應(yīng)用電子畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目: 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)</p><p>　　系 部: 電子工程系 </p><p>　　專 業(yè): 應(yīng)用電子技術(shù) </p><p>　　學(xué) 號(hào): 0503100102 </p>

2、;<p>　　姓 名: 馬 曉 </p><p>　　指導(dǎo)教師: 邢鵬康 </p><p><b>　　2012年11月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　信號(hào)發(fā)生器是一種常用的信號(hào)源，廣泛地應(yīng)用

3、于電子電路、自動(dòng)控制系統(tǒng)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。目前使用的信號(hào)發(fā)生器大部分是函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，且特殊波形發(fā)生器的價(jià)格昂貴。所以本設(shè)計(jì)使用的是AT89C51單片機(jī)構(gòu)成的發(fā)生器，可產(chǎn)生三角波、方波、正弦波等多種特殊波形和任意波形，波形的頻率可用程序控制改變。在單片機(jī)上加外圍器件距陣式鍵盤，通過鍵盤控制波形頻率的增減以及波形的選擇，并用了LCD顯示頻率大小。在單片機(jī)的輸出端口接DAC0832進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，再通過運(yùn)放進(jìn)行波形調(diào)整，最后輸出波形接在示波

4、器上顯示。本設(shè)計(jì)具有線路簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低廉、性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　在介紹DAC0832芯片特性的基礎(chǔ)上,論述了采用DAC0832芯片設(shè)計(jì)數(shù)字函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的原理以及整機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)其振蕩頻率控制、信號(hào)輸出幅度控制以及頻率和幅度數(shù)顯的實(shí)現(xiàn)作了較詳細(xì)的論述。該函數(shù)信號(hào)發(fā)生器可輸出三角波,方波和正弦波。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 信號(hào)發(fā)生器 單片機(jī) DAC0832 波

5、形調(diào)整 LED</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Signal-generator is a kind of signal source in common use, broadly applied at the electronics electric circuit, auto control system and teac

6、hing experiment etc. Currently used mostly function signal generator signal generator, waveform generator and a special price of expensive . So the dissertation is usage of the AT89s51 single-chip microcomputer constitut

7、e of wave-form generator, which can generate triangle wave, square wave, sine wave etc variety wave-form, the period of wave can be controll</p><p>　　Based on the introduction of MAX038 , we discussed the pr

8、inciple and the whole frame of the digital function signal generator. We described the control of the oscillatory frequent , amplitude and the digital display in detail. Thegenerator can output three kinds of waves : sin

9、e wave , square wave , triangle wave.</p><p>　　Keywords： signal generator  MCU  DAC0832 wave-form adjustment LED</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要

10、2</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題的來源與技術(shù)背景5</p><p>　　1.2 研究信號(hào)發(fā)生器的目的及意義5</p><p>　　1.3 主要研究?jī)?nèi)容6</p><p>　　第2章 電路方案的確定</p&g

11、t;<p>　　2.1 方案的提出和選擇8</p><p>　　2.2 電路框圖及工作原理9</p><p>　　第3章 單元電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 單片機(jī)模塊10</p><p>　　3.2 電源模塊11</p><p>　　3.3 D/A轉(zhuǎn)換模塊12</p>&

12、lt;p>　　3.4 鍵盤輸入模塊15</p><p>　　3.5 顯示模塊16</p><p>　　3.6 I/V轉(zhuǎn)化模塊17</p><p>　　第4章 電路軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 系統(tǒng)總框圖19</p><p>　　4.2 顯示子程序20</p><p&

13、gt;　　4.3 按鍵子程序21</p><p>　　第5章 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與總結(jié)錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　致 謝26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　附 錄28</b></p>

14、<p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題的來源與技術(shù)背景</p><p>　　不論是在生產(chǎn)還是在科研與教學(xué)上，信號(hào)發(fā)生器都是電子工程師仿真實(shí)驗(yàn)的最佳工具。隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，對(duì)相應(yīng)的測(cè)試儀器和測(cè)試手段也提出了更高的要求，信號(hào)發(fā)生器己成為測(cè)試儀器中至關(guān)重要的一類，因此開發(fā)信號(hào)發(fā)生器具有重大意義。傳統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器采用

