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1、XXXXX学院本科毕业设计（论文） 题 目 基于单片机的波形 发生器的设计 学生姓名 XXXXX 专业班级 电子科学与技术1班 学 号 XXXXX 院 （系） 电气工程学院 指导教师(职称) XX（教授） XX（硕研（讲师） 完成时间 2012年 5 月 15 日 基于单片机的波形发生器的设计 摘 要本文介绍了一种基于单片机的波形发生器的设计，整个系统通过单片机STC89C52控制DAC0832实现将8位数字量转化成正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲波五种波形的模拟量的输出。该波形发生器主要由两部分组成：系统硬件设计和系统软件设计，在系统硬件设计中，以STC89C52单片机为核心，通过I/O接
2、口设计，扩展了D/A转换模块、波形选择按键、并行输入串行输出模块74LS165和LCD1602频率、幅度显示模块。并且采用单片机仿真软件PROTEUS7.5，设计并制作波形发生器的印制电路板（PCB）。系统软件设计是在WAVE6000的集成开发环境下采用汇编语言完成的，包括主程序、四种波形产生子程序、按键功能子程序和显示子程序等模块。本系统可以实现波形频率、幅度实时可调，功能灵活，系统的开发成本在百元内，具有测量精度高，误差小、功耗低，数据传输速度较快，可靠性高等特点，有一定的开发价值。实验表明，设计系统的测试结果与实际波形的频率和幅度一致。关键词 波形发生器/STC89C52/LCD1602
3、/DAC0832II基于单片机的波形发生器的设计 THE DESIGN OF WAVEFORM GENERATOR BASED ON SINGLE-CHIP MICROCONTROLLER ABSTRACTThis article describes the the design of the waveform generator based on single-chip, the entire system through the microcontroller STC89C52 controls the DAC0832 that can finish convertting eight d
4、igital into the five waveform analog output of sine wave, square wave, triangle wave, saw tooth wave and pulse wave. The waveform generator consists of two parts: system hardware design and system software design, in the system hardware design, the microcontroller STC89C52 is the core of the design,
5、 through I/O interface design to extend the DA converter module, waveform selector buttons, 74LS165 module the parallel input string line output and the LCD1602 module of frequency, magnitude of the display. And through the SCM simulation software PROTEUS7.5 to design and produce of the printed circ
6、uit board (PCB) of the waveform generator. System software design is done with assembly language in the integrated development environment WAVE6000, including the main Program, four waveform generator subroutine, key functions and display subroutines modules. This system can realize that frequency a
7、nd amplitude of waveform is real-timeadjustable and flexible. The system development costs is in the hundred with a high accuracy, the error is small, low power consumption, faster data transfer speeds, high reliability, there is a certain development value. The testedfrequency and amplitudeofthesys
