基于at89c51單片機的數字式低頻信號發(fā)生器畢業(yè)設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　緒論2</b></p><p>　　第１章 方案設計3</p><p>　　1.1　方案論述3</p><p>　　1.2　方案

2、論證3</p><p>　　第2章 硬件設計4</p><p>　　2.1　 總體設計功能說明4</p><p>　　2.2　 DAC0832芯片5</p><p>　　2.3 　硬件放大電路6</p><p>　　第3章 軟件設計7</p><p>　　3.1　程序流程圖7<

3、;/p><p>　　3.2　主要程序代碼9</p><p><b>　　3.3　調試12</b></p><p><b>　　設計總結14</b></p><p><b>　　參考文獻15</b></p><p><b>　　摘要</

4、b></p><p>　　本系統(tǒng)是基于AT89C51單片機的數字式低頻信號發(fā)生器。采用AT89C51單片機作為控制核心，外圍采用數字/模擬轉換電路（DAC0832）、運放電路（LM324）、按鍵。通過按鍵控制可產生方波、三角波、正弦波等。其設計簡單、性能優(yōu)好，可用于多種需要低頻信號的場所，具有一定的實用性。</p><p>　　各種各樣的信號是通信領域的重要組成部分，其中正弦波、三角

5、波和方波等是較為常見的信號。在科學研究及教學實驗中常常需要這幾種信號的發(fā)生裝置。為了實驗、研究方便，研制一種靈活適用、功能齊全、使用方便的信號源是十分必要的。</p><p>　　本文介紹的是利用AT89C51單片機和數模轉換器件DAC0832產生所需不同信號的低頻信號源，其信號幅度和頻率都是可以按要求控制的。文中簡要介紹了DAC0832數模轉換器的結構原理和使用方法，AT89C51的基礎理論，以及與設計電路有關

6、的各種芯片。文中著重介紹了如何利用單片機控制D/A轉換器產生上述信號的硬件電路和軟件編程。</p><p>　　本次關于產生不同低頻信號的信號源的設計方案，不僅在理論和實踐上都能滿足實驗的要求，而且具有很強的可行性。該信號源的特點是：體積小、價格低廉、性能穩(wěn)定、實現(xiàn)方便、功能齊全。</p><p>　　關鍵詞　波形發(fā)生器；三角波；正弦波；方波</p><p>&l

7、t;b>　　緒論</b></p><p>　　波形發(fā)生器也稱函數發(fā)生器，作為實驗信號源，是現(xiàn)今各種電子電路實驗設計應用中必不可少的儀器設備之一。目前，市場上常見的波形發(fā)生器多為純硬件的搭接而成，且波形種類有限，多為鋸齒波，正弦波，方波，三角波等波形。</p><p>　　信號發(fā)生器作為一種常見的應用電子儀器設備，傳統(tǒng)的可以完全由硬件電路搭接而成，如采用555振蕩電路發(fā)生正

8、弦波、三角波和方波的電路便是可取的路經之一，不用依靠單片機。但是這種電路存在波形質量差，控制難，可調范圍小，電路復雜和體積大等缺點。在科學研究和生產實踐中，如工業(yè)過程控制，生物醫(yī)學，地震模擬機械振動等領域常常要用到低頻信號源。而由硬件電路構成的低頻信號其性能難以令人滿意，而且由于低頻信號源所需的RC很大；大電阻，大電容在制作上有困難，參數的精度亦難以保證；體積大，漏電，損耗顯著更是致命的弱點。一旦工作需求功能有增加，則電路復雜程度會大大

9、增加。</p><p><b>　　第１章　方案設計</b></p><p><b>　　1.1　方案論述</b></p><p>　　從科學所設計的不同范圍以及器件的不同選擇來構思，可以實現(xiàn)的方案有很多，現(xiàn)提出兩個可行的方案并分別論述其工作原理及可行性。</p><p>　　方案一：方案一方框圖如

