号源的场所，具有一定的实用性关键词 ：单片机 信号发生器 D/A转换AbstractThe system is a digital signal generator based on single chip computer. At89s52 is used as a control microcontroller core. The system is composed by digital/analog conversion(DAC0832), regulator circuit(MC1403), imply circuit (LM324) ,button and LED lights .It can generate the square, triangle and sine wave, with LED display. The system can be used for a signal source in the low-frequency signal source. It is very practical.Keyword:The single chip computer, The signal generator, D/ A conversion- I -目录摘要 IAbstract II目录 III1.绪论 11.1信号发生器现状 11.2单片机简介 11.3单片机在低频信号发生器中的应用 21.4 Proteus仿真系统简介 32.系统设计 52.1系统方案的比较 52.2控制芯片的选择 53.硬件电路的设计 73.1基本原理： 73.2单片机的介绍及资源分配： 73.2.1 单片机的介绍 73.2.2 资源分配 133.3各部分电路原理 133.4硬件设计原理图 184.软件设计 194.1主程序流程图 194.2子程序流程图 205.测试结论 245.1软件仿真结果 245.1.1仿真波形 245.1.2 波形分析 265.2 硬件测试结果 265.2.1 硬件测试波形 265.2.2 产生各种波形输出结果 285.2.3 波形结果分析 28总结 29致谢 30参考文献 31附录1元件清单 32附录2程序清单 331.绪论1.1信号发生器现状波形发生器亦称函数发生器，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的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿、正弦、方波、三角等波形信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机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，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的RC很大；大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证；体积大，漏电，损耗显著更是其致命的弱点一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加1.2单片机简介单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广，发展很快单片机体积小，重量轻，抗干扰能力强，环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制，自动检测，智能仪器仪表，家用电器，电子电力，点击一体化设备等各个方面什么是单片机？单片机就是在一块半导体硅片上集成了微处理器（CPU），存储器（RAM,ROM,EPROM）和各种输入，输出接口（定时器/计数器，并行I/O口，串行口，A/D转换器以及脉宽调制器PWM等），这样一块集成电路芯片具有一台计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。
单片机主要应用于测控领域，用以实现各种测试和控制功能为了强调其控制属性，在国际上，多把单片机称为微控制器MCU（MicroController Unit）由于单片机在使用时，通常是处于测控系统的核心地位并嵌入其中，所以，通常也把单片机称为嵌入式控制器EMCU（Embedded MicroController Unit)而在我国，大部分工程技术人员则比较习惯于使用“单片机”这一名称1.3单片机在低频信号发生器中的应用当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的进步，给人们带来了根本性的转变现代电子领域中，单片机的应用正在不断的走向深入，这必将导致传统控制与检测技术的日益革新单片机构成的仪器具有高可靠性、高性能价格比，在智能仪表系统和办公自动化等诸多领域得以极为广泛的应用，并走入家庭，从洗衣机、微波炉到音响汽车，处处可见其应用因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标志之一一块单片机芯片就是一台计算机由于单片机的这种特殊的结构形式，在某些应用领域中，它承担了大中型计算机和通用微型计算机无法完成的一些工作使其具有很多显著的优点和特点，因此在各个领域中都得到了迅猛的发展。
单片机的特点归纳起来有以下几个方面1）具有优异的性能价格比单片机尽可能地把应用所需的存储器,各种功能的I/O 接口集成在一块芯片内,因而其性能很高,而价格却相对较低廉,即性能价格比很高2）集成度高、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，均为大规模或超大规模集成电路又内部采用总线结构，减少了芯片之间的连线，这大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力同时，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合于在恶劣环境下工作3）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4）低电压、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μA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AT89S52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：①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；②较专用DDS芯片的信号发生器而言，具有结构简单，成本低等特性1.4 Proteus仿真系统简介Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐Proteus软件特点是具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能这些功能是：（1）原理布图（2）PCB自动或人工布线（3）SPICE电路仿真 用Proteus实现软件仿真1）支持多种主流单片机系统的仿真：支持当前的主流单片机，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。
2）提供软件调试功能：3）提供丰富的外围接口器件及其仿真RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件4）提供丰富的虚拟仪器：利用虚拟仪器在仿真过程中可以测量外围电路的特性5） 具有强大的原理图绘制功能2.系统设计2.1系统方案的比较方案一：采用函数信号发生器ICL8038集成模拟芯片，（如图2-1）它是一种可以同时产生方波、三角波、正弦波的专用集成电路但是这种模块产生的波形都不是纯净的波形，会寄生一些高次谐波分量，采用其他的措施虽可滤除一些，但不能完全滤除掉图2-1方案一方框图D/A键 盘单片机ICL8038运算电路显 示D/A输出方案二：采用分立元件实现非稳态的多谐振荡器，然后根据需要加入积分电路等构成正弦、矩形、三角等波形发生器这种信号发生器输出频率范围窄，而且电路参数设定较繁琐，其频率大小的测量往往需要通过硬件电路的切换来实现，操作不方便方案三：采用单片机和DAC0832数模转换器生成波形，由于是软件滤波，所以不会有寄生的高次谐波分量，生成的波形比较纯净它的特点是价格低、性能高，在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少经比较，方案三既可满足毕业设计的基本要求又能充分发挥其优势，电路简单，易控制，性价比较高，所以采用该方案。
2.2控制芯片的选择方案一：AT89S52单片机是一种高性能8位单片微型计算机它把构成计算机的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为完整的计算机方案二：C8051F005单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与AT80S52兼容的微控制器的内核，与MCS-51指令集完全兼容除了具有标准AT80S52的数字外设部件之外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件方案选择：方案二中C8051F005芯片系统内部结构复杂，不易控制，芯片成本高，对于本系统而言利用率低，AT89S52芯片比较常用，简单易控制，成本低，性能稳定故采用方案一3.硬件电路的设计3.1基本原理：系统框图如图3-1所示图3-1 低频信号发生器系统框图低频信号发生器系统主要由CPU、D/A转换电路、基准电压电路、电流/电压转换电路、按键和波形指示电路、电源等电路组成其工作原理为当分别按下四个按键中的任一个按键就会分别出现方波、锯齿波、三角波、正弦波，并且有四个发光二极管分别作为不同的波形指示灯3.2单片机的介绍及资源分配：3.2.1 单片机的介绍（1）最小单片机系统①AT89S52的引脚图如图3。