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1、I分类号： 学校代码：11460学 号： 10090318 南京晓庄学院本科毕业设计基于单片机的简易低频信号源的设计The Design of Simple Low-frequency Signal Source Based on Simple Microcontroller摘要随着电子测量和其他产业的快速发展为多种信号发生器和电子技术的强烈需求，产生的信号发生器的范围增加，性能改进。在教育和科研开发，生产工程的实践，如教学，工业过程控制，生物医学等领域，经常需要使用低频信号源。信号发生器作为一种通用的电子设备，在生产，研究，监测和控制，通信等领域得到了广泛的应用。本系统为简易低频信号源的设计
2、，通过控制键、D/A转换及外围电路实现低频信号产生功能。能输出三角波、正弦波、方波。关键词：低频信号源，单片机，D/A转换AbstractWith the rapid development of electronic measurement and other industries for the strong demand for a variety of signal generators and electronic technology, resulting in increased range of the signal generator, the performance imp
3、roved. In scientific research, production and engineering education practice, such as the field of teaching experiments, industrial process control, biomedical, etc. often need to use low-frequency signal generating source. Signal generator as a generic electronic equipment, in production, research,
4、 monitoring and control, communications and other fields have been widely used. The system is a simplified design of low-frequency signal source, through the control keys, D / A conversion circuit and the external low frequency signal generating function. This system can output a triangle wave, sine
5、 wave, square wave. Key words: low-frequency signal, source single-chip, D / A converter,南京晓庄学院2014届本科毕业设计目 录1绪论11.1课题研究的背景11.2国内外波形发生器技术进展11.3课题研究的目的及意义11.4论文的主要研究内容22系统的硬件设计32.1硬件结构框图与电路原理图32.2系统的硬件模块设计32.2.1主控模块32.2.2 DA转换模块52.3时钟电路72.4复位电路72.5按键控制模块82.6电路原理图83系统的软件设计93.1主流程图93.2各功能模块子程序104 系统调试1
6、24.1软件调试124.2硬件调试12结论15参考文献16致谢17附录：原代码181绪论 1.1课题研究的背景波形发生器采用模拟电子电路，和模拟设备体积大，存在的价格，功耗等缺点，并产生更复杂的信号波形，电路结构非常复杂。同时，在两个方面的综合性能，通过调整电位器来实现输出频率的调节，很难调整到一个固定的值；二是脉冲的占空比不可调节。在上个世纪的十年，微处理器，可以使用的处理器，以及，波形发生器的功能扩展的硬件和软件的复杂波形。上世纪年代末，有几个真的高性能，高价位的函数发生器，但惠普推出的信号模拟器系统模型，它由波形数字化、波形发生软件组成。1.2国内外波形发生器技术进展（1）在过去由于较低
7、的频率范围相对狭窄的应用，提高了输出波形的频率，使波形发生器可以在更广泛领域的应用。波形发生器通常允许函数是用一系列的点，线和固定，段落，波形数据到内存同时利用一个强大的方式。促进一个任意波形发生器的波形发生器的发展和作用，对各种计算机语言的快速发展，和任意波形发生器的软件术起到了促进作用。（2）与VXI资源结合。总线由于测量测量仪器产生复杂的波形，需要在许多领域的测量系统使用一个高需求的成熟，系统资源提供了明显的优势，但由于模块的开发周期长，需要特定的机箱配套使用，模块允许波形发生器是有限的大面积如航空航天，军事和国防。（3）当今世界在以电子信息技术为前提下推动了社会跨跃式的进步，科学技术的
8、飞速发展日新月异带动了各国生产力的大规模提高。由此可见科技已成为各国竞争的核心，尤其是电子信息技术更显得尤为重要，在国民生产各部门电子信息技术得到了广泛的应用。1.3课题研究的目的及意义目前，市场上的信号发生器的品种，一般基于频带分为以下几类：超高频：频率在1MHz以上，可达几十兆赫兹。高频：几百KHZ 到几MHZ。低频：频率为几十HZ到几百KHZ。超低频：频率为零点几赫兹到几百赫兹。超高频信号发生器，产生一般使用振荡器电路的波形图。在实际应用中，超低频波和高频波一般不采用，通常与频率，那是几十到数百赫兹的频率。基于以上用途，本次毕业论文要设计一个低频信号源，用单片机，加上一片D/A转换芯片，