15、專用芯片，成本高，控制方式不靈活。本設(shè)計(jì)充分利用單片機(jī)靈活的控制、豐富的外設(shè)處理能力，采用DDS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)頻率、幅值可調(diào)的函數(shù)波形的輸出，同時(shí)可以根據(jù)需要方便地實(shí)現(xiàn)各種比較復(fù)雜的調(diào)頻、調(diào)相和調(diào)幅功能，具有良好的實(shí)用性。</p><p>　　根據(jù)其頻率發(fā)生方法又可分為諧振法和合成法兩種。一般的傳統(tǒng)發(fā)生器都是采用的諧振法，即用具有頻率選擇性的回路來產(chǎn)生正弦振蕩，來獲得所需頻率，也可以根據(jù)頻率合成技術(shù)來獲得所需頻率。&

16、lt;/p><p>　　利用頻率合成技術(shù)制成的合成波形發(fā)生器，通常被稱為頻率合成器或頻率綜合器。頻率綜合器是指利用頻率合成技術(shù)合成的頻率源，它常常是沒有調(diào)制的，也沒有足夠?qū)挼暮妥銐驕?zhǔn)確的輸出電平調(diào)節(jié)，其工作范圍往往也不寬，最小頻率間隔也比較大，一般做專用設(shè)備使用，或做某一個(gè)系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分。</p><p>　　1.2 研究信號(hào)發(fā)生器的目的及意義</p><p>　

17、　波形發(fā)生器是信號(hào)源的一種，主要給被測(cè)電路提供所需要的己知信號(hào)(各種波形)，然后用其它儀表測(cè)量感興趣的參數(shù)?？梢娦盘?hào)源在各種實(shí)驗(yàn)應(yīng)用和試驗(yàn)測(cè)試處理中，它的應(yīng)用非常廣泛。它不是測(cè)量?jī)x器，而是根據(jù)使用者的要求，作為激勵(lì)源，仿真各種測(cè)試信號(hào)，提供給被測(cè)電路，以滿足測(cè)量或各種實(shí)際需要。</p><p>　　目前我國己經(jīng)開始研制波形發(fā)生器，并取得了可喜的成果。但總的來說，我國波形發(fā)生器還沒有形成真正的產(chǎn)業(yè)。就目前國內(nèi)的成熟

18、產(chǎn)品來看，多為一些PC儀器插卡，獨(dú)立的儀器和VXI系統(tǒng)的模塊很少，并且我國目前在波形發(fā)生器的種類和性能都與國外同類產(chǎn)品存在較大的差距，因此加緊對(duì)這類產(chǎn)品的研制顯得迫在眉睫。函數(shù)波形發(fā)生器發(fā)展很快近幾年來，國際上波形發(fā)生器技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： </p><p>　?。?）過去由于頻率很低應(yīng)用的范圍比較狹小，輸出波形頻率的提高，使得波形發(fā)生器能應(yīng)用于越來越廣的領(lǐng)域。波形發(fā)生器軟件的開發(fā)正使波形數(shù)據(jù)的輸入變

19、得更加方便和容易。波形發(fā)生器通常允許用一系列的點(diǎn)、直線和固定的函數(shù)段把波形數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器。同時(shí)可以利用一種強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)方程輸入方式，復(fù)雜的波形可以由幾個(gè)比較簡(jiǎn)單的公式復(fù)合成v=f(t)形式的波形方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式產(chǎn)生。從而促進(jìn)了波形發(fā)生器向任意波形發(fā)生器的發(fā)展，各種計(jì)算機(jī)語言的飛速發(fā)展也對(duì)任意波形發(fā)生器軟件技術(shù)起到了推動(dòng)作用。目前可以利用可視化編程語言(如Visual Basic, Visual C等等)編寫任意波形發(fā)生器的軟面板，這樣允

20、許從計(jì)算機(jī)顯示屏上輸入任意波形，來實(shí)現(xiàn)波形的輸入。</p><p>　?。?）與VXI資源結(jié)合。目前，波形發(fā)生器由獨(dú)立的臺(tái)式儀器和適用于個(gè)人計(jì)算機(jī)的插卡以及新近開發(fā)的VXI模塊。由于VXI總線的逐漸成熟和對(duì)測(cè)量?jī)x器的高要求，在很多領(lǐng)域需要使用VXI系統(tǒng)測(cè)量產(chǎn)生復(fù)雜的波形，VXI的系統(tǒng)資源提供了明顯的優(yōu)越性，但由于開發(fā)VXI模塊的周期長(zhǎng)，而且需要專門的VXI機(jī)箱的配套使用，使得波形發(fā)生器VXI模塊僅限于航空、軍事及

