課程設(shè)計---基于單片機的信號發(fā)生器的設(shè)計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，單片機在生活以及工業(yè)生產(chǎn)中擔(dān)任著越來越重要的角色，因而掌握好單片機的知識對我們信息專業(yè)的學(xué)生來說非常重要。本文介紹一種用AT89C52單片機接一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的單片機波形發(fā)生器，可產(chǎn)生較清晰的方波、三角波、鋸齒波和正弦波4種波形信號，用示波器可以顯示輸出的波形，波形的周期可用程序改變，并可根據(jù)需要選擇單

2、極性輸出或雙極性輸出，信號的周期則通過一個電位器可以調(diào)節(jié)，可以輸出集中頻率的波形，本設(shè)計電路具有線路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)越等特點。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 信號發(fā)生器  AT89C52單片機  ADC0808</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I<

3、/b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　第2章 系統(tǒng)設(shè)計2</p><p><b>　　2.1設(shè)計思路2</b></p><p><b>　　2.2設(shè)計功能2</b></p><p>　　第3章 過程

4、論述3</p><p>　　3.1 硬件設(shè)計3</p><p>　　3.2 軟件設(shè)計5</p><p>　　第4章 電路實現(xiàn)10</p><p>　　第5章 波形仿真11</p><p>　　5.1正弦波的仿真11</p><p>　　5.2方波的仿真11</p>&

5、lt;p>　　5.3鋸齒波的仿真12</p><p>　　5.4 三角波的仿真12</p><p>　　第6章 課程設(shè)計總結(jié)13</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………14</p><p>　　附錄 源程序清單15</p><p><b>　　第一章 緒

6、論</b></p><p>　　隨著信息技術(shù)的飛鼠發(fā)展，單片機技術(shù)作為計算機技術(shù)的一個分支，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制，智能儀器儀表，機電一體化產(chǎn)品，家用電器等各個領(lǐng)域。成為現(xiàn)代化電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。因而掌握一定的單片機技術(shù)對與工科類的學(xué)生來說十分重要。</p><p>　　信號發(fā)生器應(yīng)用廣泛，種類繁多，性能各異，分類也不盡一致。按照頻率范圍分類可以分為：超低頻信號發(fā)生器、

7、低頻信號發(fā)生器、視頻信號發(fā)生器、高頻波形發(fā)生器、甚高頻波形發(fā)生器和超高頻信號發(fā)生器。按照輸出波形分類可以分為：正弦信號發(fā)生器和非正弦信號發(fā)生器，非正弦信號發(fā)生器又包括：脈沖信號發(fā)生器，函數(shù)信號發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器、數(shù)字序列波形發(fā)生器、圖形信號發(fā)生器、噪聲信號發(fā)生器等。按照信號發(fā)生器性能指標(biāo)可以分為一般信號發(fā)生器和標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。前者指對輸出信號的頻率、幅度的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度以及波形失真等要求不高的一類信號發(fā)生器。后者是指其輸出信號的頻率

8、、幅度、調(diào)制系數(shù)等在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并且讀數(shù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、屏蔽良好的中、高檔信號發(fā)生器。</p><p>　　信號發(fā)生器是一種常用的信號源，廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、生產(chǎn)實踐和教學(xué)實驗等領(lǐng)域。特別是在通信系統(tǒng)的科研實驗中，常常需要用到多種不同頻率和相位的信號，如正弦波、三角波、方波和鋸齒波等，因此多功能信號發(fā)生器應(yīng)用十分廣泛。在數(shù)字化時代的今天，經(jīng)典的由模擬電路組成的信號發(fā)生器已經(jīng)漸漸遠(yuǎn)離了人們，取而代之的是電路簡潔

9、、功能多樣、功耗低的數(shù)字電路。在以后的時間里，將會有越來越多的數(shù)字化的信號發(fā)生器運用在各種科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域和工程實踐中，給人們的日常生活帶來更多的便利。</p><p>　　本文是做基于單片機的信號發(fā)生器的設(shè)計，將采用編程的方法來實現(xiàn)三角波、鋸齒波方波、正弦波的發(fā)生。根據(jù)設(shè)計的要求，對各種波形的頻率和幅度進行程序的編寫，并將所寫程序裝入單片機的程序存儲器中。在程序運行中，當(dāng)接收到來自外界的命令，需要輸出某種波形時再調(diào)