9、你可以做一个简单的信号发生器，频率可以通过单片机编程。我们可以生产各种波形的程序编写，为机器，用户的选择运行不同的程序有不同的波形。一些输出的电压转换电路耦合到完成一个频率，信号发生器的通用设计的振幅可以调。这样的机器便宜的小，功耗低，中度频率，携带方便。1.4论文的主要研究内容本文结合国内外研究成果，通过比较几种常用的低频信号源论文内容主要分为以下几部分。第1章：介绍了低频信号源，背景，目的，意义和内容。第2章：分析概括几种设计思路，设计系统的总原理图，分模块介绍系统的硬件功能。第3章：详细介绍设计中用到的器件的性能。第4章：描述了软件工作流模块描述了其每个子过程。第5章：介绍调试流程。2系
10、统的硬件设计2.1硬件结构框图与电路原理图波形的产生是通过AT89C2051单片机执行某一波形发生程序，向D/A转换器的输入端按一定的规律发生数据，从而在D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。DAC0832有三种联接方式。一种是两级缓冲器型，即输入数据经过两级缓冲器型。输入数据经过两级缓冲器后，送D/A转换电路。第二种是单级缓冲器型，输入数据经输入寄存器直接送入DAC寄存器，然后送D/A转换电路。第三种是两个缓冲器直通，输入数据直接送D/A转换电路进行转换。结构框图如图2-1：图2-1结构框图2.2系统的硬件模块设计2.2.1主控模块在设计中，AT89C2051芯片主要用作处理键盘输入的信
11、息，输出相应波形需要的数字量，输出显示模块需要的位选信号和要显示的数据。下面是对AT89C2051芯片的简介：1. AT89C2051内部结构概述：AT89C2051单片机芯片集成了以下几个基本组成部分。1. 一个8位的CPU2. 256B单元内数据存储器（RAM）3. 4KB片内程序存储器（ROM）4. 4个8位并行I/O接口P0P3。5. 两个定时/计数器。6. 5个中断源的中断管理控制系统。7. 一个个全双工串行端口（通用异步接收发送器）2.管脚:VCC：电源电压输入端。GND：电源地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。P1口：P1口是提供内部上拉电
12、阻的位双向端口，可接收输出电流保险杠。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流。P3口： P3口除了作为普通I/O口，还有第二功能：P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（T0定时器的外部计数输入）P3.5 T1（T1定时器的外部计数输入）I/O端口作为输入端口有两种模式，称为读取端口读引脚。除了P1口外P0、P2、P3口都还有其他的功能。ALE/PROG：如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MO
13、VC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。PSEN：外部程序存储器的选通，低电平有效。在这段期间从外部程序存储器读取，每个机器周期两次有效。然而，你访问外部数据存储器时，这两个有效信号不会出现。EA/VPP：外部程序存储器访问允许。当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端。AT89
14、C2051单片机引脚如图2-2所示。图2-2 AT89C2051单片机引脚2.2.2 DA转换模块DAC0832是CMOS工艺制造的8位数/模(D/A)转换器在进行转换。几个性能参数主要涉及以下：分辨率8位DAC的分辨率为1/255=0.39%。转换精度1LSB。它反映了DAC的线性度。在一般情况下，转换精度与实用性的绝对转换精度。绝对转换精度相对于输出表示为一个百分比的全面相对转换精度，有时与最低比特位（LSB）的几分之几。非线性误差。D/A转换器转换成线性误差被定义为实际的特性曲线之间的最大偏差和理想特性曲线，和相对测量的满量程的百分比偏差。转换速率/建立时间。响应时间如果运算放大器的输出
15、电压输出时间主要是人体所需的。根据对上述参数的综合考虑，由于DAC0832有如上特征，本设计选定DAC0832芯片，其简介如下：1.DAC0832的内部结构当从低到高，低，数据锁存到输入寄存器，然后输入寄存器的输出不再是按照输入数据的变化。第二锁存器，和低水平的同时，高度，然后输入和一个输出寄存器的变化；此后，当从低到高，变低，输入数据被锁存到寄存器。2.DAC0832的引脚特性各引脚的特性如图2-3：图2-3 DAC0832引脚图XFER传输控制信号，低有效。DI7DI08位数据输入端。IOUT1模拟电流输出端1。IOUT2模拟电流输出端2。IOUT1+IOUT2=常数。Rfb反馈电阻引出端。VREF参考电压输入端。可接电压范围为10V。VCC芯片供电电压端。范围为+5V+15V，最佳工作状态是+15V。3.DAC0832的工作方式DAC0832大致有3种工作方式：单缓冲方式：单缓冲方式控