10、下圖1.1.1所示。采用AT89C51芯片，數模芯片采用DAC0831芯片，構成基本的波形發(fā)生電路，設置多個按鍵用來控制波形輸出記憶調整信號頻率的大小。此電路設計輸出波形穩(wěn)定，精度高。</p><p>　　圖1-1　方案一電路流程圖</p><p>　　方案二：本方案的基本原理是在PC機上按下鼠標左鍵創(chuàng)建一個周期的波形，再將各點值傳送給單片機系統(tǒng)，產生實際的模擬信號。模擬信號通過D/A轉換

11、器的轉換，得到所需要的波形型號。</p><p>　　圖1-2　方案二電路流程圖</p><p><b>　　1.2　方案論證</b></p><p>　　單片機控制超低頻任意信號波形發(fā)生器（方案一）與現(xiàn)有采用微處理器和數模轉換器組成的數字式低頻信號發(fā)生器（方案二）相比，由于采用直接數字波形合成技術，頻率準確度和穩(wěn)定度較高。方案二中微處理器對信

12、號的現(xiàn)實和處理非常方便，只是需要同時編輯單片機語言和微處理器所需要的高級語言，工作量大而且較為復雜。因此我選擇了方案一。</p><p><b>　　第2章　硬件設計</b></p><p>　　2.1　總體設計功能說明</p><p>　　鍵盤輸入部分主要用于選擇波形。鍵盤共設3個鍵，用于選擇三角波、矩形波、正弦波3種不同的波形。89C51單

13、片機用來執(zhí)行某一波形發(fā)生程序，向D／A轉換器的輸入端發(fā)送數據，將其轉化成模擬量，并通過運算放大器調節(jié)波形的幅值，，從而在輸出端得到所需的波形。</p><p>　　可由硬件設計好后，再根據要求進行具體編寫。程序的主要功能是：首先程序在開始后，先判斷P1.0，P1.1 ，P1.2相應的波形,然后根據選擇的波形輸出相應的波形.程序將根據要求進行調節(jié)波形。 </p><p><b>　

14、　圖2-1　總電路圖</b></p><p>　　2.2　DAC0832芯片</p><p>　　圖2-2　DAC0832引腳圖</p><p>　　DAC0832是8分辨率的D/A轉換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉換控制容易等優(yōu)點，在單片機應用系統(tǒng)中得到廣泛的應用。D/A轉換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8

15、位D/A轉換電路及轉換控制電路構成。</p><p>　　1：DAC0832的主要特性參數如下：</p><p><b>　　分辨率為8位；</b></p><p>　　電流穩(wěn)定時間1us；</p><p>　　可單緩沖、雙緩沖或直接數字輸入；</p><p>　　只需在滿量程下調整其線性度；&l

16、t;/p><p>　　單一電源供電（+5V～+15V）；</p><p>　　低功耗，200mW。</p><p>　　2：DAC0832結構： </p><p>　　D0～D7：8位數據輸入線，TTL電平，有效時間應大于90ns(否則鎖存器的數據會出錯)；</p><p>　　ILE：數據鎖存允許控制信號輸入線，高電平

17、有效；</p><p>　　CS：片選信號輸入線（選通數據鎖存器），低電平有效；</p><p>　　WR1：數據鎖存器寫選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產生LE1，當LE1為高電平時，數據鎖存器狀態(tài)隨輸入數據線變換，LE1的負跳變時將輸入數據鎖存；</p><p>　　XFER：數據傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負

18、脈沖（脈寬應大于500ns）有效；</p><p>　　WR2：DAC寄存器選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效。由WR1、XFER的邏輯組合產生LE2，當LE2為高電平時，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負跳變時將數據鎖存器的內容打入DAC寄存器并開始D/A轉換。</p><p>　　IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內容線性變化；</p>

19、;<p>　　IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數；</p><p>　　Rfb：反饋信號輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調整轉換滿量程精度；</p><p>　　Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V～+15V；</p><p>　　VREF：基準電壓輸入線，VREF的范圍為-10V～+10V；</p><p

20、>　　AGND：模擬信號地</p><p>　　DGND：數字信號地</p><p>　　3：DAC0832的工作方式：</p><p>　　根據對DAC0832的數據鎖存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式</p><p>　　2.3　信號放大電路</p>&l

