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1、工程训练课程设计报告设计课题：信号发生器的设计姓名:班级:设计时间:基于 51 单片机的多功能信号发生器设计摘 要 : 本系统利用单片机AT89S52 采用程序设计方法产生正弦波、脉冲波两种波形， 再通过 D/A 转换器 DAC0832 将数字信号转换成模拟信号， 滤波放大，最终由示波器显示出来，能产 1Hz 5kHz 的波形。通过键盘来控制两种波形的类型选择、频率变化，幅度变化，并通过数码管显示其各自的类型以及数值，系统大致包括信号发生部分、数/ 模转换部分以及数码管显示部分三部分，其中尤其对数 / 模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。关键词 ：单片机AT89S52、 DAC0832
2、Abstract: this system capitalize on AT89s52， it makes use of central processor to generate three kinds of waves, they are triangle wave, and use D/A conversion module, wave generate module, it can have the 1Hz-5KHz profile. In this system it can control wave form choosing, frequency, range,can have
3、the sine wave, the square-wave, the triangular wave. Simultaneously may also take the frequency measurement frequency,and displays them through liquid crystal display of 1602. this design includes three modules. They are D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of LED m
4、odule. In this design, the wave generator into wave form module and D/A conversion module are discussed in detail.key word: AT89S52, DAC0832.目录1.1 设计要求1.2 方案设计与论证1.2.1 信号发生电路方案论证1.2.2 单片机的选择论证1.2.3 显示方案论证1.2.4 幅度控制论证1.3 总体系统设计1.4 硬件实现及单元电路设计1.4.1 单片机最小系统的设计1.4.2 数模转换模块设计1.4.3 显示模块的设计1.5 软件设计流程1.6 源程
5、序1.7 . 输出波形的种类与频率的测试1.8 附录1.81 参考文献1.82 总体设计图1、系统设计经过考虑，我确定方案如下：利用 AT89S52单片机采用程序设计方法产生 正弦波、脉冲波两种波形，再通过D/A转换器DAC0832等数字信号转换成模拟信 号，滤波放大，最终由示波器显示出来，通过另一块DAC0832空制幅度的调节，通过键盘来控制两种波形的类型选择、 频率变化，幅度变化，最终输出显示其各 自的类型以及数值。1.1、设计要求1、基本要求(1)正弦波信号源信号频率：20Hz 20kHz步进调整，步长为5Hz ；4频率稳定度：优于10 ;非线性失真系数E3%。(2)脉冲波信号源信号频率
6、：20Hz 20kHz步进调整，步长为5Hz ；上升时间和下降时间：-1ks;平顶斜降：5%；脉冲占空比：2% 98%步进调整，步长为2%0(3)上述两个信号源公共要求信号频率可预置；在负载为600c时，输出幅度为3V ;完成5位频率的数字显示。2、发挥部分(1)正弦波和脉冲波频率步长改为1Hz；(2)正弦波和脉冲波幅度可步进调整，调整范围为100mV 3V ,步长为100mV ； (3)正弦波和脉冲波频率可自动步进，步长为 1Hz；1.2.3 显示方案论证4）降低正弦波非线性失真系数。1.2 方案设计与论证1.2.1 信号发生电路方案论证方案一： 通过单片机控制D/A， 输出三种波形。 此方
7、案输出的波形不够稳定，抗干扰能力弱，不易调节。但此方案电路简单、成本低。方案二：使用传统的锁相频率合成方法。通过芯片IC145152,压控振荡器搭接的锁相环电路输出稳定性极好的正弦波，再利用过零比较器转换成方波，积分电路转换成三角波。此方案，电路复杂，干扰因素多，不易实现。方案三：利用MAX0385片组成的电品&输出波形。MAX0381精密高频波形产生电路， 能够产生准确的三角波、 方波和正弦波三种周期性波形。 但此方案成 本高，程序复杂度高。以上三种方案综合考虑，选择方案一。1.2.2 单片机的选择论证方案一： 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