21、國防等大型領(lǐng)域。在民用方面，VXI模塊遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如臺(tái)式儀器更為方便。</p><p>　?。?）隨著信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，臺(tái)式儀器在走了一段下坡路之后，又重新繁榮起來。不過現(xiàn)在新的臺(tái)式儀器的形態(tài)，和幾年前的己有很大的不同。這些新一代臺(tái)式儀器具有多種特性，可以執(zhí)行多種功能。而且外形尺寸與價(jià)格，都比過去的類似產(chǎn)品減少了一半。</p><p>　　1.3 主要研究?jī)?nèi)容</p><p&

22、gt;　?。?）理論基礎(chǔ)分析。了解波形發(fā)生器的相關(guān)理論，包括幾種常用波形，如正弦波、方波等，然后介紹了波形發(fā)生器的主要方案及原理。</p><p>　?。?）硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。主要包括以下幾個(gè)模塊：串口電路；鍵盤、LED顯示電路；單片機(jī)系統(tǒng)；DAC芯片和放大電路設(shè)計(jì)。 </p><p>　?。?）軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。主要有：系統(tǒng)總體流程設(shè)計(jì)；串口程序設(shè)計(jì)；單片機(jī)程序設(shè)計(jì)；鍵盤響應(yīng)程序設(shè)計(jì)；LED顯示

23、程序設(shè)計(jì)；DAC控制程序設(shè)計(jì)。</p><p>　?。?）系統(tǒng)仿真調(diào)試。通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬仿真調(diào)試。</p><p><b>　　常用波形介紹</b></p><p>　　函數(shù)波形的一般表達(dá)式可以表示為 ，下面來介紹幾種常用的函數(shù)波形[3]：</p><p><b>　　正弦函數(shù)</b></p

24、><p>　　正弦信號(hào)與余弦信號(hào)，兩者只是在相位上相差2π，可以統(tǒng)稱為正弦信號(hào)。</p><p><b>　　其一般形式為</b></p><p>　　f (t)=Asin(ωt+θ ) （1）</p><p>　　式中，A 為振幅，ω 是角頻率，θ 為初相位。上述三量是正弦信號(hào)的三要素。它的波形見

25、圖1。正弦信號(hào)是周期信號(hào)，其周期T 與頻率f 及角頻率ω 之間的關(guān)系為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　圖1 正弦波形</b></p><p>　　在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常遇到單邊指數(shù)衰減的正弦信號(hào)，其波形如圖2所示，表達(dá)式為：</p><p><b>　

26、?。?）</b></p><p>　　圖2 指數(shù)衰減的正弦信號(hào)波形</p><p><b>　　方波波形函數(shù)</b></p><p>　　方波函數(shù)是一種常用的波形函數(shù)，其表達(dá)式為：</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　方波的波形如圖2-

27、3所示：</p><p><b>　　圖3 方波波形</b></p><p>　　第2章 電路方案的確定</p><p>　　2.1 方案的提出和選擇 </p><p>　　方案一：采用單片函數(shù)發(fā)生器（如8038），8038可同時(shí)產(chǎn)生正弦波、方波等，而且方法簡(jiǎn)單易行，用D/A轉(zhuǎn)換器的輸出來改變調(diào)制電壓，也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控調(diào)

28、整頻率，但產(chǎn)生信號(hào)的頻率穩(wěn)定度不高。</p><p>　　方案二：采用鎖相式頻率合成器，利用鎖相環(huán)，將壓控振蕩器（VCO）的輸出頻率鎖定在所需頻率上，該方案性能良好，但難以達(dá)到輸出頻率覆蓋系數(shù)的要求，且電路復(fù)雜。</p><p>　　方案三：采用單片機(jī)編程的方法來實(shí)現(xiàn)，利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832通過查表得方式輸出需要的波形，該方法可以通過編程的方法來控制信號(hào)波形的頻率和幅度，而且在硬件電

29、路不變的情況下，通過改變程序來實(shí)現(xiàn)頻率的變換。此外，由于通過編程方法產(chǎn)生的是數(shù)字信號(hào)，所以信號(hào)的精度可以做的很高。</p><p>　　鑒于方案一的信號(hào)頻率不夠穩(wěn)定和方案二的電路復(fù)雜，頻率覆蓋系數(shù)難以達(dá)標(biāo)等缺點(diǎn)，所以決定采用方案三的設(shè)計(jì)方法。它不僅采用軟硬件結(jié)合，軟件控制硬件的方法來實(shí)現(xiàn)，使得信號(hào)頻率的穩(wěn)定性和精度的準(zhǔn)確性得以保證，而且它使用的幾種元器件都是常用的元器件，容易得到，且價(jià)格便宜，使得硬件的開銷達(dá)到最