21、t;p>　　圖2-3　信號放大電路圖　</p><p><b>　　第3章　軟件設計</b></p><p><b>　　3.1　程序流程圖</b></p><p><b>　　圖3-1　主流程圖</b></p><p>　　圖3-2　三角波流程圖</p>

22、<p>　　圖3-3　方波流程圖圖3-4　正弦波流程圖</p><p>　　3.2　主要程序代碼</p><p>　　MOV A,#0FFH</p><p><b>　　CLR P1.5</b></p><p><b>　　MOV P1,A</b></p><p&

23、gt;　　JNB P1.0,SANJIAO ;P1.0控制三角波的輸出 </p><p>　　JNB P1.1,JUXING ;P1.1控制矩形波的輸出</p><p>　　JNB P1.2,ZX;P1.2控制正弦波的輸出</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;

24、**********三角波******** </p><p><b>　　SANJIAO:</b></p><p>　　MAI: MOV DPTR,#7FFFH;置DAC0832入口地址</p><p>　　MOV A,#00H ;置初始值</p><p>　　LOOP1:MOVX @D

25、PTR,A ;送數字電壓值</p><p>　　INC A ;加1</p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　CJNE A,#0FFH,LOOP1;不等于0FFH轉回去，生成三角波從低到高的這部分，否者向下</p><p>　　LOOP2:DEC

26、A 減1</p><p>　　MOVX @DPTR,A ;送數字電壓值</p><p>　　CJNE A,#00H,LOOP2;不等于00H轉回去，生成三角波從高到低的這部分，否者向下</p><p>　　INC A;為了不讓第二個周期產生于前一個周期的00H的數字電壓重復</p><p>&

27、lt;b>　　NOP</b></p><p>　　LJMP LOOP1 ;必須加1后在返回到LOOP1</p><p><b>　　RET</b></p><p>　　;*********矩形波********* </p><p><b>　　JUXING: </b

28、></p><p><b>　　START:</b></p><p>　　MOVDPTR,#7FFFH</p><p>　　LOOP:MOV A,#00H ;設置初值</p><p>　　MOVX@DPTR,A;設置上限電平為</p><p>　　LCALLD

29、ELAY;形成方波寬度</p><p>　　MOVA,#0xFF </p><p>　　MOVx@DPTR,A</p><p>　　LCALLDELAY </p><p>　　LJMPLOOP;完成一個周期循環(huán)后，再次進行循環(huán)</p><p><b>　　DELAY:<

30、;/b></p><p>　　MOV R2,#100</p><p><b>　　DJNZ R2,$</b></p><p><b>　　RET </b></p><p>　　;*********正弦波********</p><p><b>　　ZX:<

31、;/b></p><p><b>　　DA01 :</b></p><p>　　MOV R7,#0FFH</p><p>　　MOV DPTR ,#TAB</p><p><b>　　DA02 :</b></p><p>　　MOV A , #0H</p>

32、<p>　　MOVC A , @A+DPTR</p><p>　　MOV R0,DPL</p><p>　　MOV R1,DPH</p><p>　　MOV DPTR,#7FFFH </p><p>　　MOVX @DPTR, A</p><p>　　MOV DPL,R0</p><p

33、>　　MOV DPH,R1</p><p>　　INC DPTR</p><p>　　DJNZ R7,DA02</p><p>　　LJMP DA01 </p><p><b>　　TAB : </b></p><p>　　DB 80H,83H,86H,89H,8DH,90H

34、,93H,96H</p><p>　　DB 99H,9CH,9FH,0A2H,0A5H,0A8H,0ABH,0AEH</p><p>　　DB 0B1H,0B4H,0B7H,0BAH,0BCH,0BFH,0C2H,0C5H </p><p>　　DB 0C7H,0CAH,0CCH,0CFH,0D1H, 0D4H,0D6H,0D8H</p><p&

35、gt;　　DB 0DAH,0DDH,0DFH,0E1H,0E3H, 0E5H,0E7H,0E9H </p><p>　　DB 0EAH,0ECH,0EEH,0EFH,0F1H, 0F2H,0F4H,0F5H</p><p>　　DB 0F6H,0F7H,0F8H,0F9H,0FAH, 0FBH,0FCH,0FDH</p><p>　　DB 0FDH,0FEH,0FF

