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1、题目 函数发生器的软件设计 专业 学号姓名 设计的主要内容：1利用AT89C51、DAC0832等芯片对函数发生器进行设计，使之能产生正弦波、方波、三角波。2设计软件总程序和具体的正弦波、三角波、方波产生子程序。3掌握正弦波、方波、三角波三种波形发生的原理。基本要求：1能产生正弦波、方波、三角波三种波形，波形的频率可调，输出幅度的可调，并且具有显示功能。2英文翻译不少于5000字符。3资料综述不少于3000字符。4中英文摘要不少于200字符。主要参考资料：1蔡明生 电子设计 北京 高等教育出版社 2004.12全国大学生电子设计竞赛组委会 第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编 北京 北京理
2、工大学出版社 2003.13张毅坤 陈善久 裘雪红 单片微型计算机原理及应用 西安 西安电子科技大学出版社 1998 完 成 期 限：2011年2月28日到2010年6月10日 指 导教师签 章： 专业负责人签章： 2011年 2 月 26 函数发生器的软硬件设计函数发生器的软件设计摘 要函数发生器是一种多波形的信号源，它可以产生正弦波，方波，三角波等任意波形，在电子行业中应用很广泛。本设计是设计一个基于单片机的函数发生器的软件设计，利用AT89C51单片机产生正弦波，方波，三角波三种波形，用C语言编程，程序中包括中断子程序，显示子程序，键盘扫描子程序等功能子程序，正弦波用查表法编程，利用改变
3、查询两点之间的时间改变频率，程序也可控制幅度的改变，方波和三角波程序简单，将在论文中详解，最后输出的波形利用DAC0832进行数/模转换，用LCD显示幅度和频率。本设计是以软件介绍为主，对各个程序的编写调试都有很好的介绍。关键词 函数发生器 单片机 数/模转换 Function Generator SoftwareABSTRACTFunction Generator is a multi-wave signal source, which can produce sine, square, triangular wave arbitrary waveform applications in t
4、he electronics industry is extensive. This design is to design a microcontroller based function generator of software design, use of microcontroller AT89C51 produce sine, square, triangle of three waveforms, using C language programming, the program includes interrupt routines, display routines, the
5、 keyboard scan subroutine features such as subroutines, sine wave method with the lookup table programming, using the time change the query to change the frequency between two points, the program can also control the rate of change, square wave and triangular wave procedure is simple, Xiang Jie in t
6、he paper, the final output waveform for use DAC0832 D / A converter, with LCD display amplitude and frequency. The design is based on software, the main presentation, the preparation of each program has a very good introduction to debugging.KEYWORDS Function Generator SCM D / A converter II 目 录摘要IAB
7、STRACTII1 绪论11.1 设计背景11.2 单片机的应用12 系统设计方案32.1 系统分析32.1.1 功能定义32.1.2 可行性分析32.2 系统需求分析42.2.1 系统功能要求42.2.2 系统性能要求42.3 总体方案设计43 硬件设计63.1 总体硬件设计63.2 系统模块设计73.2.1 电源模块设计73.2.2 复位与时钟电路模块设计83.2.3 D/A转换模块设计93.2.4 电压变换原理图113.2.5 键盘接口设计113.2.6 显示器接口设计164 函数发生器软件设计204.1 软件总体设计204.2 软件功能设计204.2.1 初始化程序设计204.2.2
8、键盘扫描及处理程序设计214.2.3 三角波发生程序设计264.2.4 正弦波发生程序设计274.2.5 方波发生程序设计304.2.6 中断服务程序设计314.2.7 液晶显示32致谢35参考文献36附录1 电路原理图37附录2 电路原理图38附录3 程序源代码391 绪论1.1 设计背景函数发生器亦称波形发生器，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。函数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、
9、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1。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
10、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2。 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
11、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。 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。 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。 低电压、低功耗单片机大量用于携带式产品和家用消费
12、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A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3。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AT89C51单片机和一片DAC0832数模转换器做成的便携式函数发生器，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。函数发生器与其它相比还具有如下优点4：
13、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；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。2 系统设计方案2.1 系统分析2.1.1 功能定义基于单片机的信号发生系统是一个实际应用系统，可为相关实验及实际应用提供支持。本论文包括硬件系统的详细设计及C语言在基本控制中的应用5。此系统具有的功能如下：硬件部分 电源模块（12V,5V）； 时钟与复位电路模块； 键盘设计模块； 波形产生与电压变换模块； D/A转换模块； 显示模块；软件部分 系统复位初始化； 键盘扫描与处理； 三角波发生程序设计； 正弦波发生程序设计； 方波发生程序设计； 中断服务程序设计； 液晶显
14、示；2.1.2 可行性分析 可行性分析根据技术指标及系统设计目的，经研究芯片的选择如下6：主控芯片采用ATMEL公司的89C51；采用12MHz的晶振器为89C51提供时钟信号；稳压块选用7812与7805相串联，提供12V和5V电压,7912产生-12V电压；对于89C51的P0口的数据采用74LS373进行锁存后经过DAC0832进行D/A转换；显示器采用LCD1602液晶显示；8位D/A转换器采用DAC0832；运算放大器采用LM324。大部分的芯片及器件都可以通过网络购买，所以器件的选择完全可行。 经济上的可行性讨论本设计是一个实验系统，芯片的选择在前面已经讨论，从前面的讨论中可见芯片大部分可在网上找到。因此，设计费用主要集中在购买元器件上，而大部分的元器件又不是很贵，所以经济上本设计完全可行。2.2 系统需求分析2.2.1 系统功能要求系统具有D/A转换功能，LCD1602液晶显示功能，上电自动复位功能，24键盘输入接口，信号幅度频率变换功能。2.2.2 系统性能要求 系统的D