30、省。</p><p>　　2.2 電路框圖及工作原理</p><p>　　數(shù)字信號(hào)可以通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，因此可通過產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)再轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的方法來獲得所需要的波形。89C51單片機(jī)本身就是一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)，具有組成微型計(jì)算機(jī)的各部分部件：中央處理器、CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、I/O接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及串行通訊接口等，只要將89C51再配置

31、鍵盤及其接口、顯示器及其接口、數(shù)模轉(zhuǎn)換及波形輸出、指示燈及其接口等四部分，即可構(gòu)成所需的波形發(fā)生器，其信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成原理框圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 信號(hào)發(fā)生器原理框圖</p><p>　　89C51是整個(gè)波形發(fā)生器的核心部分，通過程序的編寫和執(zhí)行，產(chǎn)生各種各樣的信號(hào)，并從鍵盤接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種功能的轉(zhuǎn)換和信號(hào)幅度的調(diào)節(jié)。當(dāng)數(shù)字信號(hào)經(jīng)過接口電路到達(dá)轉(zhuǎn)換電路，將其轉(zhuǎn)換

32、成模擬信號(hào)也就是所需要的輸出波形。</p><p>　　第3章 單元電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　3.1 單片機(jī)模塊</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用的單片機(jī)芯片是AT89C51單片機(jī)。AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器(PEROM)和

33、128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲(chǔ)單元。</p><p>　　AT89C51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶休或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。外接石英晶體(或

34、陶瓷諾振器)及電容C1, C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容C1, C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，這里選擇使用石英晶休，我們的電容使用30pF。如使用陶瓷諧振器的話，應(yīng)選擇40pF士10pF的容值的電容。也可以采用外部時(shí)鐘。采用外部時(shí)鐘的電路的情況時(shí)，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。<

35、;/p><p>　　圖3-1：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　1、主電源引腳（2根） </p><p>　　VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源</p><p>　　GND(Pin20)：接地線</p><p>　　2、外接晶振引腳（2根）</p><p>　　XTAL1(Pin19)：

36、片內(nèi)振蕩電路的輸入端</p><p>　　XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端</p><p>　　3、控制引腳（4根）</p><p>　　RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p><p>　　ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)</p><p&g

37、t;　　PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)</p><p>　　EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。</p><p>　　4、可編程輸入/輸出引腳（32根）</p><p>　　AT89S51單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、P1、P2、P3口，每個(gè)口有8位（

38、8根引腳），共32 根。每一根引腳都可以編程。 </p><p>　　PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，名稱為P0.0～P0.7</p><p>　　P1口（Pin1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P1.0～P1.7 </p><p>　　P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P2.0～P2.7 </

39、p><p>　　P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，名稱為P3.0～P3.7</p><p><b>　　3.2電源模塊</b></p><p>　　圖3-2-1：?jiǎn)纹瑱C(jī)的電源模塊</p><p>　　函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的電源包括兩部分，包括單片機(jī)和外部電路用的電壓+5V和運(yùn)算放大器的電壓+-12V，所以電源

40、模塊選擇了常用的三端穩(wěn)壓器7805,7912和7812，由市電220V經(jīng)變壓器輸出24V電壓，通過7812和7912輸出正負(fù)12V的電壓用于運(yùn)算放大器的供電，7812的輸出端接7805將輸出的12V電壓轉(zhuǎn)為5V用于單片機(jī)和其他外設(shè)電路的供電使用。</p><p>　　圖3-2-2:7805的原理圖</p><p>　　通過差分對(duì)管和負(fù)反饋電路，使得輸出的電壓穩(wěn)定在+5V。</p>

41、;<p>　　3.3 D/A轉(zhuǎn)換模塊</p><p>　　本次試驗(yàn)選擇的D/A轉(zhuǎn)化器是DAC0832,是一款8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個(gè)DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。</p><p>　　圖3-3-1：DAC0

42、832內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　DAC0832內(nèi)部有輸入寄存器和DAC寄存器，所以無需外部連接專門的鎖存器。</p><p>　　圖3-3-2：DACA0832引腳圖</p><p><b>　　各引腳的功能如下：</b></p><p>　　D0～D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時(shí)間應(yīng)大于90ns(否則鎖存

