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1、唐山学院课程设计唐 山 学 院 单片机原理及应用 课 程 设 计 题 目 简易信号发生器 系 (部) 智能与信息工程学院 班 级 姓 名 学 号 指导教师 张国旭 田红霞 2016 年 12 月 19 日至 12 月 30 日 共 2 周 2016年 12 月 30 日单片机原理及应用课程设计任务书一、 设计题目、内容及要求设计题目：简易信号发生器设计内容：1. 输出0.1至50Hz的正弦波、三角波、方波信号；2. 用按键选择输出相应波形；3. 输出信号的频率可以从0.1至50Hz范围内可调。设计要求：1. 进行系统总体设计。2. 完成系统硬件电路设计。3. 完成系统软件设计及仿真。4. 撰写
2、设计说明书。二、 设计原始资料Proteus及KELL仿真软件，实验箱。三、 要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等）设计结果能正确仿真演示设计说明书一份（要求有硬件设计原理图，仿真结果图，源程序代码）四、 进程安排第一周周一：查找资料，进行方案论证；第一周周二至周三：系统硬件设计；第一周周四至周五：系统软件设计和编程实现；第二周周一至周二：联合调试，仿真实现，检查设计结果；第二周周三至周五：撰写设计说明书、答辩。五、 主要参考资料1张毅刚.单片机原理及接口技术（第2版）M.北京：人民邮电出版社，20152李群芳.单片微型计算机与接口技术（第五版）M.北京：电子工业出版社，2015指
3、导教师（签名）：教研室主任（签名）：课程设计成绩评定表出勤情况出勤天数 缺勤天数成绩评定出勤情况及设计过程表现（20分）课设答辩（20分）设计成果（60分）总成绩（100分）提问（答辩）问题情况1.如何调节幅值？ 2.产生矩形波的原理是什么？ 3.为什么要将编译好的程序生成.HEX文件？综合评定 指导教师签名： 年 月 日唐山学院课程设计目录一、绪论21.1波形发生器简介21.2 单片机相关介绍21.3 设计意义2二、 系统设计 2.1总体系统设计3 2.2运算放大器电路4 2.3波形产生原理及模块设计4 2.4控制系统设计电路图5三、系统调试及仿真63.1系统仿真6四、 结论8参考文献9附录
4、 程序清单10一、绪论1.1波形发生器简介以单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波及其他任意波形。该信号发生器具有体积小、价格低、性能稳定、功能齐全的优点。1.2 单片机相关介绍单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和 I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。
5、单片机经过1、2、3代的发展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们的CPU功能在增强，内部资源在增多，引脚的多功能化，以及低电压,低功耗。1.3 设计意义使用单片机作为本设计的控制方案主要是考虑到其低廉的成本和易学易用的特性，相较于类似ARM这类性能更为强大的控制方案，单片机的性能并非其优势所在。但是如何充分利用单片机已有的功能进行最大化的开发才是本设计的重点。总的来说，本设计意义有如下2个方面：(1)波形发生器应用进行研究和开发；(2)探究单片机在信号发生器中应用，举一反三，延伸到其他类似领域的应用；1.4 设计内容本设计的主要内容包括如下几个方面：(1)设计信号发生器的实现方案；(
6、3)设计整个系统的电路分布和接线；(4)使用汇编语言编写整个系统运行所需要的程序；二、系统设计2.1总体系统设计 图2-1 系统流程图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，利用虚拟示波器显示波形的方案。将设计任务分解为按键电路、输出转换电路等模块。图2-2为系统的总体框图。图2-2 总体方框图2.2运算放大器电路本系统的放大电路如图2-3所示：图2-3运算放大器电路2.3波形产生原理及模块设计波形产生的原理：1、内存中首先存储波形的数字量值数组TABLE；2、51单片机读取数组中的值，送入D/A转换器；3、D/
