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1、河南科技大学本科毕业设计（论文）本科毕业设计论文基于51单片机的波形发生器设计摘 要波形发生器作为信号源广泛应用于电子工业、自动控制和科学试验等领域。目前国内市场上波形发生器种类匮乏，价格昂贵。为了实验、研究以及工业需要，研制一种功能齐全、使用方便的波形发生器十分重要。本文介绍了两种基于89C51单片机和数模转换器DAC0832产生所需波形的波形发生器设计方案，两种方案各有特色，可以满足不同领域对波形发生器的需求。其中，程控波形发生器设计方案运用单片机执行程序产生波形数据，再由单片机通过定时器定时控制将波形数据送给DAC转换输出波形，本方案扩展有LED显示模块和键盘模块，具有良好的人机交互性。
2、硬件波形发生器设计中，单片机执行程序产生波形数据或从上位机接受波形数据写入外部RAM中，然后由外部电路控制从RAM中取出波形数据送于DAC转换输出波形，本方案可以产生高频波，且具有良好的可升级性。本次设计的两种方案均能产生频率、幅值可调的正弦波、三角波、锯齿波和方波四种波形。本次设计运用Keil c软件采用C语言进行软件设计，使用仿真软件Proteus进行系统功能校验，并使用Protel软件制作印刷电路板（PCB）。本次设计的两种波形发生器具有精度高、误差小、功耗低、数据传输速度快、可靠性高等特点，且具有良好的经济性，具有一定的开发价值。关键词：波形发生器，单片机，DAC0832，程控波形发生
3、器设计，硬件波形发生器设计THE DESIGN OF WAVEFORM GENERATOR BASED ON 51 MCUABSTRACTWaveform generators are widely used in the electronics industry, automatic control and scientific experiments and other fields. Currently, waveform generators, in domestic market, are very limit. So the development of a waveform ge
4、nerator which is fully functional and easy to use is very important for experimental, research, and industrial needs.This article describes two schemes of the design of waveform generator (WG) based on 51 MCU and DAC 0832 chip. And the two schemes have their own advantages to meet different areas ne
5、ed. Among them, in the scheme of programmable WG design, we use the MCU to generate waveform data, and then use the timer timing to control DAC converter which translate the waveform data into the output waveform. This scheme expanded with LED display module and keyboard module, which has a good hum
6、an-machine interaction. In hardware WG design scheme, we use the MCU to generate waveform data or accept the data from PC, and then transfer this data to external RAM. Specially, we use an external circuit to control the DAC conversion. This design can generate high-frequency waves, and it also has
7、good scalability. Whats more, these two schemes can produce four kinds of waveforms (sine, triangle, sawtooth and square wave); their frequency and amplitude can adjust by users need.In this design,we use the Keil c software for software design in C language. And then we use the simulation software
8、Proteus to check system functions, Finally, we use Protel software to produce printed circuit boards (PCB).This design of the two kinds of waveform generator has good precision, low power consumption, high data transmission speed, great reliability, and good economy value. To a certain extent, it is
9、 worthy of being further developed.KEY WORDS：waveform generators, MCU, DAC0832, programmable WG design, hardware WG designI目录 前言1第1章 绪论21.1 选题背景21.2 波形发生器的发展状况21.3 选题意义31.4 本文研究的主要内容41.5 章节安排4第2章 波形发生器系统方案设计及选择52.1 总体方案选择52.2 子系统模块方案选择72.2.1 控制器的选择72.2.2 调频方案设计72.2.3 调幅方案设计102.2.4 按键方案设计102.2.5 显示模块
10、方案设计112.2.6 D/A转换器的选择112.2.7 静态RAM的选择122.3 系统总体框图132.3.1 程控波形发生器系统框图132.3.2 硬件波形发生器设计框图132.4 系统可行性分析14第3章 主要芯片及设计软件介绍153.1 主要芯片介绍153.1.1 89C51单片机153.1.2 数模转换器DAC0832213.1.3 可编程并行接口电路8255A233.1.4 定时器555253.1.5 计数器74161263.2 设计软件介绍273.2.1 仿真软件Proteus273.2.2 编程软件Keil C51283.2.3 EDA软件Protel28第4章 硬件实现及模块
11、设计电路294.1 程控波形发生器设计硬件电路294.1.1 单片机最小系统及I/O扩展模块294.1.2 波形产生及调幅模块304.1.3 LED显示模块314.1.4 按键模块324.2 硬件波形发生器设计334.2.1 单片机最小系统及I/O扩展模块334.2.2 波形产生及调幅模块344.2.3 调频模块354.2.4 SRAM模块364.2.5 按键模块374.2.6 串行通信和供电模块38第5章 系统软件设计395.1 系统软件编程语言方案设计395.2 程控波形发生器软件设计405.2.1 主程序405.2.2 按键子程序405.2.3 显示子程序415.2.4 波形子程序425
12、.2.5 定时器中断子程序435.3 硬件波形发生器软件设计455.3.1 主程序455.3.2 波形子程序465.3.3 数模转换子程序48第6章 PCB设计与系统调试496.1 PCB设计496.2 系统调试506.2.1 程控波形发生器仿真结果506.2.2 硬件波形发生器仿真结果546.3 系统误差测试及分析586.4 系统功能实现情况596.5 经济分析报告61结论62参考文献63致谢65附录 A66附录 B67附录 C68附录 D85附录 E95附录 E95附录 E97附录 F98符号说明 Hz赫兹，频率单位KHz千赫，1千赫(KHz)= 1103赫兹(Hz)MHz兆赫，1兆赫(M
13、Hz)= 1103千赫(KHz)GHz吉赫，1吉赫(GHz)= 1103兆赫(MHz)V伏特，电压单位欧姆，电阻单位K千欧， 1千欧(K)= 1103欧姆()F法拉，电容单位F 微法，1法拉(F)= 1106微法(F)pF皮法，1微法(F)= 1106皮法(pF)s秒，时间单位ms毫秒，1秒(s)= 1103毫秒(ms)s微秒，1毫秒(ms)= 1103毫秒(s)R/RESResistance，电阻C/CAPCapacitance，电容SW拨码开关RV滑动变阻器Crystal石英晶振ROMRead only memory，只读存储器RAMRandom access memory，随机存储器SR
14、AMStatic RAM，静态随机存储器CPUCentral Processing Unit，中央处理器D/ADigital/Analog，数/模转换DACDigital/Analog Converter，数模转换器前言波形发生器作为信号源广泛应用于电子工业、自动控制和科学试验等领域。雷达、通信、宇航、遥控遥测技术和电子系统等领域都随处可见波形发生器的应用。从上世纪20年代起，世界上对于波形发生器的研究与改进从未间断过，到现今已经研制出了用于不同频域的各种高性能的波形发生器。但是我国对波形发生器的研究起步较晚，国内市场上波形发生器种类匮乏，价格昂贵，且多用于航天军事等领域。在这种情况下，在实际工业应用中往往需要设计人员自行设计出所需的波形发生器，带来不必要的工程开销。所以说研制一种功能齐全、使用方便的波形发生器十分重要。本文介绍了两种基于89C51单片机和数模转换器DAC0832产生所需波形的波形发生器设计方案，两种方案各有千秋，可以满足不同领域对波形发生器的需求。其中，程控波形发生器设计方案运用单片机执行程序产生波形数据，再由单片机通过定时器定时控制将波形数据送给DAC转换输出波形，由于软件的限制产生波形的上限频率受到限制无法在本方案内寻求突破方法。本方案扩展有LED显