43、器的數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò))；</p><p>　　ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效；</p><p>　　CS：片選信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；</p><p>　　WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產(chǎn)生LE1，當(dāng)LE1為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LE1的負(fù)跳變時(shí)將輸

44、入數(shù)據(jù)鎖存；</p><p>　　XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效；</p><p>　　WR2：DAC寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由WR1、XFER的邏輯組合產(chǎn)生LE2，當(dāng)LE2為高電平時(shí)，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入DAC寄存器并開始D/A轉(zhuǎn)換。</p>

45、;<p>　　IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化；</p><p>　　IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數(shù)；</p><p>　　Rfb：反饋信號(hào)輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度；</p><p>　　Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V～+15V；</p><p&

46、gt;　　VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線，VREF的范圍為-10V～+10V；</p><p>　　AGND：模擬信號(hào)地</p><p>　　DGND：數(shù)字信號(hào)地</p><p>　　DAC0832主要性能參數(shù)</p><p>　　1. 分辨率為8位；</p><p>　　2. 電流穩(wěn)定時(shí)間1us；</p>&

47、lt;p>　　3. 可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；</p><p>　　4. 只需在滿量程下調(diào)整其線性度；</p><p>　　5. 單一電源供電（+5V～+15V）；</p><p>　　6. 低功耗，200mW。</p><p>　　通常DAC0832有三種不同的工作方式，主要依據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)鎖存器和DAC鎖存器的控制方式劃分：直通方式

48、，單緩沖方式和雙緩沖方式。</p><p>　　其中直通方式CS,XFER,WR1和WR2直接接低電平，DAC0832隨時(shí)轉(zhuǎn)換輸入的數(shù)據(jù)，這種方式比較簡(jiǎn)單，占用的I/O口也比較少，但是當(dāng)需要I/O口做擴(kuò)展的時(shí)候容易受到干擾。</p><p>　　單緩沖方式者把數(shù)據(jù)鎖存器和DAC鎖存器的使能端接在一起，只需要一組信號(hào)就能同時(shí)控制兩個(gè)寄存器的。</p><p>　　雙緩

49、沖方式是將數(shù)據(jù)鎖存器和DAC鎖存器分開單獨(dú)控制，這種做法容易占用大量的I/0口。</p><p>　　綜上所訴，本次設(shè)計(jì)采用了單緩沖控制方式。</p><p>　　圖3-3-3.DAC0832的單緩沖方式連線圖 </p><p><b>　

50、　3.4鍵盤輸入模塊</b></p><p>　　本系統(tǒng)采用的鍵盤連接電路圖如下：</p><p><b>　　圖（6）鍵盤</b></p><p>　　圖中鍵盤引出的線分別接單片機(jī)的P2.4-P2.7口，因此在程序初始化時(shí)P2.7腳給低電平。如圖開關(guān)1用來切換輸出波形、開關(guān)2和3用來調(diào)節(jié)頻率的加減。當(dāng)按開關(guān)2時(shí)輸出波形的頻率增加，

51、按開關(guān)3時(shí)輸出波形的頻率減小。開關(guān)4是用來顯示波形的種類和頻率的。</p><p><b>　　3.5 顯示模塊</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)要求對(duì)輸出波形的頻率，幅值和波形進(jìn)行輸出，所以要擴(kuò)展顯示模塊，常用的顯示模塊LCD有7端數(shù)碼管，LCD1602和12864等液晶顯示屏。</p><p>　　為了降低設(shè)計(jì)的成本和擴(kuò)展的難度，本次設(shè)

52、計(jì)選擇使用7段數(shù)碼管。</p><p>　　圖3-5-1.數(shù)碼管原理圖</p><p>　　常用的數(shù)碼管包括共陰極和共陽極兩種。</p><p>　　其中共陰極數(shù)碼管的編碼方式如下:</p><p>　　0x3f , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d ,</p><p>　　0 1

53、 2 3 4 5</p><p>　　0x7d , 0x07 , 0x7f , 0x6f , 0x77 , 0x7c ,</p><p>　　6 7 8 9 A B</p><p>　　0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 , 0x00</p><p>

54、　　C D E F 無顯示</p><p>　　LED顯示器工作方式有兩種：靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每個(gè)數(shù)碼管的段選必須接一個(gè)8位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字形碼。當(dāng)送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是占用CPU時(shí)間少，顯示便于監(jiān)測(cè)和控制。缺點(diǎn)是硬件電路比較復(fù)雜，成本較高。</p><p>　　動(dòng)態(tài)顯

55、示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。動(dòng)態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時(shí)應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。</p><p>　　圖3-5-2.7段數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路圖</p><p>