8、temisconsistentwith the actualwaveform.KEY WORDS waveform generator，stc89C52，lcd1602，dac0832基于单片机的波形发生器的设计 目 录摘 要 IABSTRACTII1 绪 论11.1 选题背景及意义11.1.1 本课题的研究现状11.1.2 选题目的及意义21.2.1 设计的基本要求32 波形发生器系统方案设计与论证42.1总体设计方案的比较42.2子系统模块方案设计42.2.1控制模块方案设计52.2.2频率调整模块方案设计52.2.3幅度调整模块方案设计62.2.4键盘模块方案设计62.2.5显示模块方案
9、设计62.2.6 D/A转换模块方案设计72.2.7放大模块82.3系统总体框图92.4 波形产生相关理论112.5 单片机软件开发系统113 硬件实现及模块电路设计123.1单片机最小系统的设计123.2 波形产生及滤波放大模块设计133.3 频率调整模块133.4 幅度调整模块143.5 LCD1602显示模块153.6 RS232串行通信电路及电源供电电路153.6.1 RS232串行通信电路 203.6.2 电源供电电路164 系统软件设计174.1系统软件编程语言方案设计174.2系统整体软件设计思想184.3各个子程序模块流程图184.3.1主程序流程图184.3.2频率调整子程序
10、194.3.3显示子程序流程图204.3.4各波形产生子程序215 系统软硬件调试与数据处理265.1软件仿真及软件程序调试265.1.1 软件仿真265.1.2 程序调试265.2硬件PCB制作、安装、测试与调试275.2.1 PCB设计、制作、安装275.2.2 电路板调试与检测安全275.2.3 供电安全285.3 PCB电路板的电气规则检查与调试及电路功能测试295.3.1 PCB电路板的电气规则检查与调试295.3.2电路功能测试295.4 测试方法295.5 测试数据分析及处理385.6 系统功能实现情况39结论40致谢41参考文献42附录A 系统软件部分源程序43附录B 系统原理
11、图- 56 -附录C 系统PCB图57附录D 元器件清单58附录E 实物正反面62基于单片机的波形发生器的设计1 绪 论1.1 选题背景及意义波形发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数波形发生器。在通信、广播、电视系统，在工业、农业、生物医学等领域内，函数波形发生器在实验和设备检测中具有十分广泛的用途。1.1.1 本课题的研究现状 波形发生器既可以构成独立的信号源，也可以是高性能网络分析仪、频谱仪及其它自动测试设备的组成部分。波形发生器的关键技术是多种
12、高性能仪器的支撑技术，因为它能够提供高质量的精密信号源及扫频源，可使相应系统的检测过程大大简化，降低检测费用并极大地提高检测精度。美国安捷伦生产的33250A型函数/任意波形发生器可以产生稳定、精确和低失真的任意波形，其输出频率范围为1Hz80MHz，而输出幅度为10mVpp10Vpp；该公司生产的8648D射频波形发生器的频率覆盖范围更可高达9kHz4GHz。1国产SG1060数字合成波形发生器能双通道同时输出高分辨率、高精度、高可靠性的各种波形，频率覆盖范围为1Hz60MHz；国产S1000型数字合成扫频波形发生器通过采用新技术、新器件实现高精度、宽频带的扫频源，同时应用DDS和锁相技术，
13、使频率范围从1MHz1024MHz能精确地分辨到100Hz，它既是一台高精度的扫频源，同时也是一台高精度的标准波形发生器。还有很多其它类型的波形发生器，他们各有各的优点，但是波形发生器总的趋势将向着宽频率覆盖、高频率精度、多功能、多用途、自动化和智能化方向发展 2 。 目前，市场上的波形发生器多种多样，一般按频带分为以下几种：超高频：频率范围1MHz以上，可达几十兆赫兹。 高频：几百KHZ到几MHZ。 低频：频率范围为几十HZ到几百KHZ。超低频：频率范围为零点几赫兹到几百赫兹。 超高频波形发生器，产生波形一般用LC振荡电路。 高频、低频和超低频波形发生器，大多使用文氏桥振荡电路，即RC振荡电
14、路，通过改变电容和电阻值，改变频率。用以上原理设计的波形发生器，其输出波形一般只有两种，即正弦波和脉冲波，其零点不可调，而且价格也比较贵，一般在几百元左右。在实际应用中，超低频波和高频波一般是不用的，一般用中频，即几十HZ到几十KHZ。用单片机89S52,加上一片DAC0832,就可以做成一个简单的波形发生器，其频率受单片机运行的程序的控制。我们可以把产生各种波形的程序，写在ROM中，装入本机，按用户的选择，运行不同的程序，产生不同的波形。再在DAC0808输出端加上一些电压变换电路，就完成了一个频率、幅值、零点均可调的多功能波形发生器的设计。这样的机器体积小，价格便宜，耗电少，频率适中，便于携带。1.1.2 选题目的及意义波形发生器是一种经常使用的设备，由纯粹物理器件构成的传统的设计方法存在许多弊端，如：体积较大、重量较沉、移动不够方便、信号失真较大、波形种类过于单一、波形形状调节过于死板，无法满足用户对精度、便携性、稳定性等的要求，研究设计出一种具有频率稳定、准确、波