8、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、而且其价格便宜。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 8051 兼容的微控制器内核，与MCS-51 指令集完全兼容。除了具有标准 8052 的数字外设部件， 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，而且执行速度快。但其价格较贵以上两种方案综合考虑，选择方案一方案一：采用 LED 数码管。 LED 数码管由 8 个发光二极管组成，每只数码管轮流显示各自的字符。 由于人眼具有视觉暂留特性， 当每只数码管显示的时间间隔小于 1/16s
9、时人眼感觉不到闪动，看到的是每只数码管常亮。使用数码管显示编程较易，占用时间较短。方案二：采用 LCD 液晶显示器1602。其功率小，效果明显，显示编程容易控制，可以显示字母，但使用液晶显示，需要较长时间的软件延迟，影响产生波形的频率。以上两种方案综合考虑，选择方案一。1.2.4 幅度控制方案论证：方案一：可以将送给DA的数字量乘以一个系数，这样就可以改变DA输出电流的幅度， 从而改变输出电压； 但是这样做有很严重的问题， 单片机在做乘法运算时需要很长的时间，这样的话输出波形的频率就会很低，达不到至少500Hz的要求； 并且该方案的输出电压做不到连续可调，当DA的输入数字量比较小时，输出的波形
10、失真就会比较严重。方案二： 将输出电压通过一个运算放大器的放大。 这样还有个优点是幅度连续可 调。方案三：用另外一片DA控制波形输出DA的参考电压值，以实现幅度控制。经比较，方案三既可满足课程设计的基本要求，并且电路也挺简单1.3 总体系统设计该系统采用单片机作为数据处理及控制核心， 由单片机完成人机界面、 系统控制、 信号的采集分析以及信号的处理和变换， 采用按键输入， 利用液晶显示电路输出数字显示的方案。 将设计任务分解为按键电路、 液晶显示电路等模块。 图 （ 1）为系统的总体框图主控心片D/A转换幅度控制滤波放大输出图(1)总体方框图1.4 硬件实现及单元电路设计1.4.1 单片机最小
11、系统的设计89C51是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统 简单、可靠。用80C51单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电 路和复位电路即可，如图(2) 89C51单片机最小系统所示。由于集成度的限制, 最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点：(1)有可供用户使用的大量I/O 口线。(2)内部存储器容量有限。(3)应用系统开发具有特殊性。30P .C2 -XTAL1PO.OjMX)P0.1W1P0.2W2XTAL2PO.a/ACGP0.4MD4P0.5JWD5RSTPCI.ZD/p2jdPSENP2.2A10触 EAP2 Am2 P2.5A13
12、P2.6WM P2.7A1EP1J0P3.0/RXDP1.1P9.1/TXDP12F*3.2flNTDP13P3.3yiNT1P14P3.TOP1J5P3.5friP1JSP3.O/WRP17P3.7JRD1.4.2 波形产生模块设计由单片机采用编程方法产生三种波形、通过 DA转换模块DAC0832ft进过滤波放大之后输出。其电路图如下:图(3)数模转换模块如上图所示，单片机的P0 口连接DAC0832I勺八位数据输入端，DAC0832勺输出端接放大器，经过放大后输出所要的波形。DAC0832勺为八位数据并行输入的，其结构图如下：图(4) DAC0832的内部结构1.4.3显示模块的设计图（5
13、）数码管显示模块1.4.4幅度控制模块及滤波模块设计图（6）幅度控制模块图（6）滤波模块模块1.5 软件设计流程本系统采用AT89S52单片机，用编程的方法来产生三种波形，并通过编程来切换三种波形以及波形频率的改变。具体功能有：（ 1）各个波形的切换；（2）各种参数的设定；（3）频率增减等。软件调通后，通过编程器下载到AT89S52E片中，然后插到系统中即可独立完成 所有的控制。1.6 源程序#include#include#includesbit k1=P3八0;sbit k2=P3”sbit k3=P3八3;sbit k4=P3M;sbit k5=P3八5;sbit k6=P3”bit l
14、ed=1;/sbit RS=P3八4;/sbit RW=P3八5;/sbit E=P3”/*sbit LED0=P3八0;sbit LED1=P3A1;sbit LED2=P3八3;sbit LED3=P3八4;sbit LED4=P3八5;sbit LED5=P3”*/unsigned char i=0,k,f=14,g=255,n=0,m=0;unsigned int j=200,num=800,num1;unsigned char code sin16=135,176,218,245,254,243,213,170,121,72,24,3,2,20,55,102;unsigned char code mai2=255,0;unsigned char code du=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;unsigned char code we=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20;init（）EA=1;EX0=1;IT