56、;　　3.6 I/V轉(zhuǎn)化模塊</p><p>　　由于DA轉(zhuǎn)化器輸出的是電流信號(hào)，所以還需要將其轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，為了各種波形的雙極性輸出還需要連接雙極性轉(zhuǎn)化電路。</p><p>　　圖3-6.雙極性轉(zhuǎn)化電路 </p><p>　　如圖為常用的雙極性轉(zhuǎn)化電路，第一個(gè)運(yùn)算放大器將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，第二個(gè)運(yùn)算放大器和電阻R1,R2共同組成方向加法器，由于電流輸出

57、接的是第一個(gè)運(yùn)算放大器的反相輸出端，所以當(dāng)滿足2*R2=R1且R2=R3的時(shí)候輸出電壓為</p><p>　　Vout=Vi-（Vref/2）</p><p>　　當(dāng)要實(shí)現(xiàn)雙極性輸出的時(shí)候幅值的二進(jìn)制碼要轉(zhuǎn)為偏移二進(jìn)制碼，即將二進(jìn)制碼對(duì)應(yīng)的零值偏移到80H，在偏移之后，只有幅值二進(jìn)制碼大于128的輸出才為正，后則為負(fù)。</p><p>　　通常要得到偏移二進(jìn)制碼，可

58、以通過求原有二進(jìn)制的補(bǔ)碼，再加上80H，并舍棄其進(jìn)位，使得其成為偏移二進(jìn)制碼。</p><p>　　第四章 電路軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1系統(tǒng)總框圖</b></p><p>　　圖4-1.系統(tǒng)總的框</p><p><b>　　4.2 顯示子程序</b></p>&l

59、t;p>　　顯示部分采用動(dòng)態(tài)輸出的方式，通過控制兩個(gè)鎖存器來控制實(shí)現(xiàn)單個(gè)I/O分時(shí)控制輸出輸出數(shù)碼管的段選（字形的選擇）和位選（位權(quán)的選擇）。如圖3-5-2顯示電路圖中P0用于輸出數(shù)據(jù)，而P2^0和P2^1用來控制寄存器的通斷來控制是輸出字段信息還是位權(quán)信息。</p><p>　　圖4-2：顯示流程圖</p><p>　　通常的數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示程序都要進(jìn)行延時(shí)，然后靠人眼的余光實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)

60、的輸出，當(dāng)延時(shí)時(shí)間太小的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)數(shù)碼閃爍甚至亂碼，當(dāng)延時(shí)時(shí)間設(shè)定的太大的時(shí)候，有可能出現(xiàn)輸出斷續(xù)的可能，通常需延時(shí)5ms，6位數(shù)據(jù)顯示就是30ms，而按鍵的消抖時(shí)間不過10ms，所以時(shí)間片輪法的話會(huì)大大影響電路的正常工作，甚至不能檢測(cè)出按鍵輸入，或則按鍵輸入的時(shí)候出現(xiàn)顯示斷續(xù)的情況，所以本才設(shè)計(jì)采用了中斷顯示的方法，利用定時(shí)器進(jìn)行延時(shí)，設(shè)定好定時(shí)器的初值，在固定的延時(shí)時(shí)間上溢出，然后調(diào)用顯示子程序顯示當(dāng)前的輸出情況，由于定時(shí)器中斷程序

61、 執(zhí)行一次只能顯示一位數(shù)據(jù)，所以要設(shè)定一個(gè)全局變量的顯示緩沖區(qū)和全局變量的位選標(biāo)志。</p><p><b>　　4.3 按鍵子程序</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)由于要求對(duì)幅值和頻率進(jìn)行控制，所以要求用相關(guān)的按鍵輸入，前面已經(jīng)介紹了各種按鍵的優(yōu)缺點(diǎn)，最后選擇了獨(dú)立式鍵盤，分別為+-頻率，+-幅值，模式選擇5位，共占用5個(gè)IP口，選擇單片機(jī)的P2.4-P2.7口

62、作為按鍵輸入。</p><p>　　圖4-3：按鍵子程序框圖</p><p>　　Mode：模式選擇位，用于選擇輸出的波形。</p><p>　　Ampl+：幅值+位，步進(jìn)為0.5，系統(tǒng)的基準(zhǔn)電壓為+-2.5V。</p><p>　　Ampl-：幅值-位。</p><p>　　Freq+：頻率+位，用于調(diào)整中斷時(shí)間。&