36、H,0FFH,0FFH, 0FFH,0FFH,0FFH</p><p>　　DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH, 0FFH,0FEH,0FDH</p><p>　　DB 0FDH,0FCH,0FBH,0FAH,0F9H, 0F8H,0F7H,0F6H</p><p>　　DB 0F5H,0F4H,0F2H,0F1H,0EFH, 0EEH,0ECH

37、,0EAH</p><p>　　DB 0E9H,0E7H,0E5H,0E3H,0E1H, 0DEH,0DDH,0DAH</p><p>　　DB 0D8H,0D6H,0D4H,0D1H,0CFH, 0CCH,0CAH,0C7H </p><p>　　DB 0C5H,0C2H,0BFH,0BCH,0BAH, 0B7H,0B4H,0B1H </p><

38、;p>　　DB 0AEH,0ABH,0A8H,0A5H,0A2H, 9FH, 9CH, 99H</p><p>　　DB 96H, 93H, 90H, 8DH, 89H, 86H, 83H, 80H </p><p>　　DB 80H, 7CH, 79H, 78H, 72H, 6FH, 6CH, 69H </p><p>　　DB 66H, 63H, 60H,

39、 5DH, 5AH, 57H, 55H, 51H </p><p>　　DB 4EH, 4CH, 48H, 45H, 43H, 40H, 3DH, 3AH </p><p>　　DB 38H, 35H, 33H, 30H, 2EH, 2BH, 29H, 27H </p><p>　　DB 25H, 22H, 20H, 1EH, 1CH, 1AH, 18H, 16H

40、</p><p>　　DB 15H, 13H, 11H, 10H, 0EH, 0DH, 0BH, 0AH </p><p>　　DB 09H, 08H, 07H, 06H, 05H, 04H, 03H, 02H</p><p>　　DB 02H, 01H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H </p><p>　　DB

41、00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 01H, 02H </p><p>　　DB 02H, 03H, 04H, 05H, 06H, 07H, 08H, 09H </p><p>　　DB 0AH, 0BH, 0DH, 0EH, 10H, 11H, 13H, 15H </p><p>　　DB 16H, 18H, 1AH, 1CH, 1EH,

42、20H, 22H, 25H </p><p>　　DB 27H, 29H, 2BH, 2EH, 30H, 33H, 35H, 38H </p><p>　　DB 3AH, 3DH, 40H, 43H, 45H, 48H, 4CH, 4EH </p><p>　　DB 51H, 55H, 57H, 5AH, 5DH, 60H, 63H, 66H </p>

43、<p>　　DB 69H, 6CH, 6FH, 72H, 76H, 79H, 7CH, 80H</p><p><b>　　RET</b></p><p><b>　　3.3　調試</b></p><p><b>　　正弦波：</b></p><p><b&g

44、t;　　三角波</b></p><p><b>　　方波：</b></p><p><b>　　設計總結</b></p><p>　　此次畢業(yè)設計讓我認識到，設計思路是實施操作的扎實基石。一個良好的設計思路，是電路的生命。寧愿在思路設計上多花上50%的時間。因為前期看似慢，實際上恰恰給后期的制作帶來很大的方便，

45、效果往往是更節(jié)省了許多時間。</p><p>　　活學活用。這次設計讓我真正體會到了書本知識永遠是基礎，而基礎正是你向高層次邁進的扎實階梯，沒有這個基礎，就無法實現(xiàn)技術上的騰飛。在實踐當中，靈活運用書本上所講的知識，萬變不離其中，只有扎實掌握了核心的方法，才有可能做到活用巧用。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　

46、[1]　梅麗鳳 王艷秋 汪毓鐸 張軍.單片機原理及接口技術.清華大學出版社， 2006.8</p><p>　　[2]　徐愛華.單片機應用技術教程.機械工業(yè)出版社，2003.7</p><p>　　[3]　謝宜仁 謝煒 謝東辰.單片機實用技術問答.人民郵電出版社，2003.2</p><p>　　[4]　何立民.單片機應用技術選編.北京航空航天