10、用相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序和波形發(fā)生程序，經(jīng)電路的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和運算放大器處理后，從信號發(fā)生器的輸出端口輸出</p><p><b>　　第二章 系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計思路</b></p><p>　　數(shù)字信號可以通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，因此可通過產(chǎn)生數(shù)字信號再轉(zhuǎn)換成模擬信號的方法來獲

11、得所需要的波形。AT89C52單片機本身就是一個完整的微型計算機，具有組成微型計算機的各部分部件：中央處理器CPU、隨機存取存儲器RAM、只讀存儲器ROM、I/O接口電路、定時器/計數(shù)器以及串行通訊接口等，只要將AT89C52再配置鍵盤及其接口、數(shù)模轉(zhuǎn)換及波形輸出、指示燈及其接口等三部分，即可構(gòu)成所需的波形發(fā)生器，其信號發(fā)生器構(gòu)成原理框圖如圖所示。[2]</p><p><b>　　圖2.1 原理圖&l

12、t;/b></p><p><b>　　2.2設(shè)計功能</b></p><p>　?。?）本方案利用4個獨立式按鍵。其中“K0”號鍵代表方波輸出，“K1”號鍵代表鋸齒波輸出，“K2”號鍵代表三角波輸出，“K3” 號鍵代表正弦波輸出。</p><p>　?。?）利用DAC0808接變阻器可對信號源幅度的調(diào)節(jié)，</p><

13、p>　　（3）頻率范圍：10~1000Hz。</p><p><b>　　第3章 過程論述</b></p><p><b>　　3.1 硬件設(shè)計</b></p><p>　　本系統(tǒng)由單片機、顯示接口電路，波形轉(zhuǎn)換（D/A）電路和電源等四部分構(gòu)成。硬件原理方框圖如圖所示。</p><p>　　圖

14、3.1 硬件原理方框圖</p><p>　　3.1.1 按鍵接口電路</p><p>　　圖4.1.1為鍵盤接口電路的原理圖，圖中“K1”號鍵控制方波輸出，“K2”號鍵控制鋸齒波輸出。 “K3”號鍵控制三角波輸出，“K4”號鍵控制正弦波輸出。</p><p>　　圖3.2 按鍵接口圖</p><p>　　3.1.2 D/A轉(zhuǎn)換電路</

15、p><p>　　由于單片機產(chǎn)生的是數(shù)字信號，要想得到所需要的波形，就要把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，所以該文選用價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易并具有8位分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0808。DAC0832主要由8位輸入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成。DAC0808輸出的電量也不是真正能連續(xù)可調(diào)，而是以其絕對分辨率為單位增減，是準(zhǔn)模擬量的輸出。DAC0808是電流型輸出，在應(yīng)用時外接運放

16、使之成為電壓型輸出。如圖3.1.2所示</p><p>　　圖3.3 D/A轉(zhuǎn)換圖</p><p>　　3.1.3 單片機控制電路</p><p>　　如圖4.1.3所示，AT89C52從P3口接收來自按鍵信號，并通過P0口輸出一些控制信號，將其輸入到DAC0808輸出特定的信號。</p><p>　　圖3.4 單片機控制電路圖</p&

17、gt;<p><b>　　3.2 軟件設(shè)計</b></p><p>　　3.2.1主程序流程圖</p><p>　　圖3.5 主程序流程圖</p><p>　　3.2.2 子程序流程圖</p><p>　?。?）方波程序流程圖</p><p>　　圖3.6 方波程序流程圖</p

18、><p>　?。?） 鋸齒波程序流程圖</p><p>　　圖3.7 鋸齒波程序流程圖</p><p>　?。?）三角波程序流程圖</p><p>　　圖3.8 三角波程序流程圖</p><p>　　（4）正弦波程序流程圖</p><p>　　圖3.9 正弦波程序流程圖</p><

19、;p><b>　　第4章 電路實現(xiàn)</b></p><p>　　如圖4.1 為本設(shè)計的電路圖</p><p><b>　　圖4.1 總電路圖</b></p><p><b>　　第5章 波形仿真</b></p><p><b>　　5.1正弦波的仿真</b

20、></p><p>　　如圖6.1所示，為正弦波的仿真圖，由于電路上的某些缺陷導(dǎo)致信號幅度有時有些跳變。[1]</p><p>　　圖5.1 正弦波仿真圖</p><p><b>　　5.2方波的仿真</b></p><p>　　如圖6.2為方波的仿真圖，可以看出，方波的仿真效果較好</p><