63、lt;/p><p>　　Freq-：頻率-位。</p><p>　　程序中的模式選擇是通過MODE位輸入，通過設(shè)定一個(gè)模式標(biāo)志位，當(dāng)執(zhí)行一次模式位按鍵程序，標(biāo)志位自動(dòng)+1，并指向其所指定的波形。</p><p>　　幅值選擇通過按鍵AMPL+和AMPL-輸入，當(dāng)執(zhí)行了幅值子程序的時(shí)候，系統(tǒng)通過改變X9511抽頭的位置，改變其Vw的輸出電壓，通過VREF改變輸出電壓的幅值

64、。</p><p>　　頻率的選擇則是通過FREQ+和FREQ-進(jìn)行選擇的，當(dāng)執(zhí)行頻率調(diào)節(jié)子程序的時(shí)候，通過改變定時(shí)的初值實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)使用12M晶振時(shí)候，正弦表位256位時(shí)，理想中最大的頻率可以達(dá)到4KHz，當(dāng)頻率為10Hz的時(shí)候，計(jì)數(shù)初值為390。由于系統(tǒng)采用的最低的初值時(shí)間為100，所以最高只能產(chǎn)生20Hz的頻率。</p><p>　　第五章 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與總結(jié)</p><

65、;p>　　輸出波形的種類與頻率的測(cè)試</p><p>　　測(cè)量?jī)x器：穩(wěn)壓電源、示波器、數(shù)字萬用表。</p><p>　　測(cè)量說明：正弦波、矩形波、三角波，鋸齒波信號(hào)的輸出，通過鍵盤來實(shí)現(xiàn)其的不同波形的輸出以及其頻率的改變。</p><p>　　四種波形的仿真波形圖如下：</p><p><b>　　圖（8）正弦波圖形</

66、b></p><p><b>　　圖（9）三角波圖形</b></p><p>　　圖（10）矩形波圖形</p><p>　　圖（11）鋸齒波圖形</p><p>　　波形種類及頻率顯示如下：</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p&

67、gt;　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。</p><p>　　回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多。的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在好幾個(gè)星

68、期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)

69、的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說不懂一些元器件的使用方法，對(duì)單片機(jī)C語言編程掌握得不好……通過這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過的知識(shí)重新溫故。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多編程問題，最后在邢鵬康老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。同時(shí)，在刑陽老師那里我學(xué)得到很多實(shí)用的知識(shí)，在此我表示感謝！同時(shí)，對(duì)給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指

70、導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 朱清慧、張鳳蕊 .PROTEUS教程-電子線路設(shè)計(jì)、制版與仿真.清華大學(xué)出版社 2011</p><p>　　[2] 王靜霞 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)（C語言版）.電子工業(yè)出版社 2009 </p><p>　　

71、[3] 周明德 微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用（第四版）.北京：清華大學(xué)出版社 2002 </p><p>　　[4] 杜華 任意波形發(fā)生器及應(yīng)用[J].國外電子測(cè)量技術(shù) 2005 </p><p>　　[5] 李相偉 微機(jī)系統(tǒng)原理與接口技術(shù) 北京：國防工業(yè)出版社 2005 </p><p>　　[6] 李群芬 肖看.單片機(jī)原理、接口及應(yīng)

72、用-嵌入式系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ).武漢：清華大學(xué)出版社 2005</p><p><b>　　附錄A：系統(tǒng)程序</b></p><p>　　/*-----------------------------------------------</p><p>　　名稱：基于單片機(jī)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器</p><p><b>　

73、　編寫：maxiao</b></p><p>　　日期：2012.11</p><p>　　內(nèi)容：通過單片機(jī)程序控制，產(chǎn)生三角波、方波、正弦波、鋸齒波等</p><p>　　------------------------------------------------*/</p><p>　　#include <reg51

74、.h></p><p>　　#include <absacc.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define DA0832 XBYTE[0xffff]</p><p>　　uchar code tab[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x

75、66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};</p><p>　　uchar code tosin[256]={0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5</p><p>　　,0x

76、c7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1,0xe3,0xe5,0xe7,0xe9,0xea,0xec,0xee,0xef,0xf1,0xf2,0xf4,0xf5</p><p>　　,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff

77、,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd</p><p>　　,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,0xf4,0xf2,0xf1,0xef,0xee,0xec,0xea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda</p><p>　　,0xd8,0xd6,0xd