7、A转换器将输入的数字值转换成模拟量输出；4、D/A输出的模拟电流量通过运放转换成电压量输出。由单片机采用编程方法产生三种波形、通过DA转换模块DAC0832在进过滤波放大之后输出。其电路图2-4如下：图2-4波形产生电路2.4控制系统设计电路图图2-5 系统设计电路图三、系统调试及仿真3.1系统仿真单击仿真界面左下方的开始按扭，仿真就开始了。具体仿真过程如下：1. 正弦波仿真结果： 图3-12.方波仿真结果： 图3-23.三角波仿真结果：四、 结论通过这次课程设计使我对课程所学理论知识的深化和提高。并且通过本次课程设计，使我了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，培养了我分析问题
8、和解决问题的能力，为以后设计和实现更难的应用系统打下良好基础。同时培养了我撰写设计说明书的能力。在本次设计的过程中，我发现很多的问题，虽然以前还做过这样的设计但这次设计真的让我长进了很多。对于单片机设计，其硬件电路是比较简单的，主要是解决程序设计的问题，而程序设计是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力，它才是一个设计的灵魂所在。因此在整个设计过程中大部分时间是用在程序上面的。很多子程序是可以借鉴书本上的，但怎样衔接各个子程序才是关键的问题所在，这需要对单片机的结构很熟悉。因此可以说单片机的设计是软件和硬件的结合，二者是密不可分的。要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚持
9、的毅力。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上，如在多种方案的选择中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因。这就要求我们对硬件系统中各组件部分有充分透彻的理解和研究，并能对之灵活应用。完成这次设计后，我在书本理论知识的基础上又有了更深层次的理解。同时在本次设计的过程中，我还学会了高效率的查阅资料、运用工具书、利用网络查找资料。我发现，在我们所使用的书籍上有一些知识在实际应用中其实并不是十分理想，各种参数都需要自己去调整。偶而还会遇到错误的资料现象，这就要求我们应更加注重实践环节。对该理论在实践中应用的深刻理解，通过把波形在计算机上实现，知道和理解该理论在计
10、算机中怎样执行的，对该理论在实践中的应用更深刻的理解，激发了我的学习积极性，在这次课程设计中，我就是按通过该课程设计，全面系统了解编译原理课程序构造的一般原理的基本实现方法。把死板的课本知识变得生动有趣，激发了我的学习积极性。5 参考文献1张毅刚.单片机原理及接口技术（第2版）M.北京：人民邮电出版社，20152李群芳.单片微型计算机与接口技术（第五版）M.北京：电子工业出版社，2015附录 程序清单ORG 0000HSJMP STARTORG 30HSTART:CJNE A,#0FFH,KEYSJMP $KEY: JNB P1.0,KEY0JNB P1.1,KEY1JNB P1.2,KEY2
11、JNB P1.3,KEY3SJMP STARTKEY0: ACALL SINSJMP KEYKEY1: ACALL FANGSJMP KEYKEY2: ACALL JUCHISJMP KEYKEY3: ACALL SJIAOSJMP KEYSIN:LOOP: MOV R0,#00HLOOP1: MOV A,R0MOV DPTR,#TABLEMOVC A,A+DPTRMOV P2,AINC R0MOV P0,#0FFHMOV R3,P0L1: INC R3CJNE R3,#00H,L1CJNE R0,#255,LOOP1JNB P1.4,E1SJMP LOOPE1: RETFANG:LOOP2:
12、MOV A,#00HMOV P2,AMOV P0,#0FFHMOV A,P0CPL AMOV R3,AACALL DELAYJNB P1.4,E2MOV A,#0FFHMOV P2,AMOV P0,#0FFHMOV A,P0CPL AMOV R3,AACALL DELAYSJMP LOOP2E2: RETJUCHI: MOV A,#00HLOOP6: MOV P2,AINC AMOV P0,#0FFHMOV R3,P0L4: INC R3CJNE R3,#00H,L4JNB P1.4,E3SJMP LOOP6E3: RETSJIAO:MOV A,#00HLOOP9: MOV P2,AINC AMOV P0,#0FFHMOV R3,P0L5: INC R3CJNE R3,#00H,L5CJNE A,#0FFH,LOOP9LOOP8: DEC AMOV P0,#0FFHMOV R3,P0L6: INC R3CJNE