21、p>　　圖5.2 方波仿真圖</p><p><b>　　5.3鋸齒波的仿真</b></p><p>　　圖5.3 鋸齒波仿真圖</p><p>　　5.4 三角波的仿真</p><p>　　圖5.4 三角波仿真圖</p><p>　　第6章 課程設(shè)計總結(jié)</p><p&

22、gt;　　課程設(shè)計鍛煉同學(xué)們獨立動手能力，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的重要環(huán)節(jié)。對于同學(xué)們能力的提高具有很大的作用。一方面他能幫助同學(xué)們鞏固學(xué)過的知識，另一方面又能幫助我們學(xué)到一些新的知識。因此，它是非常有意義的。</p><p>　　在剛拿到這個題目的時候，腦袋里還是一塌糊涂，根本還不知道到底該如何動手，但在老師的精心指導(dǎo)下。發(fā)現(xiàn)他并不是之前想象的那么難。很多大的問題把它化解成小問題，再把小問題逐個解決后，大的問題也就

23、沒有了。其中還發(fā)現(xiàn)一個很大的問題：就是很難將書本上的東西靈活地運用到這里面來，自己的動手能力還有待提高。</p><p>　　這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，這在平時的學(xué)習(xí)當(dāng)中是沒有法相的，比如數(shù)模轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用以及它的附加電路，平時就沒有和足以到。這次的課程設(shè)計業(yè)相當(dāng)于對自己學(xué)過的知識進行了一次比較全面的總結(jié)于檢查，他涉及到很多方面的知識，如：電路，匯編語言，單片機等，對學(xué)生的動手能力要求比較

24、高。最后我要對在這次課程設(shè)計中的指導(dǎo)老師表示感謝同時也對所有幫助過我的同學(xué)們表示衷心的感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 李泉溪，單片機原理與應(yīng)用實例仿真,北京，北京航空航天大學(xué)出版社，2009</p><p>　　[2] 江世明，基于protues的單片機應(yīng)用技術(shù)，北京，電子工業(yè)出版社，2009&

25、lt;/p><p>　　[3] 張克農(nóng)，數(shù)字電子技術(shù)，高等教育出版社，北京，2009</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　源程序清單</b></p><p>　　SQU_K BIT P3.4</p><p>　　SAW_K BIT P3.5<

26、;/p><p>　　TRI_K BIT P3.6</p><p>　　SIN_K BIT P3.7</p><p>　　SQU_L BIT P1.0</p><p>　　SAW_L BIT P1.1</p><p>　　TRI_L BIT P1.2</p><p>　　SIN_L BIT P1.3&

27、lt;/p><p><b>　　ORG 00H</b></p><p>　　START: MOV P1,#0FFH ;將P1初始化為0FFH</p><p>　　MOV P2,#0FFH</p><p>　　MOV P3,#0FFH</p><p>　　MOV DPTR,#SIN_TAB

28、 ;將DPTR指向正弦數(shù)據(jù)表頭</p><p>　　MAIN: MOV P0,#00H ;將P0初始化為00H</p><p>　　JNB SQU_K,S1 ;檢測方波選擇端SQU_K，若SQU_K=0,程序轉(zhuǎn)向S1</p><p>　　SETB SQU_L ;將SQU_L置1</p><p>

29、;　　JNB SAW_K,S2</p><p>　　SETB SAW_L</p><p>　　JNB TRI_K,S3</p><p>　　SETB TRI_L</p><p>　　JNB SIN_K,S4</p><p>　　SETB SIN_L</p><p><b>　　SJMP

30、 MAIN</b></p><p>　　S1: CLR SQU_L ;清除SQU_L</p><p>　　LCALL SQUARE ;調(diào)方波子程序</p><p><b>　　SJMP MAIN</b></p><p>　　S2: CLR SAW_L</p>&

31、lt;p>　　LCALL SAWTOOTH ;調(diào)鋸齒波子程序</p><p><b>　　SJMP MAIN</b></p><p>　　S3: CLR TRI_L</p><p>　　LCALL TRIANG</p><p>　　SJMP MAIN ;調(diào)三角波子程序</p>&

32、lt;p>　　S4: CLR SIN_L</p><p>　　LCALL SINWAVE ;調(diào)正弦波子程序</p><p>　　SQUARE: MOV R0,#00H</p><p>　　J11: MOV P0,#0FFH ;P0口輸出0FFH</p><p>　　MOV P2,#0FFH</p>