78、4,0xd1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0xc2,0xbf,0xbc,0xba,0xb7,0xb4,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99</p><p>　　,0x96,0x93,0x90,0x8d,0x89,0x86,0x83,0x80,0x80,0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f,0x6c,0x69,0x66,0x63,

79、0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x55,0x51</p><p>　　,0x4e,0x4c,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2e,0x2b,0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16</p><p>　　,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0e

80、,0x0d,0x0b,0x0a,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00</p><p>　　,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02 ,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0d,0x0e,

81、0x10,0x11,0x13,0x15</p><p>　　,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x25,0x27,0x29,0x2b,0x2e,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3a,0x3d,0x40,0x43,0x45,0x48,0x4c,0x4e </p><p>　　,0x51,0x55,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x6

82、3,0x66 ,0x69,0x6c,0x6f,0x72,0x76,0x79,0x7c,0x80 };/*正弦波碼 */</p><p>　　uchar fun=1,b=0,c=0,d=0,e=0,tl,th;</p><p>　　sbit P3_0=P3^0;</p><p>　　sbit P3_1=P3^1;</p><p>　　sbi

83、t P3_2=P3^2;</p><p>　　void key1(void);</p><p>　　void key2(void);</p><p>　　void key3(void);</p><p>　　void key4(void);</p><p>　　void judge(void);</p>

84、<p>　　void main(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0X01;</p><p><b>　　th=0xff;</b></p><p><b>　　tl=0x00;</b></p><p

85、><b>　　TH0=th;</b></p><p><b>　　TL0=tl;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b

86、></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　judge();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>

87、　　}</b></p><p>　　void judge(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar line,de1,de2,keym;</p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p><b&g

88、t;　　keym=P2;</b></p><p>　　if(keym==0xff)return;</p><p>　　for(de1=0;de1<200;de1++)</p><p>　　for(de2=0;de2<125;de2++){;}</p><p><b>　　P2=0xff;</b>&

89、lt;/p><p><b>　　keym=P2;</b></p><p>　　if(keym==0xff)return;</p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p><b>　　line=P2;</b></p><p>　　if(P

90、2==0xfe) key1();</p><p>　　if(P2==0xfd) key2();</p><p>　　if(P2==0xfb) key3();</p><p>　　if(P2==0xf7) key4();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void key1

91、(void) //１鍵選擇發(fā)波類型,1為正弦波,2為三角波,3為方波，4為鋸齒波。</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　fun++;</b></p><p>　　if(fun==5)fun=0x01;</p><p><b>　　}&

92、lt;/b></p><p>　　void key2(void) //２鍵加大頻率</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(th<0xff)th++;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　vo

93、id key3(void) //３鍵減小頻率</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(th>0x00)th--;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void key4(void) //４鍵顯示頻率<

94、;/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　double t;</b></p><p><b>　　int f;</b></p><p>　　TR0=0;//ＥＴ０的區(qū)別</p><p>　　while (P2==0xf7)</

95、p><p><b>　　{</b></p><p>　　t=(65535-th*256-tl)*0.5;</p><p>　　f=(int)(15625/(t*4));</p><p><b>　　P3_0=0; </b></p><p><b>　　P3_1=0; &

96、lt;/b></p><p><b>　　P3_2=0;</b></p><p>　　P1=tab[f%10];</p><p><b>　　f=f/10;</b></p><p>　　P3_0=1; P3_1=0; P3_2=0;</p><p>　　P1=tab[

97、f%10];</p><p><b>　　f=f/10;</b></p><p>　　P3_0=0; P3_1=1; P3_2=0;</p><p>　　P1=tab[f%10];</p><p><b>　　f=f/10;</b></p><p>　　P3_0=1; P3

98、_1=1; P3_2=0;</p><p>　　P1=tab[f];</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void time0_int(v

99、oid) interrupt 1 //中斷服務(wù)程序</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p>　　if(fun==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　DA0

100、832=tosin[b]; //正弦波</p><p><b>　　b++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(fun==2) //三角波</p><p><b>　　{</b&g

101、t;</p><p>　　if(c<128)DA0832=c*2;</p><p>　　else DA0832=(255-c)*2;</p><p><b>　　c++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(fun==3)

102、 // 方波</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　d++;</b></p><p>　　if(d<=128)DA0832=0x00;</p><p>　　else DA0832=0xff;</p><p>&

103、lt;b>　　}</b></p><p>　　else if(fun==4) // 鋸齒波</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　e++;</b></p><p><b>　　DA0832=e;</b>

104、;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　TH0=th;</b></p><p><b>　　TL0=tl;</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>