33、<p>　　MOV A,P2 ;讀P2口狀態(tài)</p><p>　　CPL A ;取反</p><p><b>　　MOV R3,A</b></p><p>　　L11: DEC R3</p><p>　　CJNE R3,#255,L11 ;比較若

34、R3不等于255，轉(zhuǎn)向L11</p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　CJNE R0,#254,J11 ;比較若R3不等于254，轉(zhuǎn)向J11</p><p>　　MOV R0,#00H ;R0清0</p><p>　　J12: MOV P0,#00H

35、 ;P0口輸出00H</p><p>　　MOV P2,#0FFH</p><p><b>　　MOV A,P2</b></p><p><b>　　CPL A</b></p><p><b>　　MOV R3,A</b></p><p>　　L12:

36、 DEC R3</p><p>　　CJNE R3,#255,L12 ;比較若R3不等于255，轉(zhuǎn)向L12</p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　CJNE R0,#254,J12 ;比較若R0不等于254，轉(zhuǎn)向J12</p><p>　　MOV R0,#00H</p&

37、gt;<p><b>　　RET</b></p><p>　　SAWTOOTH: CLR A</p><p><b>　　MOV R7,A</b></p><p>　　J21: MOV P0,R7 ;P0口輸出00H</p><p>　　MOV P2,#0FFH&

38、lt;/p><p><b>　　MOV A,P2</b></p><p><b>　　CPL A</b></p><p><b>　　MOV R3,A</b></p><p>　　L21: DEC R3</p><p>　　CJNE R3,#255,L21&

39、lt;/p><p><b>　　INC R7</b></p><p>　　CJNE R7,#255,J21</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　TRIANG: MOV R7,#00H</p><p>　　J31: MOV P0,R7</p>

40、<p>　　MOV P2,#0FFH</p><p><b>　　MOV A,P2</b></p><p><b>　　CPL A</b></p><p><b>　　MOV R3,A</b></p><p>　　L31: DEC R3</p>&l

41、t;p>　　CJNE R3,#255,L31</p><p><b>　　INC R7</b></p><p>　　CJNE R7,#255,J31</p><p>　　J32: MOV P0,R7</p><p>　　MOV P2,#0FFH</p><p><b>　　MOV

42、A,P2</b></p><p><b>　　CPL A</b></p><p><b>　　MOV R3,A</b></p><p>　　L32: DEC R3</p><p>　　CJNE R3,#255,L32</p><p><b>　　DEC

43、R7</b></p><p><b>　　DEC R7</b></p><p>　　CJNE R7,#00,J32</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　SINWAVE: MOV R0,#00H ;R0指向正弦數(shù)據(jù)表頭</p><p

44、>　　K41: MOV A,R0</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR ;查表</p><p>　　MOV P0,A ;輸出數(shù)據(jù)</p><p><b>　　INC R0</b></p><p>　　MOV P2,#0FFH</p><p><b&g

45、t;　　MOV A,P2</b></p><p><b>　　CPL A</b></p><p><b>　　MOV R3,A</b></p><p>　　L41: DEC R3</p><p>　　CJNE R3,#255,L41</p><p>　　CJNE

46、R0,#92,K41</p><p>　　K42: DEC R0</p><p><b>　　MOV A,R0</b></p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p><b>　　MOV P0,A</b></p><p>　　MOV P2,#0FFH<

47、/p><p><b>　　MOV A,P2</b></p><p><b>　　CPL A</b></p><p><b>　　MOV R3,A</b></p><p>　　L42: DEC R3</p><p>　　CJNE R3,#255,L42<

48、/p><p>　　CJNE R0,#0,K42</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　SIN_TAB: DB 0,0,0,0,1,1,2,3,4,5,6,8,9,11</p><p>　　DB 13,15,17,19,22,24,27,30,33,36,39</p><p>

49、　　DB 42,46,49,53,56,60,64,68,72,76,80</p><p>　　DB 84,88,92,97,101,105,110,114,119,123</p><p>　　DB 128,132,136,141,145,150,154,158,163</p><p>　　DB 167,171,175,179,183,187,191,195,199

50、</p><p>　　DB 202,206,209,213,216,219,222,225,228</p><p>　　DB 231,233,236,238,240,242,244,246,247,249</p><p>　　DB 250,251,252,253,254,255,255,255</p><p><b>　　END&l